
流量作为水体核心水文特征,是水资源规划利用、水利工程设计及防洪调度的关键依据,水文测站流量测验的科学性与精准性直接影响水资源管理决策的合性。水文测站通过系统性测验手段,获取单位时间内通过某一过水断面的水量数据,其测验方法经长期实践与技术革新,已形成涵盖传统经典技术与现代智能手段的完整体系,适配不同水文环境与测验需求。
传统经典测验方法
流速 - 面积法是流量测验中应用最广泛的基础方法,其核心逻辑为通过断面细分实现流量精准累加。水利工程技术人员将过水断面划分为若干单元,把各单元面积与对应流速相乘得到单元流量,累加后获得断面总流量。流速仪法作为该类别下的标准方法,操作中需垂直流向设置断面并布设多条垂线,用流速仪测定各垂线流速,同时借助测深杆、回声测深仪等工具测量水深与垂线间距,计算各垂线间面积与平均流速的乘积并求和。该方法因测点密集、原理成熟使得精度较高,常被用作其他测流方法的比对标准,适用于顺直稳定、水流集中的河段,平原区河流及中小型渠道测验中应用尤为普遍。
浮标法通过追踪漂浮物运动速度推求流量,研究人员将水面浮标、浮杆等标志物投放于水流中,观测其经过上下断面的历时与中断面位置,结合断面面积与浮标系数计算实际流量。均匀浮标法需在断面不同横向位置投放多个浮标,通过虚流速横向分布图推算部分虚流量;中泓浮标法与漂浮物浮标法则聚焦中泓垂线流速,适用于高洪期常规方法难以施测的场景。浮杆和双浮标因测速灵敏度较高,在小流速水体测验中表现出独特优势,而小浮标法则通过增加投放数量与观测次数,满足浅水小流量的测验需求。
比降法依赖水力学公式实现流量推算,水文工作者实测水面比降与断面数据,结合本站或借用的糙率值,代入曼宁公式计算流速与流量。该方法因精度受限,仅在无法采用其他方法时使用,洪水调查等应急场景中可发挥补充作用。量水建筑物法通过标准化堰槽构建流量与水头的函数关系,观测人员只需记录上下游水位,即可借助率定后的公式换算流量,其精度较高且操作便捷,在中小河流与渠道测验中应用广泛,但测流设备造价较高限制了其大规模普及。

现代技术测验方法
超声波法实现高效测验,技术人员在两岸设置超声波发射与接收装置,利用声波顺逆流传播的时间差推算流速。该方法可实现自记与远传功能,能频繁开展测验因而适配水位流量关系不稳定的断面,但水中气泡、漂浮物过多会干扰信号传输,且设备投入成本较高。多普勒流速仪基于多普勒效应,通过分析流体中悬浮颗粒的声波反射频率差获取流速,集成压力传感器与温度传感器后可实现水深测量与声速补偿,使测量精度在不同水温与含沙量条件下均得到保障。
声学多普勒流速剖面仪(ADCP)的应用显著提升了复杂断面测验效率,研究人员将其安装于船底、河底或桥桩,通过发射声波脉冲反射水体中悬浮颗粒,利用多普勒频移计算不同水深的流速分布。该设备无需细分断面即可获取全断面流速数据,使得测验时间大幅缩短,适用于大型河流、深水断面及需要高频次测验的场景,其无机械转动部件的设计也降低了泥沙堵塞风险。雷达流速仪采用电磁波反射原理,无需接触水体即可测定表面流速,适用于高含沙量、强腐蚀性及人员难以到达的危险区域,在中小河流洪水监测中表现出较强的环境适应性。
电磁法通过电磁感应原理实现流速测量,技术人员在河底布设线圈,通入电流后产生磁场,水流切割磁力线形成与流速成正比的电动势,进而推算流量。该方法对水流扰动小,测量响应速度快,使得比降变动频繁的小河与渠道测验效率得到提升。稀释法利用示踪剂守恒原理,在河段上游投入化学盐类、荧光染料或同位素等示踪剂,通过下游浓度检测数据计算稀释倍数,进而反推流量,因无需水流平顺条件反而适配紊动强烈的水体,同位素示踪剂因检测灵敏度高可应用于较大河流测验。

特殊环境测验方法
受潮汐影响的河流流速变化复杂且存在顺逆交替,水文工作者需选择多个潮流期进行连续测验,通过完整捕捉涨落潮过程中的流速变化,确保流量数据的完整性。测验河段宜选择水面较窄、流路顺直且受风浪影响小的区域,减少水流转向与外界干扰对测验精度的影响。结冰河流测验需应对冰盖对断面的影响,技术人员需开凿冰孔进行测深测速,计算面积时扣除冰层与冰花侵占的部分,同时优先选择无冰塞、冰坝且结冰结构简单的河段,避免复杂冰情导致的测量误差。
山区河流因汇流速度快、洪水陡涨陡落,传统测验方法难以满足时效要求,研究人员采用浮标法与流速仪法联合测验模式,主槽与河滩分别适配不同方法,通过数据重叠区域的技术处理实现流量累加。极端地形条件下,雷达流速仪与 ADCP 的组合应用成为优选,其非接触式测量特性与抗冲击能力使得测验安全性与效率均得到保障。

水文测站流量测验需严格遵循《河流流量测验规范》GB 50179-2015 的技术要求,测验河段选择、仪器校准、数据处理等环节均需符合精度标准。不同测验方法的选择需综合考量河流特性、水文条件与测验需求,通过方法优化与技术融合,实现流量数据质量的持续提升,为水资源可持续利用与水安全保障提供可靠支撑。