石城水文站電波流速儀水面系數率定分析

【摘要】為了增加高水流量測驗手段，提高測驗的精度，以愛河上游石城水文站德卡托手持電波流速儀與轉子流速儀同步觀測水面流速數據為依據，通過對二者數據的合理分析與處理，率定石城水文站電波流速儀水面測速系數，為以后使用電波流速儀測量石城站高水流量測驗創造有利條件。

【關鍵詞】 電波流速儀；石城水文站；水面系數

1、 測站概況

石城水文站位于愛河流域，愛河發源于寬甸雙山子鎮老木垛子嶺，流經寬甸、鳳城和丹東振安區，于九連城匯入鴨綠江，干流全長181.95km，流域面積5902 km2。該站位于愛河上游，是區域代表站、中央報汛站及國家重要水文站，地理坐標為東經124°17'、北緯40°38'，集水面積1464km2。該站始建于1958年5月，測站歷年水位流量關系為單一線，關系較為穩定。

該站測驗河段順直長約1000m，流心靠近右岸，左岸為漿砌石護坡，右岸為砂卵石緩坡。基本水尺斷面下游253m處為保安大橋，高水時有阻水作用。低水時，基本水尺斷面流速微小，需借用斷面測流。河底多為粗砂卵石，斷面穩定，不易沖刷。流域洪水發生于6～9月份，年最大洪峰集中出現在汛期7～9月。洪水由暴雨或較長時間的連續降雨形成，洪水范圍廣，洪峰高、洪量大。

2 、儀器概況

德卡托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。其特點是測量速度快，適合在洪水期使用。由于測速時不受水面漂浮物、水質、水流狀態的影響，而且流速愈大，漂浮物愈多，流速愈快，反射波將愈強，有利于電波流速儀工作。

電波流速儀在測定流速時，首先由雷達槍向水流方向發出無線電波，當電波的能量撞擊水面時，波的能量的一小部分返回到雷達設置天線。然后，雷達設備根據發射和返回信號頻率的不同，測定水流速度。波速在水流區域形成一個橢圓型波束。這個波束的大小取決于天線到水面的距離。水平波束寬度一般為 12°，當被側區域距離雷達天線愈遠時，這個區域就變的愈大。天線到水面的距離一般為 5～ 15米。在實際測流時，流速每 6秒更新一次，直至 60秒過后，顯示平均流速。在實測暴漲暴落的洪水過程中，水位變化較快，時間就是生命，在雷達槍顯示幕顯示測量穩定后，無需等到 60秒，若扣動扳機，儀器立即停止更新數據，顯示上一時段的平均流速，可見，用電波流速儀測量是十分方便的。

3、水面系數率定

3.1 原始資料的測量和收集

測驗斷面選為基本斷面下253m保安大橋處，大橋全長300m，本次分別在高水時的87.28m和87.91m時進行測量，兩次流量分別為272m3/s和731m3/s，兩次測量時均在大橋上游布設9條垂線，比測時每條垂線同時進行電波流速儀和轉子式流速儀同點測流，做到同步觀測和移動。不同水位的流速測量結果見表1

3.2 水面系數率定

根據上面的測量數據，對數據進行處理，在電子表格上點匯散點圖，添加趨勢線，得出理論方程式Y=1.076X+0.069（Y為轉子式流速儀測量值，X為電波流速儀測量值），通過該方程式可對電波流速儀所測數據進行轉換，轉換的結果即為流速儀所測的水面流速值。水面系數相關方程式見圖1。

4、結束語

通過水面系數率定分析得出電波流速儀水面流速與轉子式流速儀水面流速的相關關系方程式，即Y=1.076X+0.069，呈線性關系，可以通過此方程式轉換電波流速儀的水面流速，從而計算垂線的平均流速并求出斷面流量。這次水面系數的率定為石城水文站高水測驗增加了新的方法，提高了水文測驗的精度，同時能夠簡化測驗過程，為汛情預報節省了寶貴的時間。

參考文獻：

[1]SL 247—2012，水文資料整編規范[S]

[2]GB 50179—2015，河流流量測驗規范[S]

作者簡介：林青森，男，1990年3月4日生，2013年7月畢業于華北水利水電大學，學士學位，現任遼寧省丹東水文局助理工程師，主要研究小型水工建筑物設計、水利工程造價以及水文水情預測預報等方面。