高坦水文站電波流速儀系數比測試驗及分析

【摘要】為了解決高坦水文站高水流量測驗問題，提高測驗精度，探索電波流速儀在山區河流的適用條件和適用范圍。以長江流域長江下游干流秋浦河高坦水文站手持式電波流速儀與轉子流速儀同步實測水面流速數據為依據，按照水文統計學原理進行計算、檢查、分析兩者之間的相關關系，率定電波流速儀系數，解決電波流速儀用于高坦水文站高水測驗時的流量計算問題。

【關鍵詞】電波流速儀；應用系數；率定分析；高坦水文站

1、測站概況

高坦水文站1951年7月設站，位于安徽省池州市貴池區梅村鎮羅田村，坐標117°26′29\"E， 30°21′19\"N，監測斷面上游集水面積1077 km2，控制秋浦河干流81km，為皖南山區1000～2000km2代表站。 本站測驗順直河段長1.6km，主流偏左岸，左岸有圩堤，當水位超過27.20m時，漫溢穿過老街鎮，右岸邊樹木茂盛，洪水期漂浮物較多，灘地寬約90.0m，當水位達23.00m時，開始漫灘。河床為卵石沙礫，較穩定，無分流等其他現象。上游左岸1.5km有小河（十字河）匯入，上游4.3km有雙峰電站。電波流速儀測流斷面距上游高坦水文站纜道測流斷面約226m，測流過程在秋浦河高坦大橋上進行。

2、比測的目的和方法

SVR電波流速儀是一種理想且先進的水面流速測量儀器，可在高水時期提供得到較為便捷且數據精度相對準確的流速數據。在秋浦河流域測區水文測驗工作中，SVR電波流速儀的使用始終并未開展，未有應用經驗及使用記錄等，基于此次電波流速儀的試驗，我們希望得到一系列關于電波流速儀測流的可行方法、適用范圍、以及率定電波流速儀測流與普通流速儀測流之間的比值系數，為在汛期應急情況下使用電波流速儀測流提供準確可靠的數據及參考依據。本次比測是同時對纜道斷面和橋測斷面進行測流，橋測斷面計算流量采用橋測水尺計算，纜道斷面流量計算采用基本水尺水位，再進行纜道測流數據與電波流速儀測流數據換算為同一水位時的對比率定。

3、比測數據分析

高坦站于2016、2017兩年汛期里的多場洪水中對纜道測流與電波流速儀測流進行比測，共測得18組有效數據（詳見附表一）。從附表中可看出，2017年測號1、2、3、4、5共計5組數據所得的關系系數基本線性回歸為0.85。2016年測號1、3、4、5、6、7、8、9共計的8組數據所得的關系系數基本為0.85。2016年測號2所得系數為0.74，測號10、11、12、13共計4組數據所得系數均為0.92以上，這5組數據與上面13組數據所得曲線有較大偏差，暫時作為批判點保留。我們可從這次試驗的18組數據中得出纜道測流與電波流速儀測流間的相關系數為0.85。計算方法取保留的13組系數的平均值 A ：

A=（0.833+0.853+0.889+0.875+0.824+0.858+0.831+0.877+0.836+0.819+0.817+0.817+0.872）/13 = 0.846 ，根據計算所得系數的均值為0.846，我們進位到小數點后2位，得0.85。

4、問題分析

首先，對于問題分析，我們考慮到了兩個主要部分會導致誤差的出現，即第一部分：現場實測過程，包括電波流速儀施測等。第二部分：計算過程，包括使用大斷面圖計算水深等。

4.1、現場實測過程中，由于測量的過程始終在橋面上進行，有時在施測的過程中，突然通過一輛大貨車，導致橋面晃動，從而導致電波流速儀的敏感度發生變化，影響水體流速測量的精度，從而使實測流量發生誤差。

4.2、現場實測過程中，水中懸浮物以及漂浮物含量的變化，間接導致電波流速儀接收返回信號的數量，從而影響 99.9 秒內數據個數的均值。根據實測發現，水位越高，水中泥沙、懸浮物及水面漂浮物越多，電波流速儀所測得的水體流速越準確；反之，則越不準確。

4.3、降雨大小也會影響測量數據。

4.4、測流過程中水位的變化也會影響測量數據。

參考文獻：

[1]美國斯德克電波流速儀Stalker Ⅱ SVR V2.0用戶手冊[R]. 2012.

[2]趙志貢等.水文測驗學.鄭州；黃河水利出版社[M]. 2005.

[3]河流流量測驗規范.GB 50179-2015[S].2015