雷達(dá)波流量在線系統(tǒng)在水文高洪測驗(yàn)中的應(yīng)用及水面系數(shù)的率定

【摘要】筆者依據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)文獻(xiàn)資料的記載，詳細(xì)的分析雷達(dá)波流量在線系統(tǒng)在水文高洪測驗(yàn)領(lǐng)域當(dāng)中得到的應(yīng)用，并分析水面系數(shù)的率定，希望可以在日后相關(guān)工作人員對這個問題進(jìn)行分析的時候，起到一定借鑒性作用，最終在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程向前推進(jìn)的過程中，做出一定貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】雷達(dá)波流量在線系統(tǒng)；水文高洪測驗(yàn)；應(yīng)用；水面系數(shù)；率定；分析

1、雷達(dá)波在線測流系統(tǒng)簡介

為了能夠讓水文測站人員編制數(shù)量少，測流危險性強(qiáng)等問題得到解決，本公司特別研發(fā)出來雷達(dá)波在線測流系統(tǒng)，雷達(dá)波測流系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的過程當(dāng)中，可以針對設(shè)備開展遠(yuǎn)程監(jiān)控與在線報訊。次系統(tǒng)初步建設(shè)的時候，僅僅可以接收并查看美科華儀自產(chǎn)設(shè)備的流量信息，在經(jīng)過多年的研發(fā)之后，這一個系統(tǒng)已經(jīng)逐步構(gòu)建成一個全面綜合性流量平臺，可以兼容市場當(dāng)中流通的大多數(shù)設(shè)備。

這一個系統(tǒng)可以接入到各種類型的測流設(shè)備當(dāng)中，既可以接入到僅僅播報單一水文要素的設(shè)備當(dāng)中，也可以接入到播報多水文要素的設(shè)備當(dāng)中；在這一個系統(tǒng)當(dāng)中包含完善的測流機(jī)制，可以將中心站的實(shí)時水位下發(fā)給各個設(shè)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(jī)制的設(shè)備，系統(tǒng)可以將水文實(shí)時變化情況作為依據(jù)實(shí)時開展測量工作；這一個系統(tǒng)可以和終端設(shè)備相互連接在一起開展實(shí)時性繪畫工作，構(gòu)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(shù)等信息傳輸給設(shè)備，也可以從設(shè)備當(dāng)中讀取斷面和測流參數(shù)，實(shí)時的獲得并保存設(shè)備的實(shí)際工作情況，實(shí)時的去對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬。

此系統(tǒng)將《河流流量測驗(yàn)規(guī)范》當(dāng)中的要求作為依據(jù)，并結(jié)合大斷面、左右岸系數(shù)和測流垂線等參數(shù)開展計算工作。針對多點(diǎn)測流的情況，系統(tǒng)依據(jù)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(jù)，針對斷面進(jìn)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(dāng)中；針對僅僅有單探頭和二探頭的定點(diǎn)測流設(shè)備，本系統(tǒng)可以依據(jù)預(yù)先設(shè)定好的經(jīng)驗(yàn)公式開展流量計算工作。

雷達(dá)波在線測流啊系統(tǒng)的具體構(gòu)成結(jié)構(gòu)當(dāng)中包含現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程傳輸、接收分析以及成果提供四個部分的內(nèi)容。

2、雷達(dá)波在線測流方案分析

雷達(dá)波在線測流方案當(dāng)中包含三種，單探頭定點(diǎn)在線測流；多探頭定點(diǎn)在線測流以及移動在線測流。一個完整的雷達(dá)波在線流量測驗(yàn)系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)當(dāng)包含四個部分的內(nèi)容，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和流量計算，遠(yuǎn)程傳輸、接收顯示以及成果提供?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，雷達(dá)波在線測流過程中應(yīng)當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)信息是，水位、流速以及起點(diǎn)距。現(xiàn)場流量計算工作開始之前，首先需要將大斷面數(shù)據(jù)輸入。遠(yuǎn)程傳輸工作進(jìn)行的過程中，一般情況下會通過無線公網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)場數(shù)據(jù)輸送到水文局?jǐn)?shù)據(jù)中心的服務(wù)器當(dāng)中。

遠(yuǎn)程管理軟件安裝在遠(yuǎn)程服務(wù)器上，實(shí)時開展現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息接收工作。用戶在網(wǎng)絡(luò)上查詢每一次測試的水文特征數(shù)值，并將流速分布圖呈現(xiàn)在人們的眼前，以便于可以判斷出來測流數(shù)據(jù)是否正常。通過使用遠(yuǎn)程管理軟件對測驗(yàn)布設(shè)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，并選擇適應(yīng)性比較強(qiáng)的流速平均算法，設(shè)置大斷面和測流垂線組，也可以遠(yuǎn)程開展召測工作，得到實(shí)時性流量數(shù)據(jù)。雷達(dá)波測流結(jié)果容易遭受到水流條件、斷面變化、風(fēng)力和儀器本身因素的影響，從而引發(fā)數(shù)據(jù)異常問題，可以依據(jù)水文規(guī)范當(dāng)中提出的要求開展精度分析工作，以便于可以對測驗(yàn)結(jié)果的精準(zhǔn)性做出一定保證。

2.1單一探頭定點(diǎn)測流

單一探頭定點(diǎn)是在線雷達(dá)波測流系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的過程中，最早應(yīng)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(dá)放置在主槽位置上，依據(jù)中宏標(biāo)法測流原理，為了可以讓測流工作的精準(zhǔn)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(yīng)當(dāng)出現(xiàn)串溝和大量漫灘。

2.2多探頭定點(diǎn)測流

多探頭定點(diǎn)雷達(dá)波測流會在斷面上放置三個以上的雷達(dá)波測速探頭，獲取多條測速垂線表面流速，依據(jù)均勻浮標(biāo)法開展流量測量工作。雷達(dá)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?qū)χ鴶嗝?，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(yīng)的起點(diǎn)距離誤差也比較大，因此這種斜向發(fā)射模式在均勻浮標(biāo)法流量計算領(lǐng)域當(dāng)中的適用性并不是很強(qiáng)。

3、雷達(dá)波水面系數(shù)分析

應(yīng)用雷達(dá)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(zhuǎn)子流速儀測量出來的流量進(jìn)行相互比較，可以將各次測量的系數(shù)計算出來，再將系數(shù)的平均數(shù)值計算出來，就是求出來的水面流速系數(shù)，計算工作進(jìn)行的過程中應(yīng)用到的公式如下文所示：

分析計算如下表：

根據(jù)計算表中的比測結(jié)果，取雷達(dá)波流速儀水面流速系數(shù)k0.0=0.86。

誤差評價。采用系統(tǒng)誤差和隨機(jī)不確定度來進(jìn)行誤差評價，計算公式如下：

參考文獻(xiàn)：

[1]曾佑聰，石瑞格，陳晨.雷達(dá)波在線測流及遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].水力發(fā)電，2017，43（11）：70-74+85.