【摘要】隨著多普勒雷達測速技術(shù)在各個領(lǐng)域得到廣泛應用，S3-SVR型無線遙控雷達波數(shù)字化測流系統(tǒng)的研發(fā)推出及不斷完善，在水文行業(yè)得到認可，在水文流量測驗工作中提供了便利。通過介紹S3-SVR雷達測流儀的工作原理和主要測驗設備技術(shù)指標，以及對新寨水文站進行無線雷達波測流系統(tǒng)的實驗比測分析，總結(jié)分析該儀器在青海三江源地區(qū)水文監(jiān)測工作應用中積累的一些經(jīng)驗，分析結(jié)果表明，雷達流速儀性能比較穩(wěn)定，測驗質(zhì)量滿足規(guī)范要求。該儀器的投入使用對今后高海拔地區(qū)的水文測驗改革起到重要作用與意義。

【關(guān)鍵詞】比測分析；雷達波在線測流；新寨水文站；流量測驗

1、雷達波測流儀器介紹

1.1無線遙控雷達波測流系統(tǒng)

S3-SVRIII型無線遙控雷達波數(shù)字化測流系統(tǒng)是一種新型的非接觸式河道流量測驗系統(tǒng)、系統(tǒng)采用了雷達多普勒表面測速、位置姿態(tài)精確控制、指令信息無線數(shù)字傳輸、狀態(tài)檢測及智能決策、數(shù)據(jù)實時分析處理等大量新技術(shù)，是典型的機電一體化產(chǎn)品。系統(tǒng)是根據(jù)中小河流水流急、漂浮物多、河水陡漲陡落的特點，設計的流量自動測報系統(tǒng)。通過在測流斷面上架設簡易纜繩，測流控制器（RTU）控制雷達波測速行車的走航，完成固定垂線的水面流速測驗，根據(jù)實測水位、借用大斷面資料，完成斷面流量的計算及傳輸。

1.2測驗原理

無線遙控雷達波測流系統(tǒng)的基本工作原理是計算機遙控步進電機精確定位流速儀起點距，通過雷達波非接觸方式在測驗水道斷面上測的若干條垂線的水面平均流速，乘以過水斷面面積得到相應虛流量，并進行加權(quán)計算。得到雷達波測的虛流量。從而實現(xiàn)流量的在線監(jiān)測。

1.3設備組成

無線遙控雷達波數(shù)字化測流系統(tǒng)主要分為三部分： 第一，測試纜道。在河道測試斷面架設測試儀器和4. 2 mm 的不銹鋼或鍍鋅高低簡易纜道，高纜道主要測試高洪流量，低纜道主要測試日常流量。第二，雷達波定位測驗流速儀。該測試儀器由多普勒雷達波測速傳感器、步進電機及高性能電腦控制芯片、PLC、無線信號和鋰電池組成。第三，無線遙控數(shù)字化處理器。主要由電腦、無線遙控及測流軟件等組成。

2、雷達波比測實驗

2.1比測試驗成果及系數(shù)分析

新寨站位于青海省玉樹縣結(jié)古鎮(zhèn)，海拔約3660 m。是長江流域金沙江上段巴塘河基本控制站，在2017年，7月底雷達波在線測流在新寨水文站安裝運行，并投入使用。在投入初期到運行到一定時間內(nèi)，對新寨水文站進行比測。取得樣本數(shù)44個。由于新寨水文站斷面控制穩(wěn)定，各個水力因素變化不大。則選用了查線流量為標準值進行比測分析。各站所選取的比測數(shù)據(jù)如表1：

從表1的比測試驗統(tǒng)計中得出，新寨水文站比測期間，實測流量范圍為：17.8m3/s～75.5 m3/s用雷達波測流系統(tǒng)測得流量范圍為：24.7m3/s～92.4 m3/s統(tǒng)計計算的流量系數(shù)Kf在0.72-0.82。

選用算術(shù)平均法和相關(guān)法分別確定雷達波測流系數(shù)，其中采用算術(shù)平均法計算的流量系數(shù)K=0.76，采用相關(guān)法確定的水面系數(shù)K=0.76，相關(guān)公式為 y=0.7656x，R2=0.9913 ，為顯著相關(guān)。

2.2比測誤差分析及相關(guān)檢驗

新寨站系數(shù)選定0.76進行系統(tǒng)誤差和標準差檢驗，結(jié)果表明：系統(tǒng)誤差為-0.1%，標準差Se=2.3%，隨機不確定度為4.6%，參照水位-流量關(guān)系定線精度指標，該相關(guān)性的定線精度符合測站精度要求。同時符號檢驗、適線檢驗及偏離數(shù)值檢驗合格，均符合《水文資料整編規(guī)范》SL247-2012的要求。

3、結(jié)果與討論

（1）雷達波流速儀測流時，雷達探頭的俯角與水面接觸面大小對測速產(chǎn)生影響。在測流角度上，應調(diào)整到一個最佳角度，減少偏角對測速影響。并多次測量，取其平均值。

（2）雷達波流速儀測得的水面流速，受到逆風或順風影響，所測得流量都有很大誤差。所以，測流時應盡量避開大風天氣。減少風力因素對測流數(shù)據(jù)的影響。

（3） 由于各站水流條件和測站控制條件不同，各站雷達波流速儀水面系數(shù)也有不同，例如：曲瑪河站確定的系數(shù)為0. 87，而新寨站確定的系數(shù)為0. 76。故建議應當及時在其他水位級進行加測，以便及時補充資料，并進行流量系數(shù)的修訂完善。

4、結(jié)語

雷達波測流精度滿足中小河流水文監(jiān)測要求。進一步改進完善儀器可提高精度，只要水面流速系數(shù)和斷面選用得當，就可達到流速儀水面一點法的精度。測驗時，雷達測速儀在專用纜道水平方向上運行速度快、測速時間短，特別是在一些特殊情況下，如洪水暴漲暴落、水流揣急時，該法具有不可替代的優(yōu)勢。

雷達測流儀最大特點是非接觸式水體測速，可以有效補充洪水期漂浮物多時的流量測驗。雷達法測流自動化程度高。在專用簡易纜道架設好的情況下，一人即可完成流量測驗。浮標法至少需要3人配合才能完成流量測驗，在人員投人上優(yōu)于浮標法。雷達測流儀體積小、質(zhì)量輕，儀器與纜道可以分離，便于攜帶、安裝方便。

該儀器在三江源水文監(jiān)測項目的應用，在實際測量中取得了較好效果，為其推廣應用取得了可借鑒經(jīng)驗。同時，雷達波測流系統(tǒng)的成功應用，為高海拔地區(qū)開展水文巡測提供了技術(shù)支撐，拓展了該儀器的應用范圍，為今后推廣應用該儀器提供了經(jīng)驗。

參考文獻：

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[2]王文華. 雷達波測流儀比測分析[J]. 人民黃河， 2016， 38 （6） ： 6 – 9

[3]中華人民共和國水利部. SL247-2012 ，水文資料整編規(guī)范[S]

[4]中華人民共和國水利部. GB50179-93 ，河流流量測驗規(guī)范[S]

作者簡介：魯佳泰，男，助理工程師，主要從事水文勘測，水文分析計算。