手持电波流速仪在洪水流量测验中的应用与分析.pdf

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1、水文水资源东北水利水电2015年第3期【文章编号]1002-0624(2015)03-0038-02手持电波流速仪在洪水流量测验中的应用与分析张忠国，史红波，林磊(辽宁省丹东水文局，辽宁丹东118000)【摘要】手持式电波流速仪是专用于测量水面流速的仪器，适合在洪水期使用，尤其适用于野外巡测中的洪水应急测量。本文通过电波流速仪在爱河铁佛寺水文站与转子式流速仪的对比观测资料，进行相关分析，率定其在山溪性河流中高水流速测验的流速改正系数，寻求其在国家基本水文站洪水流量测验中的应用途径。[关键词】电波流速仪；对比观测；相关关系

2、；流量测验[中图分类号]P332．4[文献标识码]A1概述其在洪水涨落急剧的水文测站进行有效运用。2．2工作原理铁佛寺水文站位于鸭绿江一级支流爱河中上电波流速仪利用微波多普勒效应，使用时仪游，是国家重要水文站。爱河为典型的湿润地区山器不接触水体，依靠向水面发射微波和接收回波溪性河流，洪水特性为涨落率大、流速高、漂浮物来远距离测量水面流速。要测定水流速度，首先雷多。该站在低枯水测流时一般采用涉水施测，中高达枪传送和引导一个微波能量束(无线电波)与水水时利用过河桥梁采用转子流速仪或水面浮标法面形成一个逼近(或后退)角。当该能

3、量束中的能测流。该站中高水时由于水面漂浮物多，使用转子量击中水面时，该束中的少量能量将被反射回雷式流速仪测流相当困难，目前一般采用水面浮标达枪的天线上。反射信号频率的变化量与水流的法和比降面积法抢测洪水过程，测验精度较低，且速度成比例，然后雷达枪就可以通过传输和反射人员需求较多。而电波流速仪是一种远距离、无接信号的频率差确定流速，即多普勒效应。触测流的新型仪器，在测流断面附近有桥梁的河天线传输无线电波后，无线电波束在目标区段可以很好地解决上述问题。域形成一个椭圆形。波束的大小取决于天线与目下面以电波流速仪与转子式流速仪在

4、铁佛寺标之间的距离，水平波束宽为12~。目标离天线越水文站同步对比观测资料为依据，分析电波流速远，检测区域越大。仪测得水面流速的误差来源，率定其在测洪过程中的单点流速改正系数，以解决山溪性河流在中3偏差来源高水流量测验中所面临的困难。电波流速仪测得的是水流表面流速，以目前2电波流速仪介绍所获得的资料来看，以同步进行的转子式流速仪测得值为准，单次水面流速测验结果绝大部分存2．1简介在偏差。因此，在实际应用中需进行不同水位级的手持式电波流速仪SV1L俗称“雷达测速枪”，流速对比实验分析，进行综合流速改正系数率定。是美国Dec

5、atur电子公司制造的专用于测量水面流偏差的主要来源如下：速的仪器，主要用于野外巡测和洪水、溃坝、决口、1)测量方法带来的误差。电波流速仪测得的泥石流等应急测量，目前在东北地区正在逐步寻求·38·2015年第3期东北水利水电水文水资源是水面波浪迎波面或水面漂浮物的反射波，波浪和RSS=∑(Yi-6)。=∑(2+62一2b)漂浮物的速度不等于水面流速，且水流运动时，受11风向风速等影响波浪和漂浮物本身也有运动，影响又因为电波流速仪测量的准确性。转子流速仪测量水面∑(2+62_2)=∑+∑62一Z2b流速一般是水面10cm以

6、下的流速，从垂线流速分布规律看，与水面漂浮物的流速也存在差别。2)仪器本身带来的偏差。雷达波束会有12~的∑=b一生波束角，斜向发射到水面上会形成一个长圆形的∑+∑一扛I1水面投影，在投影内，任意一处的强反射都可能被∑l∑∑电波流速仪确认为测点流速；仪器测速时，要用俯角和水平方位角的余弦进行流速计算，这些角度∑都是针对声束角中轴线而言的，这些角度的误差∑也影响测量精度。3)人为造成的偏差。电波流速仪抢测洪水过程中一般采用手持对准水面观测的方式，仪器抖【卜蚺一心攥动，俯角和水平方位角的变化都会影响仪器测量的精度。4比测资料

7、的选取罄-o．啷由于铁佛寺水文站有桥测断面，因此该比测试验在桥上进行，这就使得电波流速仪测流的水平角为0o，有比较高的测量精度。比测试验时将电：波流速仪和LS25—1型旋桨流速仪在同一条垂线=毒V厂—上——．———一：=’～皇’1L：!Q!0!=n⋯9⋯96一上同时进行测量，这样就确保此次比测可靠性和真实性。根据对比测流时的实际情况，对那些受风速、雨速等外界干扰因素影响的个别测次，以及发生突变的异常数据进行了分析、处理和剔除。此次比测共选用了铁佛寺水文站中高水不同水位级的电波流速仪和旋桨流速仪同步实测水面流速资料46次，

8、按水文学统计原理将选用的实测资料进行处理、计算，分析旋浆流速仪和电波流速仪所测水面流速间的相关关系，建立两变量之间的关系式，即回归方程，以此来确定电波流速仪在铁佛寺水文站使用时的流速改正系数。图1相美关系图5电波流速仪流速系数的率定5．2回归方程的显著性检验从求回归方程的过程可以看出，对任何一组5．1相关分析计算观测