本站小編為你精心準備了電波流速儀在現代水文工作的應用參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

【摘要】通過電波流速儀在瀘定水文站的應用，充分說明先進水文測驗儀器的配置是大水文發展的方向，是替代傳統水文的必要手段。

【關鍵詞】水文測驗；電波流速儀；應用；瀘定水文站

瀘定水文站位于四川省瀘定縣延安路9號，東經102°14'，北緯29°55'，集水面積58943km2。站點所處的大渡河中游屬于山區性河流，河道狹窄，洪水來臨時，水深、流速大，使用傳統流量測驗方法對基礎設施設備要求高，威脅大。故高洪水期間，普通測流設備無法施測時基本采用浮標測流法或比降面積法推流，以此保證為防汛抗洪搶險工作提供及時準確的水情信息，為各級防汛搶險指揮部門做出重大防汛決策提供科學依據。而隨著社會的發展，科技的進步，兼顧各種水文情形、更加高效便捷的測流儀器———電波流速儀(本文以S3－SVR型為例)問世了，其彌補了傳統測流方式的諸多不足，但要讓電波流速儀在日常水文測流工作中替代傳統測流方式，測驗結果滿足資料整編要求，就需要通過理論分析和實際使用對比，選出最為適合的方式完成水文測驗任務。

1目前常用流量測驗方法及優缺點

1.1旋槳式流速儀測流法

1.1.1工作原理

當流速儀放入水流中，水流作用于流速儀的感應原件(旋漿)時，由于它的迎水面的各部分受到的水壓力不同而產生壓力差，以致形成一個轉動力矩，使旋漿產生旋轉。流速儀旋漿的轉速n與流速v之間存在著一定的函數關系v=f(n)。大量實驗證明其關系相當穩定，可以通過檢定水槽的試驗確定。利用函數關系，在實際水文測量中，測得旋漿的轉速，從而計算出水流流速。

1.1.2優缺點

(1)優點:對流速的感應靈敏，測驗精度高;操作簡單，使用方便，便于拆裝清洗修理;體積小重量輕，便于攜帶，價格低，利于推廣。(2)缺點:對于無纜道、無測船、高洪水位及流速太大水面雜物過多等情況時，具有相當的局限性;測流時間較長，不利于洪峰流量的搶測。

1.2浮標測流法

1.2.1測流方法

浮標測速是在測流河段沿河寬均勻投放浮標，觀測各浮標流經上下浮標斷面間的運行歷時，測定各浮標流經中斷面的位置。投放浮標的數量應大致與流速儀測流的測速垂線數目相當。如遇特大洪水，可只在中泓投浮標或選用天然漂浮物作浮標。

1.2.2優缺點

(1)優點:凡漂浮之物都可做成浮標，宜就地取材。浮標纜道一般架設位置較高，在非常洪水來臨之際，一般測流設備無法使用之時，仍能應付自如。(2)缺點:測流時間長;浮標使用量大;測速垂線分布不均勻;測流人員要求多;流量結果精度低。

1.3比降面積測流法

1.3.1測流原理

比降面積法是通過測量比降，用水力學公式計算河道平均流速v，并測量河段的平均斷面面積F，從而將平均流速與平均斷面面積相乘求得流量。

2電波流速儀在瀘定水文站的應用

2.1電波流速儀介紹

2.1.1測流原理

電波流速儀是利用雷達多普勒效應，用非接觸的方式測量水面流速的新型測流儀。電波流速儀發射體發射的雷達波照射水面，部分能量被水面波浪反射回來，產生的多普勒相移信息被儀器的拋物面天線接收，信號處理機利用發射信號的水面回波與發射信號的多普勒頻率差來提取速度信息。測量中探頭實際接收到的信號是流速信息真值的分量，經余弦改正后還原成真值。理論和實踐證明，當方位角為零度，仰角為30°時儀器具有最佳的測量精度。

2.1.2S3SVR型纜道電波流速儀主要技術指標

(1)雷達波流速傳感器①流速范圍:0.2m/s～18m/s;②流速精度:±0.03m/s;③平均時長:0～99.9s;④俯角范圍:0°～70°，可設置;⑤雨中測流:可在強降雨環境正常測流;⑥波束寬度:12°(錐度角)。(2)無線控制模塊①無線頻率:2.4GHz;②通信距離:500m;③控制功能:控制流速傳感器供電，發送流速數據和鉛魚高度數據。

2.2電波流速儀系數分析

2.2.1比測試驗

2014年6月至8月，瀘定水文站進行了30次電波流速儀系數試驗，水位變化范圍為1307.09m～1312.08m，流量變化范圍為1010m3/s～5570m3/s。具體步驟為:在LS25－1型旋槳式流速儀施測流量的同時，將電波流速儀安置于同一纜道，固定位置同步測流，測量完成后分別用LS25－1型旋槳式流速儀和電波流速儀測流結果，計算斷面流量及電波流速儀虛流量，然后由斷面流量和虛流量計算比測試驗的電波流速儀系數。在電波流速儀系數試驗中，為了使試驗的電波流速儀系數具有較好的代表性，我們在不同天氣，不同水情條件下，用LS25－1型旋槳式流速儀進行了不同測法(三點法及一點法)與電波流速儀不同測速歷時的組合比測。

2.2.2電波流速儀系數分析

按照表1中的數據，將電波流速儀實測虛流量與對應的斷面平均流量進行相關分析計算，得出相關系數為0.85，常數為79.5。

2.2.3電波流速儀系數流量三線檢驗［1］

(1)符號檢驗測點偏離曲線正號個數K=13，負號個數K=17。統計量μ=0.55，(1－α/2)=1.15，μ＜μ(1－α/2)，所以合理。(2)適線檢驗負符號變換次數K=17，因為K＞0.5(n－1)，所以免作此檢驗(3)偏離系數檢驗平均相對偏離值的標準差Sp=0.42%，統計量t=－0.95，顯著性水平α=0.1，|t|＜t(1－α/2)，所以合理。

3對比與思考

3.1電波流速儀的優缺點

3.1.1電波流速儀的優點

(1)人員需求少。用于野外測量等情況時攜帶方便;結合全自動測流纜道使用時，測流全程只需一人操作;(2)操作簡單。儀器通過無線傳輸設備傳遞水面流速數據，一鍵操作，使用非常簡單;(3)安全可靠。儀器以非入水方式測量，能搭載于測流纜道、測船上或在橋梁等跨河設施上，確保了儀器以及人員的安全;(4)測得水面流速精度高、用時短。電波流速儀每秒可采集4組測點水面流速信號，如設定每點測速歷時20s，則每點在20s內可收集80組流速信號，通過測流軟件自動剔除10%的最大最小數據，其余90%數據平均，基本消除波浪等不利因素產生的影響，提高了測驗精度。因為用時短，在搶測洪峰流量和水位變化較大時，優勢相當顯著;(5)實現在線測流。儀器結合配套軟件、水位、斷面資料自動生成斷面流量;(6)測速范圍寬。根據產品說明書介紹，此產品測速范圍為0.2m/s～18m/s。

3.1.2電波流速儀的缺點

(1)需比測分析系數:由于電波流速儀測得的是水面流速，必須進行比測實驗，以確定該河流水面流速與斷面平均流速的關系;(2)需適當增加斷面測次:由于電波流速儀測得的是水面流速，沒有實測水深，斷面資料是借用，因此為保證資料精度，必須增加測次;(3)因暴雨會影響電磁波的反射，所以應盡量避開暴雨環境。

3.2電波流速儀與常用測流方法的對比

對比電波流速儀測流與旋槳式流速儀測流法可以看到，電波流速儀法在無纜道、無測船、高洪、大沙、漂浮物過多等情況下，能夠輕松替代旋槳式流速儀完成測流任務。對比電波流速儀測流法與浮標測流法可以看出，電波流速儀在測流人員配置、測流前期準備、數據收集及資料精度等方面明顯優于浮標測流法，而系數分析與斷面測次的增加又是兩者共同面臨的問題。對比電波流速儀測流法與比降面積測流法，電波流速儀在精度、人員需求等方面比比降面積測流法有絕對優勢。

3.3電波流速儀應用后的思考

當前我省經濟社會正處于快速發展的黃金期，保障糧食增產增收、營造穩定發展大環境對防汛抗旱能力提出更高要求，干旱缺水、城鄉洪澇、山洪泥石流等防汛抗旱問題嚴重制約全面建設小康社會進程。這要求我們必須把增強防洪抗旱服務能力作為工作重點，積極主動做好服務，及時響應各級防指和政府的工作要求，切實做到精準預報、滾動、全面分析、超前預警，不斷提高我省防汛減災水平。在這一背景下，我省逐步加大了中小河流水文監測系統、城市水文系統的建設，以雅安水文局為例，近年增加的水文(位)站、自動測報站達數百個，如果按照傳統水文測驗方式運轉，就需要大量的基礎設施投入以及人員配置。但是依照目前的財政支撐以及人員編制，暫時無法滿足所增加站點的正常運行，在這種情況下，只有提高先進水文測驗儀器(如電波流速儀、雷達波測深儀、全自動測流纜道等)的投入比例，來緩解人員的不足，通過近期試點買進的先進儀器的使用情況來看，這些儀器大大提高了巡測間測的可能性，既保障了基本水文數據的精度，又提高了水文數據的時效性，并減輕了水文人的勞動強度，解決了水文危險作業的問題，改變了水文人傳統的踏波逐浪的工作方式，加大了水文測驗環境的高適應性，達到了以點帶面和“大水文”思想的要求，讓水文工作者在現有的水利服務基礎上，可以更多的為地區經濟建設服務。

參考文獻

〔1〕SL247－1999，水文資料整編規范［S］．

作者：潘杰；江汛 單位：四川省雅安水文水資源勘測局