STALKERⅡSVR手持电波流速仪在赵石窑水文站比测分析及应用

STALKER Ⅱ SVR手持电波流速仪在赵石窑水文站比测分析及应用
发布时间：2021-12-09T05:35:53.325Z 来源：《防护工程》2021年25期作者：王宝童刘意
[导读] 在赵石窑水文站进行了STALKER Ⅱ SVR手持电波流速仪的安装与使用研究，通过积累的电波流速仪数据与人工数据进行对比分析，为手持电波流速仪的推广应用选型提供依据。

延安水文水资源勘测中心陕西延安 716000
摘要：在赵石窑水文站进行了STALKER Ⅱ SVR手持电波流速仪的安装与使用研究，通过积累的电波流速仪数据与人工数据进行对比分析，为手持电波流速仪的推广应用选型提供依据。

关键词：手持电波流速仪；比测；分析；应用
一、概况
赵石窑水文站始建于1941年8月，地处陕西省榆林市横山县响水镇，地理位置为东经109°40′57.7″北纬38°02′0.4″，是黄河流域无定河水系干流重要控制站。

该站控制集水面积15235km2，距河口距离217km。

河道平均比降1.8‰。

实测最大洪峰流量为781m3/s，实测最高水位101.49m，实测最大水深4.75m。

该站主要观测项目有水位、流量、含沙量、输沙率、颗分、水温、冰情、降水、蒸发、水文动态调查等。

该站河道测验断面有渠道和河道两个断面，该次对比观测在渠道进行。

渠道测验河段顺直为混凝土砌矩形渠道，渠床稳定。

基上700m建响水渠拦河大坝一座，对测验影响较大。

本站于2019年为了提高水文测验的科技含量和自动化水平，减小人工劳动强度，保证测验精度，适应现代社会对水文测验的要求，故对本站配置了STALKER Ⅱ SVR手持电波流速仪。

手持电波流速仪在正式投入使用前，需进行比测分析，减少误差来源。

二、STALKER Ⅱ SVR手持电波流速仪原理及特点
1、原理及构造
美国ACI公司专门为水面流速测量开发了电波流速仪，是手持电波流速仪，属于非接触式测流，采用多普勒效应原理，通过发射和接受电磁波改变来获得流速。

最大测程100米，测速范围0.20～18.0米/秒，微波功率50mw，测速精度±0.03米/秒，可拆卸式锂电池手柄，正常工作8小时。

2、优点及缺点
（1）优点：加大微波发射功率，标准发射功率从10mw增加到50mw最大有效距离达到100米；专门开发的智能水面回波分析算法，有效排除与水面流速无关的干扰信号，测量水面流速稳定可靠；采用高速多普勒DSP芯片处理水面回波，流速测量精度达到厘米级；大屏幕LCD显示器，同时显示瞬时流速、平均流速、测量历时和回波强度，测流过程一目了然；计时分辨率达到0.1秒，符合水文测验规范；通过选择水流方向，排除逆流干扰；数据寄存器暂存10个流速数；
（2）缺点：无线电会被手持电波流速仪无意识的当作多普勒流速，所以在使用时对讲机、手机等要远离使用。

三、数据比测分析
1、分析方法与注意事项
手持电波流速仪利用多普勒效应测量水面流速。

手持电波流速仪测流比测试验是用转子式流速仪和手持电波流速仪同时施测流速。

流速仪测流在赵石窑站基本水尺断面进行，采用LS25-3型流速仪。

在基本断面桥上采用手持电波流速仪施测流量，将两种方法测流结果进行对比。

注意角度影响。

使用手持电波流速仪测速时，必须与水面保持一个稳定垂直角度，且向下倾斜角不得超过45°。

手持电波流速仪瞄准目标的水平理想的角度为零度，即测量时最好站在测速垂线的正前或正后方向上。

角度大于10°时会产生余弦错误，进而造成雷达枪显示一个虚假的读数，要消除或大大的减少这个错误，需进行水平角度补偿。

赵石窑站严格按照《河流流量测验规范》及《手持电波流速仪操作手册》操作。

测得手持电波流速仪与LS25-3型流速仪不同测速垂线测得流速对比数据160组。

通过关系线得出其相关方程为： y=0.401x
式中 y为转子式流速仪测得流速(m/s)
x为手持电波流速仪测得流速 (m/s)
通常R2大于0.8时认为两变量具有很强的相关性。

从图1中可以看出R2=0.906大于0.8，所以说图中关系线相关性很强。

四、结论
STALKER Ⅱ SVR手持电波流速仪采用多普勒效应原理，非接触测流，便于携带，测流时间短、需要人员少，能够在中高水时迅速、准确的保证洪峰过程测验和拍报要求，且影响因素少于浮标的优点，可用于洪水抢险等测报，此次比测分析用数据共160组，样本多，代表性强。

通过对比观测并计算得赵石窑水文站手持电波流速仪与转子式流速仪所测得数据相关系数为0.84，且工作人员在测验流速资料过程中，完全根据河道流量测验规范，与25-3型流速仪布置测速（起点距）垂线重合，加之砌护渠道断面相对固定，无冲淤变化，水道断面面积无相差。

所以此试验系数可以作为设备使用相关系数进行流量测验。

可以作为一种常用水位观测设备而加以利用。

参考文献
[1]中华人民共和国水利部.声学多普勒流量测验规范[SL].中国水利水电出版社，2006.
[2]中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中华人民共和国水利部.河流流量测验规范[GB].中国计划出版社，2016.。