水文電測(cè)技術(shù)

測(cè)水站

按測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目分為觀測(cè)水位、流量或兼測(cè)其它項(xiàng)目的水文站；只觀測(cè)水位，或兼測(cè)降水量的水位站；只觀測(cè)降水量的雨量站；只測(cè)水質(zhì)的水質(zhì)站；只測(cè)地下水的地下水井觀測(cè)站；測(cè)量河流泥沙的泥沙站；觀測(cè)水面蒸發(fā)和陸面蒸發(fā)的蒸發(fā)站。中國把水文站按性質(zhì)分為基本站和專用站。前者的任務(wù)是收集實(shí)測(cè)資料，提供探索基本水文規(guī)律的資料，滿足水資源評(píng)價(jià)、水文計(jì)算、水文情報(bào)、水文預(yù)報(bào)和水文科學(xué)研究的需要；后者是對(duì)基本站的補(bǔ)充。2100433B

（1）水面量測(cè)( water level measurement)：對(duì)水體自由表面位置的測(cè)定。水面量測(cè)是水工、河工、港工試驗(yàn)中重要量測(cè)項(xiàng)目之一，主要用于量測(cè)水位和波浪。

水位量測(cè)往往要與基準(zhǔn)面的高程相聯(lián)系，對(duì)量測(cè)儀器的準(zhǔn)確度和長(zhǎng)期穩(wěn)定性有較高的要求。常用的儀器有測(cè)針和自動(dòng)跟蹤水位計(jì)等。

波浪量測(cè)是通過測(cè)定水面波動(dòng)的過程，從而推算出波高、波周期、波譜特性等參數(shù)。由于水面波動(dòng)較快，故對(duì)量測(cè)儀器的動(dòng)態(tài)特性有一定要求。波浪的量測(cè)可采用各種形式的波高儀。

現(xiàn)代的水工試驗(yàn)，不論是水位還是波浪的量測(cè)，都采用電腦對(duì)水面量測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中采集和數(shù)據(jù)處理。

（2）流速量測(cè)( flow velocity measurement)：對(duì)水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度的數(shù)值大小及方向的測(cè)定。流速量測(cè)是水流實(shí)驗(yàn)中重要的量測(cè)內(nèi)容之一。

在恒定流中，一般進(jìn)行時(shí)均流速的量測(cè)；而在非恒定流中，則要量測(cè)流速隨時(shí)間的變化過程。對(duì)變化緩慢的非恒定流（例如潮流）可用間隔一定時(shí)間量測(cè)一短時(shí)段內(nèi)時(shí)均流速的辦法來反映流速變化過程：對(duì)于脈動(dòng)流速（不論在恒定流或是非恒定流中）的量測(cè)，都要測(cè)得流速隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)過程，并分析出流速脈動(dòng)的頻率和強(qiáng)度等。

嚴(yán)格說來，為了描述流體的流動(dòng)要進(jìn)行三維流速量測(cè)。但不少試驗(yàn)可忽略某一方向的流速，簡(jiǎn)化為二維的流速量測(cè)。在某些管道流、明渠流中甚至可簡(jiǎn)化為一維流速量測(cè)。

（3）流量量測(cè)（實(shí)驗(yàn)室）( flow measurement in lab: discharge measurement in lab)：對(duì)單位時(shí)間內(nèi)通過某一過水?dāng)嗝娴牧黧w體積的測(cè)定。測(cè)定流量的儀表稱為流量計(jì)。目前實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常用的有壓差類、堰槽類、轉(zhuǎn)子類、電磁類、超聲類等幾種類型。

（4）水溫量測(cè)( water temperature measurement)：使用溫度計(jì)對(duì)水體溫度場(chǎng)的測(cè)定。在與熱力因素有關(guān)的水力學(xué)試驗(yàn)中，水溫是主要的量測(cè)項(xiàng)目之一。

（5）摻氣濃度量測(cè)( air concentration measurement) ：對(duì)水氣二相流中空氣濃度的測(cè)定。為了研究摻氣水流運(yùn)動(dòng)規(guī)律，有必要測(cè)定水流斷面平均含氣濃度及點(diǎn)時(shí)均含氣濃度和脈動(dòng)含氣濃度。測(cè)量方法有多種，如水面線估量法、光學(xué)法、取樣法、同位素法、電學(xué)法等，常用的有取樣濃度儀、y射線濃度儀、電阻濃度儀及針形點(diǎn)摻氣濃度儀4種。

（6）壓強(qiáng)量測(cè)(pressure measurement)：對(duì)流體作用于單位面積上的法向力的測(cè)定，壓強(qiáng)通常分為相對(duì)壓強(qiáng)和絕對(duì)壓強(qiáng)。前者是測(cè)點(diǎn)水壓強(qiáng)與大氣壓強(qiáng)之差：后者是包括大氣壓強(qiáng)在內(nèi)的總壓強(qiáng)。測(cè)定壓強(qiáng)的儀表稱為壓力計(jì)，按其作用原理可分為液柱式壓力計(jì)、機(jī)械式壓力計(jì)和電測(cè)壓力傳感器等。

水力測(cè)功器（圖2）是利用轉(zhuǎn)動(dòng)的水輪與殼體內(nèi)水之間的摩擦吸收被測(cè)機(jī)械的功率，這種測(cè)功器只能測(cè)定有效輸出功率。使用時(shí)，將水輪與被測(cè)機(jī)械軸聯(lián)接起來，使之帶動(dòng)水輪轉(zhuǎn)動(dòng)。自由地支承在軸承上的測(cè)功器外殼，在水摩擦力作用下，也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，通過測(cè)力機(jī)構(gòu)可測(cè)出在定子力臂點(diǎn)上的制動(dòng)力。水力測(cè)功器在工作時(shí)將所吸收的機(jī)械能變?yōu)闊崮埽顾疁厣?，故需要定壓冷卻水系統(tǒng) 。