1、广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023（1）随着中小河流水文站点的建设，博白水文中心站管辖水文（位）站19个，人少事多的问题越发突出，使用现代化的仪器开展巡测和自动化无人站监测就成了必然之路。博白水文站安设的双轨全自动雷达波在线测流系统所用的雷达波测速仪（又称电波流速仪）属非接触式流速仪，不接触水流，安全可靠，完全具备了自动化流量测验的条件。因此加快博白水文站双轨全自动雷达波在线测流系统比测率定，争取尽快投入使用，成为本站的重要任务。1基本情况1.1测站、流域概况博白水文站处于珠江流域桂南沿海水系南流江流域干流左岸，
2、是流域中游代表控制站，该站位于博白县博白镇新仲村，水文站以上集水面积2805km2，1953年设立。测验河段基本顺直，监测断面水面宽约80 m，断面形态呈“U”形。水位48 m以下左岸为浅滩，间或有死水。河床为沙质卵石，左岸为沙质土，右岸为红砂岩，上游150 m处河道弯曲，下游500 m处河道弯曲并扩展。低水时左岸出现浅滩，主流偏右岸。久旱无雨时，河道水生物较多。博白水文站测验项目有降水、蒸发、水温、岸温、水位、比降，流量、含沙量、水质监测，流量为二类精度站。水位分级为高洪 51.5 m 以上，中洪50.0-51.5 m，低洪 48.5-50.0 m，低洪 48.5 m 以下。根据实测资料结果
3、得出该站最高水位54.23 m、最低水位45.87 m，最大流量3000 m3/s、最小流量0 m3/s，最大流速为2.63 m/s。多年流量资料显示，水位流量关系相对稳定。1.2双轨全自动雷达波在线测流系统概述全自动雷达波在线缆道测流系统是根据我国中小河流水文监测的需求设计的流量自动测报系统：测站水位、流速、起点距自动测量、现场自动计算流量，全部测站数据通过GPRS无线公网发送到市水文中心服务器，基于互联网的远程监控软件和测站水文业务处理平台完成数据接收和处理。雷达发射固定频率的电磁波与接收被测流体表面反射回来的电磁波两者之间的频率差，经过相关计算得到流体表面的流速。雷达流速仪测量为非接触测
4、量，可实现全天候在线监测。博白水文站安设四川汉维斯双轨全自动雷达波在线测流系统，硬件由缆道、仪器房、雷达小车、雷达流速传感器、测流控制器、充电桩、蓄电池等组成。缆道双轨雷达小车的运行轨道，垂直横跨测流河道。缆道2根，缆道间距310 mm，缆道长度大约260 m，缆道采用5 mm不锈钢钢缆构成。挂于简易缆道上的雷达小车，携带雷达波流速传感器，每天定时沿缆道行走并停留在设定的测流垂线位置上，测量垂线水面流速，测完所有垂线后，自动返回停泊点，进行充电。也可以根据水位的变化人工下达指令加测。所测流速和水位数据通过无线模块发送到测流控制器，经过计算得到流量。所有数据经博白水文站双轨全自动雷达波在线测流系
5、统比测分析冯万里，苏楚雄（玉林水文中心博白水文中心站广西玉林537000）摘要 通过博白水文站双轨全自动雷达波在线测流系统与缆道流速仪测流数据比测率定分析，建立两种测流方法之间的相关关系，率定双轨全自动雷达波在线测流系统的水面平均流速系数，经比测分析表明，博白水文站双轨全自动雷达波在线测流系统水位46.2950.76m时可以投入使用。关键词 双轨全自动雷达波在线测流系统；比测分析；率定；平均流速；博白水文站中图分类号P335文献标识码B文章编号1003-1510（2023）01-0050-05收稿日期2022-12-12作者简介冯万里（1968-），男，广西容县人，玉林水文中心四级调研员，高级
6、工程师，主要从事水文测报工作。新技术研究与应用 50DOI:10.16014/ki.1003-1510.2023.01.033广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023（1）GPRS 模块发送到测流平台，无需人工操作。方便快捷，省时省力。当GPRS网络中断时，测站人员可到现场操作，完成测验任务，获得流量数据。该系统是集测流、无线传输、单份实测流量记载表、实测流量成果表生成于一体的全自动流量测验系统。通过互联网或水文中心内网查看测站水位、流速、流量和设备情况，水文中心站工作人员可通过互联网或水文中心内网远程下载市水文中心数
7、据库中的测站数据，在计算机上分析处理，生成各种水文报表，彻底摆脱传统水文从测验到整编手工作业方式，用现代科技手段实现水文测验和资料整编业务。2比测目的和内容博白水文站发生大洪水时，主河道漂浮物较多，采用常规流速仪测验方法及走航式ADCP测验方法进行流量的测验较为困难，存在一定的风险，且站点人员偏少、工作强度大。2019年年初，博白水文站配备了全自动雷达波在线测流系统一套，为了分析全自动雷达波在线测流系统流量与原断面稳定流量的相关关系，充分发挥该系统无人值守、安全实用、实时监测的优势，采用LS25-1旋浆式流速仪与全自动雷达波在线测流系统同时进行流速比测。通过率定博白水文站双轨全自动雷达波在线测
8、流系统的流速系数，解决双轨全自动雷达波在线测流系统流量计算问题，实现博白水文站流量测验无人值守全自动监测，解放劳动力。博白水文站同步比测需要在不同的流量情况下进行，这样就得到一组断面平均流速与雷达波测水面平均流速以及相应水位的数据。对数据进行回归分析或点绘相关图，即可以得到回归方程或关系曲线。进而推算断面实时流量。回归方程的一般形式为：Vm=f（Vi）公式中Vm为缆道流速仪测断面平均流速（m/s）；Vi为雷达波测水面平均流速（m/s）。3资料比测分析3.1比测断面博白水文站流速仪测流断面（基下30 m）见图。雷达波测流断面在流速仪测流断面上游18 m。3.2比测资料的收集博白水文站是在2019
9、年年初安装双轨全自动雷达波在线测流系统，2019-2021年由于仪器经常出现故障、干旱水位低、施测方法不对（雷达波测速垂线少、时间不同步等）、开展比测的次数少，所以这3年的资料不参加比测分析。只收集2022年流速仪测流与在线雷达同步测流的比测资料（从2月20日到9月23日止），共收集44份比测流量成果（没有舍去的比测成果），详见表1。其中，实测最大流量1020 m3/s，相应水位50.76 m，最小流量23.9 m3/s，相应水位46.29 m，水位变幅4.47 m，属于中洪以下水位级，原始分析资料准确。经分析，施测号数13、17没有雷达同步比测资料，施测号数12号雷达在右岸测流垂线偏少，导致
10、右岸部分流量偏大，平均流速偏大，舍去；施测号数22号雷达在左岸测流垂线偏少，导致左岸部分流量偏大，平均流速偏大，时间不同步，舍去；施测号数26和32号，左边人工垂线偏少，左边部分流量偏大，总体平均流速偏大，均舍去；施测号数42号雷达测速有两条垂线流速为0，应舍去；施测号数44号右边人工垂线偏少，右边部分流量偏大，总体平均流速偏大，舍去；施测号数50号缆道测流垂线偏少，没能很好控制河道的主流，流量偏小，舍去。3.3流速关系率定雷达波测水面平均流速是用驱动雷达测定不同垂线水面流速计算各部分流量之和与断面面积的比值，需建立断面平均流速与雷达波测水面平均流速的关系，因此需要对雷达波测水面平均流速进行率
11、定。把舍去的份比测剩下的37份比测点子进行率定。结果见图2。从图2可见，缆道流速仪测流断面平均流速与雷达波测水面平均流速的相关关系比较好，一元二次多项式、二元线性和复合线性定线满足 水文资料整编规范（SL/T 247-2020）“三项检验”要求。因复合线性公式比较复杂，因此选用一元二次多项图1博白水文站2022年3月14日实测大断面图51冯万里，苏楚雄:博白水文站双轨全自动雷达波在线测流系统比测分析表1博白水文站缆道流速仪实测流量与在线雷达同步比测成果表施测号数9101112141516181920212223242526272829303132333435363738394041424344
12、45464748495051525354施 测 时 间月24566789日20212224241219242131417252838910111323234511265111524262735791423起 止时：分9：168：589：068：569：538：408：109：249：148：028：468：429：2016：3216：4311：2311：317：228：3817：389：489：048：068：1018：0614：0217：456：4018：1216：2218：328：588：5017：068：029：4217：397：2318：408：5817：4618：3018：2011：
13、26时：分10：109：389：469：2010：149：048：449：529：458：329：149：189：4617：0217：1811：5311：588：029：1018：1810：229：308：379：0018：5014：4818：417：2518：4616：5219：069：279：1617：388：3410：1218：188：0419：169：2218：0818：5418：4611：46断面位置基下30米测验方法流速仪11/0.611/0.69/0.67/0.65/0.67/0.69/0.67/0.67/0.67/0.67/0.69/0.67/0.67/0.69/0.66/0.
14、68/0.611/0.68/0.611/0.68/0.66/0.66/0.69/0.610/0.612/0.613/0.612/0.610/0.67/0.65/0.68/0.68/0.69/0.67/0.66/0.68/0.69/0.66/0.65/0.65/0.65/0.65/0.65/0.6基本水尺水位/m48.9449.2047.9946.8546.5847.2648.3447.2847.5847.0747.4148.2646.9547.4648.3946.8547.7749.2647.9149.2447.8546.6746.7448.5249.1250.4250.7649.8048.6
15、047.2346.3347.7547.7048.3047.0146.5247.6748.3746.5246.4146.3246.6446.2946.40流量/（m3/s）50056725174.650.412635012217110215028575.21413378421050122253221663.269.63445269431 02067840611528.421722136091.942.321531543.130.029.256.823.931.2流速/（m/s）平均1.561.581.240.820.731.001.390.961.070.931.051.180.750.951.
16、320.931.161.341.111.441.120.830.851.261.491.711.661.471.410.930.571.211.271.460.880.661.271.240.670.540.60.770.510.57最大2.262.161.91.381.151.682.261.611.711.751.632.031.361.612.251.811.82.131.782.361.781.511.222.062.262.482.412.312.131.830.881.982.012.441.451.091.862.181.050.850.91.330.891.18雷达波测水面平均流速（m/s）1.931.991.611.170.881.381.761.261.411.111.311.680.971.181.510.891.391.761.471.781.460.881.101.621.831.991.931.791.671.190.620.961.541.601.200.861.521.690.940.760.651.070.660.7752广西水利水电 GUANGXI