（论文）雷达波流速仪流量测验水面流速系数分析研究

2015年第4期(总第453期)
Nong Ye Ke Ji Yu Xin Xi
农业科技与信息
名称试验站点基本情况
总体评价天气风向风力
位置
缆道跨度架设高度现设施水势河床组成河段地势红旗晴西北风1～2级基本断面135 m 5.0 m 测船平稳砂卵石顺直平坦满足试验要求王家磨阴东南风0级基上30 m 25 m 8.7 m 手摇缆道回落红板胶顺直陡坎满足试验要求冶力关
阴
西南风1级
基下22 m
47 m
7.4 m
电动缆道
平稳
细砂
顺直平坦
满足试验要求
１雷达波流速仪组成及工作原理
1.1 雷达波流速仪组成
由多普勒雷达波测速传感器、步进电机及配置有高性能
专用微步距电脑控制芯片的细分驱动器、PLC 、无线信号传输及内置锂电池组成。

无线遥控数字化处理器,由电脑、无线遥控、仪器定位控制及测流数字化处理计算软件组成。

1.2 工作原理
无线遥控雷达波数字化测流℃系统，是把雷达波定位测验流速仪悬挂在配套直径4.2 mm 的简易钢丝绳缆道上，利用无线遥控、配套定位和测流软件，通过在电脑上远程操作，以非接触方式测验和计算水面流速、断面流量。

２试验站点选择与评价
2.1 试验断面的选定
为全面了解掌握无线遥控雷达波数字化测流系统在水
文监测中的应用性和精确性，试验选用不同河流特性的水文
站，作为试验点进行比测试验，分别在洮河红旗站、漫坝河王家磨站、冶木河冶力关站选定比测断面，所选断面基本上与现有的水文站流量测验断面重合或接近，使二断面纵横形状基本一致、流态没有显著变化、水位基本不变为前提，同时在选定的试验断面上架设简易缆道并安装雷达波流速仪，为正式开始断面流速、流量比测试验分析做好充分准备。

2.2 试验站点总体评价
雷达波流速比测试验站点总体评价如表1所示。

３雷达波流速仪水面流速系数确定
3.1 V 雷0.0与V 常0.0的相关性分析
通过使用LS25-1型流速仪和雷达波流速仪在所选定的比测断面进行水面流速对比试验，获得垂线水面流速V 常0.0 、V 雷0.0值，并对采集的水面流速数据进行统计分析，发现红旗站试验的38次数据中有3次数据，因雷达波流速仪施测水面流速时受上游漂浮物的漂移影响,致使水面流速数值出现异常,属伪值,故进行了批判舍弃。

对35个数据进行计算分
雷达波流速仪流量测验水面流速系数分析研究
杨志红，张春林，王汉卿
（
甘肃省临洮水文水资源勘测局，甘肃临洮730500）摘要：雷达波流速仪是近年来引进研发推广的一种非接触河道流量测验仪器,该仪器主要适合于中小河流山洪预警、突发性暴雨洪水、水文巡测等河道流量测验，研究确定该仪器的水面流速系数，是推求准确可靠河道洪水流量的关键所在。

文章重点以冶力关、王家磨、红旗三水文站用LS25-1型常用流速仪与雷达波流速仪进行水面流速比测，通过比测试验分析,初步得出雷达波流速仪所测水面流速能代表LS25-1型常用流速仪所测水面流速的结论，同时用LS25-1型流速仪水面流速与相对水深0.6位置的测点流速进行相关性分析，得出冶力关、王家磨、红旗三站的水面流速系数分别是0.78、0.82、0.82。

用试验确定的水面流速系数推求红旗站河道流量,将推求流量与建立的水位流量关系曲线查读流量进行误差计算，得出累计频率50%、75%、95%以上流量误差分别为2.7%、7.1%、9.1%，平均误差为0.3，其结果满足水文测验规范之要求，此次试验分析,为该仪器在水文应急监测中能够广泛使用提供了依据。

关键词：雷达波流速仪；水面流速系数；分析研究
中图分类号：P335 文献标识码：A 文章编号：1003-6997（
2015）
04-0097-03
杨志红（1967-
）女，甘肃临洮人，工程师，主要从事水文监测及水资源保护评价工作。

水利工程
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河流名称站名集水面积（km 2）
试验次数
舍弃数垂线数系数范围系数均值（α）
相关系数冶木河冶力关 1 1864080.69～0.880.780.95漫坝河王家磨4645050.77～0.890.820.99洮河
红旗
2 4973
8
3
9
0.63～0.89
0.82
0.98
参数名称5060708090100110120回归统计V 常0.0-V 雷0.0
V 常0.0-V 雷0.0
V 常0.0-V 雷0.0
V 常0.0-V 雷0.0
V 常0.0-V 雷0.0
V 常0.0-V 雷0.0
V 常0.0-V 雷0.0
V 常0.0-V 雷0.0
Multiple R 0.991．00.860.950.90.810.990.96R Square 0.98 1.00.740.90.810.650.990.92标准差X 0.030.010.090.050.10.070.020.07Variable1
0.94
0.87
0.58
0.65
0.92
0.47
0.78
0.91
析，冶力关、王家磨二站的比测数据均按44次、25次进行统计分析，并对红旗站、冶力关站、王家磨站比测试验的4次、5次、5次测得的V 常0.0 、V 雷0.0水面流速分别点绘在同一张坐标图上进行比较分析，直观了解水面流速的横向分布变化，具体水面流速分布详见图1、图2、图3。

从点绘的水面流速分布图来看，用两种不同类型的流速仪所测固定垂线水面流速变化分布趋势相应，转折变化一致，最大最小峰值基本上反映了比测断面的水面流速分布情况。

在分析中，对V
常0.0
、V 雷0.0值
进行对比，从计算结果看，红旗站V 雷0.0、V 常0.0其相对误差的平均值为1.0%，相关系数为0.95；冶力关站相对误差平均值为-5.5%，相关系数为0.98；王家磨站V 雷0.0、V 常0.0相对误差
平均值为-4.3%，相关系数0.99。

同时对各垂线水面流速的相关性进行了回归分析，8条垂线上有6条垂线的水面流速相关关系紧密，其相关系数在0.90～1.00之间，其余2条相关系数为0.81和0.86，从误差数值来看，标准误差都比较小，测定系数也有较高的相关性，以上参数充分说明LS25-1型流速仪与雷达波流速仪测得的水面流速值接近，比值近似于1，雷达波流速仪所测水面流速能代表LS25-1型流速仪测得的水面流速。

具体参数（见表2）。

在进行水面流速系数比测试验中，红旗站所测流速垂线数和流量施测次数相对与其它二站较多，这里重点对红旗站逐条垂线水面流速的相关性进行了分析，具体以起点距50 m 、60 m 、70 m 、80 m 、90 m 、100 m 、110 m 、120 m 为固定测速垂线，对在每条测速垂线上4次测得的水面流速V 雷0.0
与
V 常0.0分别点绘相关关系图，选择4条垂线的关系图进行对
比判别，（见图4、图5），其它垂线相关图略。

3.2
水面流速系数
α的确定
通过雷达波流速仪在冶力关站、王家磨站、红旗站的比测
试验分析，初步确定以上三站低水期水面流速系数为0.78、0.82
、0.82，此次比测试验期间，由于测验断面以上前期降水少，
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1 1 744.9394.495.60.8289.298.19.150.8
2 1 744.7476.283.90.8268.870.7 2.7100.9171745.151141710.82140130-7.7857.7181745.151131600.82128130 1.5908.219
1745.14
112
162
0.82
133
129
-3.1
95
9.1
流量编号
水位（m ）面积（m 2）虚流量（m 3/s ）
水面系数流量（m/s 3）曲线查读流量（m 3/s ）相对误差(δ)累积频率（P%）误差（%）雷达波流速仪
3 1 744.993.696.20.8292.393.8 1.6150.9┋┋┋┋┋┋┋┋┋┋没有大的洪水形成，属低水试验值，中高水水面系数有待今后发生较大洪水时进一步进行比测试验，以探求更具有代表性的水面流速系数。

三站的水面流速系数试验α值（见表3）。

４LS25-1型流速仪与雷达波流速仪流量误差分析
4.1测流断面的确定
本次比测试验过程中，三站的过水断面面积都是用现有的过河测验缆道，根据河床的起伏变化、转折变化，合理布置测深垂线而测得的，比测期间，由于水位变幅不大，断面冲於基本上没有变化，相对稳定。

对于洪水期间比测断面的确定，如当时能运用现有设备实测得断面为最好，如难以实测断面时，可采用借用断面进行计算。

在每年汛期开始前，对监测河段进行一次大断面测量，并绘制大断面套绘图，以备发生洪水时计算河道面积推求洪水流量；大洪水过后，监测断面受洪水的冲刷，冲於变化较大，应及时组织人力进行断面测量，以准确推求洪水流量为前提。

4.2 断面流量误差
以红旗水文站比测试验为例进行分析,用该站测船施测河道流量选用19次，用LS25-1流速仪进行水面与0.6相对位置进行水面系数计算，用雷达波流速测得的水面流速乘以确定的水面系数，通过面积计算，得到雷达波流速仪施测流量。

经计算分析，用站上已确定水位-流量关系查读流量与雷达波流速仪测得流量进行误差统计计算，得出累计频率50%、75%、95%以上流量误差分别为2.7%、7.1%、9.1%，平均误差为0.3（见图6、表4）。

按照《河道流量测验规范》技术规定，本次比测试验结果满足规范技术要求，证明雷达波流速仪能在该站中低水进行流量测验。

其次，从冶力关站、王家磨站分析计算结果来看，由于流量测次太少，满足不了统计分析计算之要求，有待今后继续比测试验后得出分析结果。

５结论
通过雷达波流速仪水面流速系数的比测试验，得出以下结论。

一是在低水、水位变幅不大、含沙量小的情况下，初步比测分析得到冶力关、王家磨、红旗三站的常用流速仪与雷达波流速仪水面流速相关系数为0.95、0.99、0.98；水面流速系数α为0.78、0.82、
0.82。

为进一步验证并补充完善以上三站相关系数增添了新的试验
依据。

二是用红旗站比测确定的水面流速系数0.82进行断面流速计算，将计算流量与雷达波流速仪测得流量进行误差统计，得出累计频率50%、75%、95%以上流量误差分别为2.7%、7.1%、9.1%，平均误差为0.3。

完全符合规范规定的技术标准，进而用反证法证明了比测的准确性。

三是经过雷达波流速仪在红旗站测验断面的比测试验得出，各固定测速垂线的V 雷0.0与V 常0.0的相关关系较好，该仪器达到中低水流量测验精度之要求，能满足常规河段流量测验。

张亮）
（
上接第96页）水利工程
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４结语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不
仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会降低混凝土的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，结合实际，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有
效的预防措施来
预防
裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。

工程中通过对混凝土裂缝采取了针对性的预防措施，使后续渠道混凝土裂缝得到有效的控制。

裂缝产生的因素是多方面的，只有把各种因素综合考虑加以
控制，才能真正避免或减少混凝土裂缝的发生。

张亮）
99。