雷达波流速仪在海晏水文(三)站应用的系数分析

2020年第5期
雷达迹流適义在海晏7K文（三）站应用的系数分析
韩雅卉李文辉
（青海省水文水资源测报中心，西宁810000）
摘要：确定雷达波测流仪的水面流速系数，是论证雷达波测流仪是否适用于该站流量测验工作的关键所在。

雷达波流速仪的流量测验是利用发射雷达波施测水面流速和大断面资料完成。

由于仪器不接触水体，因此测速时不受含沙量、漂浮物、水质和流态的影响。

它具有测量速度快、质量轻、体积小、过河缆道造价低等优点。

本文以海晏（三）水文站为例，利用LS25-1型流速仪与雷达波流速仪进行比测。

结果可得：海晏（三）水文站的水面流速系数为0.77,满足水文测验规范的要求，因此雷达波流速仪可代替LS25-1型流速仪。

关键词：雷达波流速仪；海晏（三）水文站；系数分析；青海省
中图分类号：P335文献标识码：A文章编号：1005-9393（2020）05-0067-03
随着经济的快速发展，国家加大了对水利的投入［1］,水文现代化建设也得到了良好的发展机遇,现代电子、通信、计算机网络等科学技术的快速发展P］为水文现代化建设提供了可靠的技术支撑和保障叫实现水文要素监测长期自记、数字存储、自动传输和处理是水文现代化的显著标志［4］o
雷达波测流仪又称水文缆道测流机器人，技术成熟，符合测验规范要求，被水文行业认可。

雷达波测流仪可方便流量测验工作，降低测验安全风险，提高流量测验自动化水平。

本文通过计算分析得出海晏（三）站雷达波测流仪的水面系数,进一步论证雷达波测流仪是否适用于该站流量测验工作以及能否投入使用。

1测站与测验断面情况
海晏（三）站地处青海省海晏县红山村，距西宁约90km左右，地理坐标为东经101°01\北纬36。

54'。

该站海拔2995m,集水面积1377101?,至河源78.4km,至河口296km,河道平均比降7.18%。

测验河段顺宜，长度约为200m,设有基本水尺断面兼流速仪测流断面，河床由砂砾石组成,断面冲淤较大。

两岸用铅丝石笼护岸。

断面上游360m处有公路桥，基上150m处为淳水和哈利涧河汇合口。

2测验断面情况
2.1设备组成
雷达波测流仪由雷达测速仪（包括雷达波探头、传动滑轮、信号传输天线、平衡球、内置PLC和锂电池等）和无线遥控处理器（包括便携式计算机、信号接收天线、测流专用软件等）组成叫
2.2测流原理
雷达波测速仪采用无线多普勒效应。

雷达发射的无线电波在行进过程中遇到物体时会发生反射，且反射的无线电波频率及波幅都会随着物体的移动状态而改变［5］o数据个数与水面波浪和漂浮物有关，流速高、波浪大、强反射多，数据个
作者简介：韩雅卉，女，助理工程师，学士，主要从事水文水资源研究。

2020年第5期青海科技
数就多；流速低、水面平静、强反射少，数据个 数就少⑸。

雷达波测流仪流量测验采用的是流速一
面积法原理，即利用雷达测得水面流速，然后结 合断面资料计算断面流量。

具体做法:在计算机
中录入水文站近期断面资料，计算机遥控步行电 机定位测速垂线，雷达测量水体表面流速，测流 软件根据水位及断面资料计算断面面积，用平均
分割法计算出河道断面流量⑸。

3比测资料分析
3.1资料选取
选取仪器运行稳定以后流量测验资料，该时
间段内雷达波测流仪一共进行流量测验124次, 有效数据123次，选取资料合格率99.2%O
该站雷达波测流仪按一段制、二段制或四段 制规定时间自动进行流量测验，与人工测流时间
不一致，所以在选取比测资料时，用雷达波测流
仪法测流时的相应水位，在同期用流速仪法测得 流量确定的水位流量关系曲线上查读，将其作为 真值，与雷达波测流仪测验结果进行对比分析。

3.2相关性分析
用海晏（三）站雷达波测流仪实测流量作为
横坐标，同期用流速仪法测得流量确定的水位流
量关系曲线上查读流量为纵坐标，通过原点，建 立相关图，见图lo
雷达波测流仪流量（m 3/s ）
图1海晏（三）站雷达波测流仪与线上流量相关性图
由图1可以看出，雷达波测流仪流量与线上 流量关系点在关系线两旁呈带状分布，总体离关 系线较近且比较集中，R?为0.9739,说明相关性
较好。

关系线斜率（水面流速系数）为0.77。

以水位为纵坐标，流量为横坐标，分别点绘
流速仪法实测流量关系点和雷达波测流仪实测流 量关系点，建立如图2所示的水位流量关系综合
图。

流量(m7s)
图2海晏（三）站水位流量关系曲线综合图
青海科技2020年第5期
由图2可以看出，雷达波测流仪法所测水位流量关系点、流速仪法所测水位流量关系点均密集带状分布于所定水位流量关系曲线两旁，大部分关系点集中在关系线附近，极少数点子虽有偏离，但偏离值较小。

两条关系曲线所有指标均达到《水文资料整编规范》(SL247-2012)要求。

在不同水位级查读同水位下两条关系曲线上对应流量，计算其比值(系数)，取比值之平均值，得到雷达波测流仪水面流速系数为0.77。

以水位为纵坐标，系数为横坐标，取关系线系数为0.77,建立如图3所示水位系数关系图。

2991.60
2991.55
2991.50
2991.45
水2991.40
隹2991.S5
2991.30
2991.25
2991.20
2991.15
2991.10
0.000.20O.tt0.60O.BO 1.00 1.20 1.40 1.60l.BD 2.W
系並
图3海晏(三)站水位系数关系图
由图3可以看出，在不同水位级，关系点密集呈带状分布于所定关系线两旁，大部分关系点集中在关系线附近，极少数点子虽有偏离，但偏离值较小，关系点随水位级没有明显偏离，从而也进一步验证了当雷达波测流仪水面系数为0.77时较合理。

4结论和建议流仪水面流速系数均为0.77,符合《水文资料整编规范》(SL247-2012),《河流流量测验规范》(GB50179-2015)要求。

但是，通过水位一流量关系曲线法定线，在一定程度上消除了雷达波测流仪测流时产生的单次流量测验误差，理论依据更充分，所定系数更合理。

系数0.77可以作为该站雷达波测流仪水面流速系数。

为了测验数据的准确性和仪器的正常运行，提出以下几点建议:
(1)做好雷达波测流仪日常维护保养工作。

(2)及时了解断面冲淤变化，以便采用的河底高程值更具代表性。

(3)风力、风向、暴雨对雷达波测流仪有比较大的影响，所以测验期间应该观测好气象辅助项目，分析测验成果是否合理。

(4)由于流速越大每秒测得的流速数据越多，反之越少，所以流速大时测速历时可以短些，流速小时测速历时应该长些。

常规下，流速大于1.00m/s时，测速历时可在10s〜20s;流速在0.50-1.00m/s时，测速时间可在20s〜30s;流速小于0.50m/s时，测速历时可在30s~60s。

参考文献：
[1]杜加雷，陈辉.黄河水利经济发展的思考[J].中外企业
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—“转变水利发展方式”调研报告[J].湖南水利水电,2011⑶：37-39. [4]吉永虎.浅析水文勘测技术的发展[J].能源与节能,2017
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[5]王文华.雷达测流仪比测分析[J].人民黄河,2016(5):6-9.
综合两种方法分析，海晏(三)站雷达波测。