雷達波流量在線系統在水文高洪測驗中的應用及水面系數的率定

【摘要】筆者依據實際工作經驗及相關文獻資料的記載，詳細的分析雷達波流量在線系統在水文高洪測驗領域當中得到的應用，并分析水面系數的率定，希望可以在日后相關工作人員對這個問題進行分析的時候，起到一定借鑒性作用，最終在我國社會經濟發展進程向前推進的過程中，做出一定貢獻。

【關鍵詞】雷達波流量在線系統；水文高洪測驗；應用；水面系數；率定；分析

1、雷達波在線測流系統簡介

為了能夠讓水文測站人員編制數量少，測流危險性強等問題得到解決，本公司特別研發出來雷達波在線測流系統，雷達波測流系統實際應用的過程當中，可以針對設備開展遠程監控與在線報訊。次系統初步建設的時候，僅僅可以接收并查看美科華儀自產設備的流量信息，在經過多年的研發之后，這一個系統已經逐步構建成一個全面綜合性流量平臺，可以兼容市場當中流通的大多數設備。

這一個系統可以接入到各種類型的測流設備當中，既可以接入到僅僅播報單一水文要素的設備當中，也可以接入到播報多水文要素的設備當中；在這一個系統當中包含完善的測流機制，可以將中心站的實時水位下發給各個設備，以便于無水位傳感器測流涉筆開展流量的加測和加報工作，與此同時，針對沒有加測加報機制的設備，系統可以將水文實時變化情況作為依據實時開展測量工作；這一個系統可以和終端設備相互連接在一起開展實時性繪畫工作，構成雙向通訊通道，除去可以接受流速和流量信息之外，也可以將斷面、測流參數等信息傳輸給設備，也可以從設備當中讀取斷面和測流參數，實時的獲得并保存設備的實際工作情況，實時的去對設備的運行狀態進行模擬。

此系統將《河流流量測驗規范》當中的要求作為依據，并結合大斷面、左右岸系數和測流垂線等參數開展計算工作。針對多點測流的情況，系統依據流速面積法開展流量計算工作，首先可以將測流垂線作為依據，針對斷面進行分割，將各個部分的流速、面積以及流量計算出來，累加到本次測試的總流量當中；針對僅僅有單探頭和二探頭的定點測流設備，本系統可以依據預先設定好的經驗公式開展流量計算工作。

雷達波在線測流啊系統的具體構成結構當中包含現場數據采集、遠程傳輸、接收分析以及成果提供四個部分的內容。

2、雷達波在線測流方案分析

雷達波在線測流方案當中包含三種，單探頭定點在線測流；多探頭定點在線測流以及移動在線測流。一個完整的雷達波在線流量測驗系統當中應當包含四個部分的內容，現場數據采集和流量計算，遠程傳輸、接收顯示以及成果提供。現場數據采集，雷達波在線測流過程中應當采集到的數據信息是，水位、流速以及起點距。現場流量計算工作開始之前，首先需要將大斷面數據輸入。遠程傳輸工作進行的過程中，一般情況下會通過無線公網和互聯網將現場數據輸送到水文局數據中心的服務器當中。

遠程管理軟件安裝在遠程服務器上，實時開展現場數據信息接收工作。用戶在網絡上查詢每一次測試的水文特征數值，并將流速分布圖呈現在人們的眼前，以便于可以判斷出來測流數據是否正常。通過使用遠程管理軟件對測驗布設方案進行優化調整，并選擇適應性比較強的流速平均算法，設置大斷面和測流垂線組，也可以遠程開展召測工作，得到實時性流量數據。雷達波測流結果容易遭受到水流條件、斷面變化、風力和儀器本身因素的影響，從而引發數據異常問題，可以依據水文規范當中提出的要求開展精度分析工作，以便于可以對測驗結果的精準性做出一定保證。

2.1單一探頭定點測流

單一探頭定點是在線雷達波測流系統實際應用的過程中，最早應用到的一種測流方案，單探頭一般情況下依托橋梁安裝，假如沒有可以借用的橋梁，并且斷面比較狹窄，可以使用懸臂安裝模式。單探頭測速雷達放置在主槽位置上，依據中宏標法測流原理，為了可以讓測流工作的精準性得到保證，探頭一般情況下會放置在中泓位置上，斷面上不應當出現串溝和大量漫灘。

2.2多探頭定點測流

多探頭定點雷達波測流會在斷面上放置三個以上的雷達波測速探頭，獲取多條測速垂線表面流速，依據均勻浮標法開展流量測量工作。雷達波波束開角一般情況下是10度。假如將探頭放置在岸邊上，斜向對著斷面，波束在斷面上的覆蓋范圍是一個很大的橢圓，不單單測量出來的流速誤差比較大，與之相對應的起點距離誤差也比較大，因此這種斜向發射模式在均勻浮標法流量計算領域當中的適用性并不是很強。

3、雷達波水面系數分析

應用雷達波流速儀測量到的水面流速代替垂線平均流速將出虛流量計算出來，再和轉子流速儀測量出來的流量進行相互比較，可以將各次測量的系數計算出來，再將系數的平均數值計算出來，就是求出來的水面流速系數，計算工作進行的過程中應用到的公式如下文所示：

分析計算如下表：

根據計算表中的比測結果，取雷達波流速儀水面流速系數k0.0=0.86。

誤差評價。采用系統誤差和隨機不確定度來進行誤差評價，計算公式如下：

參考文獻：

[1]曾佑聰，石瑞格，陳晨.雷達波在線測流及遠程集控系統的研究與應用[J].水力發電，2017，43（11）：70-74+85.