雷達(dá)RG-30流量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在西干渠的應(yīng)用研究

田玉璽 呂學(xué)洋 馬思佳

摘 要：西干渠采用傳統(tǒng)水文測(cè)驗(yàn)方式，如人工測(cè)流、定線、查算水位流量關(guān)系曲線報(bào)汛與人工推算水量，已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水文信息快速采集的需求。本文通過(guò)雷達(dá)（RG-30）流量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用研究，檢驗(yàn)該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中的穩(wěn)定性、可靠性和適應(yīng)性，為雷達(dá)（RG-30）流量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣提供技術(shù)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)（RG-30）流量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng);流量系數(shù);系統(tǒng)誤差;擬合度

中圖分類號(hào)：P332.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）32-0072-03

Abstract： The West Main Canal adopts traditional hydrological testing methods， such as manual flow measurement， alignment， checking the water level and flow relationship curve to report the flood， and manual calculation of water volume， which can no longer meet the needs of social and economic development for the rapid collection of hydrological information. Through the application research of the radar （RG-30） flow online monitoring system， this paper tested the stability， reliability and adaptability of the system in actual operation， and provided technical basis for the application and promotion of radar （RG-30） flow online monitoring system.

Keywords： Radar （RG-30） online flow monitoring system;flow coefficient;system error;fitting degree

寧夏西干渠于1959年冬興建，1960年春通水，由河西總干渠引水，是青銅峽河西灌區(qū)自流部位海拔最高的一條新干渠。干渠沿賀蘭山東麓洪積扇邊緣北行，橫貫青銅峽市、銀川市等地，止于平羅縣崇崗鎮(zhèn)暖泉村，尾水入第二農(nóng)場(chǎng)渠。目前，寧夏西干渠全長(zhǎng)為113 km，最大引水量為60 m3/s，實(shí)際灌溉面積為46 666.70 hm2，其同時(shí)肩負(fù)銀川市及賀蘭山沿線防洪安全重任。2020年3月，其斷面下遷1 km。

1 測(cè)站河段狀況和設(shè)施設(shè)備

1.1 測(cè)驗(yàn)河段狀況

本站基本斷面上游1.5 km處為河西總干渠取水口，水流變化主要受閘門啟閉調(diào)節(jié)影響，該測(cè)驗(yàn)河段順直，全斷面砌護(hù)，流速穩(wěn)定，其在中、高、低各級(jí)水位時(shí)均無(wú)岔流、回流及死水情況。測(cè)驗(yàn)斷面穩(wěn)定，無(wú)沖淤變化。

1.2 設(shè)施設(shè)備

西干渠水文站基本水尺斷面設(shè)有雷達(dá)波水位計(jì)、視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、鉛魚測(cè)流纜道以及走航式測(cè)流纜道等設(shè)施設(shè)備，配備有ADCP、LS20型等流速儀[1-2]。

2 數(shù)據(jù)采集

本研究利用西干渠水文站2020年不同水位級(jí)普通流速儀、ADCP實(shí)測(cè)流量來(lái)率定水位流量關(guān)系曲線的查線流量，并與雷達(dá)（RG-30）在線流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)同步進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)，比對(duì)和率定流量系數(shù)關(guān)系[3]。

本研究采集了雷達(dá)（RG-30）在線流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝運(yùn)行穩(wěn)定后的中、高、低在線監(jiān)測(cè)水位流量數(shù)據(jù)。其間選取6月20日至7月21日每日8：00、20：00的水位流量數(shù)據(jù)（共計(jì)61組）進(jìn)行分析。

3 成果統(tǒng)計(jì)

下面采用2020年水位流量關(guān)系曲線的查線流量，同雷達(dá)（RG-30）在線計(jì)算流量進(jìn)行對(duì)比分析，如圖1所示。其中，流量系數(shù)1.01為查線流量同雷達(dá)（RG-30）在線計(jì)算流量比值的均值。2020年西干渠中、高、低水位查線流量與RG-30在線計(jì)算流量的分析成果如表1所示。分析結(jié)果表明，系統(tǒng)誤差為0.12，隨機(jī)不確定度為0.24。

3.1 計(jì)算方法

雷達(dá)（RG-30）調(diào)試穩(wěn)定后，采集61組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，流量系數(shù)為查線流量同雷達(dá)（RG-30）在線計(jì)算流量比值的均值，其計(jì)算公式為：

3.2 誤差分析

根據(jù)各實(shí)測(cè)流量數(shù)據(jù)計(jì)算出流量系數(shù)均值，明確查線流量與雷達(dá)（RG-30）在線計(jì)算流量之間的系數(shù)關(guān)系，并將本次不同流量級(jí)別的61次實(shí)測(cè)資料作為樣本進(jìn)行檢驗(yàn)，進(jìn)一步檢驗(yàn)流量系數(shù)的合理性和準(zhǔn)確性。在線計(jì)算流量的計(jì)算公式如式（2）所示，相對(duì)誤差的計(jì)算公式如式（3）所示，系統(tǒng)誤差的計(jì)算公式如式（4）所示，隨機(jī)不確定度的計(jì)算公式如式（5）所示。

4 成果分析

從結(jié)果可以看出，查線流量與雷達(dá)（RG-30）在線計(jì)算流量呈線性關(guān)系，而且擬合度[R2]為0.988 4，最大相對(duì)誤差為-5.93%，最小相對(duì)誤差為0.00%，隨機(jī)不確定度為0.24%，系統(tǒng)誤差為0.12%，均不超過(guò)《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范）（GB 50179—2015）中4.1.2條款隨機(jī)不確定度不應(yīng)超過(guò)6%和系統(tǒng)誤差不應(yīng)超過(guò)±1%的規(guī)定。

5 結(jié)論

本文驗(yàn)證了西干渠水文站雷達(dá)（RG-30）流量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，研究發(fā)現(xiàn)，雷達(dá)（RG-30）流量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有快速測(cè)量、實(shí)時(shí)處理和遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)的功能，可以實(shí)時(shí)查詢水位、流量，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、快速地掌握水量信息。其間提出了在線計(jì)算流量參數(shù)的計(jì)算公式，該公式可用于水文站流量計(jì)算，滿足渠道水量調(diào)度和年度用水量統(tǒng)計(jì)計(jì)算要求。雷達(dá)（RG-30）流量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠較好地控制西干渠水文站的水流特性，逐步實(shí)現(xiàn)渠道由有人看管向無(wú)人值守的轉(zhuǎn)變，最終提高水文監(jiān)測(cè)信息化水平。

參考文獻(xiàn)：

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