浅谈雷达测速枪在渠道水文站的应用

摘要：通过介绍宝鸡峡渠林家村站基本情况，对雷达测速枪在渠道站的应用进行了试验分析，确定了一种渠道上用雷达测速枪只测某一条水面流速就可计算流量的方法，该方法具有简单实用、高效安全、省时省力、资料整理方便等优点，可以作为渠道站测验的一种主要方法。

关键词： 宝鸡峡渠林家村站;雷达测速枪;分析应用

Abstract: Through the introduction of Baoji Gorge Irrigation Lin village station basic situation, this paper does the experiment and analysis of the radar speed gun channel station application determines that in a channel only measuring a surface velocity with a radar gun can be calculated the flow method, and this method has the advantages of simple and practical, high efficiency and safe, time-saving and labor saving, data sorting convenience and other advantages , it can be used as a main channel station test method.

Key words: Baoji Gorge Irrigation Lin village station; radar speed gun; analysis and application

中图分类号: TN953+.1文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012)

1.宝鸡峡渠林家村站基本情况

1.1宝鸡峡渠林家村站概况

宝鸡峡渠工程1958年10月开工，1971年7月建成放水，设计引水流量60m3/s，西起宝鸡峡口，东止泾河。宝鸡峡渠林家村站属黄河流域渭河水系，测验断面1974年设立，断面距宝鸡峡渠首约1.2km。测验项目有水位、流量、含沙量。设站目的为农业灌溉计划用水提供依据，为开发利用水资源编制供需计划及资源管理提供基本数据。渠道断面型状为梯形，顶宽20m，高4.7m，底宽6.4m;基本断面顺直，断面设斜坡水尺一组，水位人工观测;基上1000m处测桥为本站临时测流断面，型状为矩形，顶宽底宽都是10.0m，高4.2m，测桥长15.0 m，宽1.2 m，为空跨钢结构，是宝鸡峡渠首1985年所建，至今一直使用。

1.2水流与含沙特性

渠道水沙量大小由宝鸡峡渠首引水、退水闸控制。在引水闸或退水闸启闭时，渠道断面水位变化急剧，涨落约半小时，正常时水位流量关系相对稳定。常年平时流量在15.0 -25.0m3/s;，常年平时含沙量在1.00-5.00kg/m3;引水日数最多336天,最少258天。渠道站自1974年以来多年平均流量17.5m3/s，多年平均年径流量5.514亿m3、年输沙量2640万t。历年最大引水流量45.9m3/s，历年最大含沙量57.8kg/m3。在上游大坝机组检修、安全检查，以及渭河发生高含沙洪水等特殊情况下，渠道停止引水。

2.试验情况

2.1测验方法

2.1.1按照《河道流量测验规范》GB50179-93要求，在不同水位级上进行测验，所使用的流速仪满足测流精度要求。

2.1.2测流断面和垂线固定，垂线根据水位级，每1m布设一条。在不同水位级的不同垂线上按照三点法的要求布设测速垂线及测点，确保流速仪测验精度。

2.1.3试验同时进行流速仪和斯德克(staikevⅡsvr)电波流速仪(俗称雷达测速枪)对比测验;每份流量为一次，以供分析使用。

2.1.4进行雷达测速枪某垂线水面流速与三点法断面平均流速关系分析。

2.2仪器情况

在实际测验过程中使用流速仪1架，斯德克(staikevⅡsvr)电波流速仪(简称雷达测速枪)1架，型号、公式和测速范围如下表(一)。

 

仪器型号	编号	公式	测速范围	备注
LS25-3A	030034	0.2512R/S+0.0079	0.1646～10.0 m3/s	已检定
雷达测速枪	SVR		0.2～18.0 m3/s	新仪器

2.3测验过程

本次试验的测流断面选在基上1000m测桥上，为了提高测验精度，加密垂线，从岸边每1.0m布设一条垂线，实测水深，水深满足时用流速仪三点法施测流速，同时用雷达测速枪施测水面流速。测验过程中，精度要求严格执行《河流流量测验规范》(GB50179-93)。

2.4测验成果及资料应用情况

这次对比试验共测流量资料：三点法28次，岸边系数均采用0.7;雷达测速枪28次，没有系数;这次实测范围，最高水位613.76m，最低水位611.78m，水位变幅1.98m。由于受宝鸡峡渠首放水影响，很难测到10m3/s以下的低水流量。以下相关关系分析，只适应613.76至611.78水位级范围，超过此水位级立即恢复正常测验。

3.某垂线水面流速与断面平均流速关系分析

为了简化测验方法，减少工作量和垂线数，用雷达测速枪只测一个测点流速，达到就能代表断面平均流速的目的，还能保证测验精度。故选择了三点法断面平均流速资料作为真值与雷达测速枪水面各垂线相关，选择垂线。点绘断面平均流速和水面流速横向分布图，从流速横向分布图上，选择与断面平均流速线的相交点;结果28份资料中与起点距5.0m相交点最多为19次,与起点距4.0m和6.0m两点分别相交15次和11次;进行相关计算，其中4.0m的相关系数为0.8346，5.0m的相关系数为0.9216，6.0m的相关系数为0.7994。经过对比分析，5.0m的相关关系最好，故选择用三点法断面平均流速与垂线5.0m的水面流速建立关系，进行相关分析计算。

经水文统计学进行相关计算结果为：相关系数r=0.9513

回归方程y=0.8972x+0.0646

以上相关关系在相关计算中，︳r︱>0.8，说明两变量的相关程度密切，符合要求。合理性检查中，标准差、随机不确定度、系统误差，均符合规范对技术指标的要求。用所求关系与真值对比流速误差，相对误差均值均小于±3%，符合规范要求结果合理，完全满足测流精度。

5m垂线水面流速与断面平均流速关系分析表

 

编号	水位	水深	V断面(y)	V5m(水面）	Y值	绝对误差	相对误差
							（%）
1	612.48	1.91	0.57	0.55	0.5581	0.0119	3.5088
2	612.52	1.94	0.59	0.61	0.6119	0.0219	-3.3898
3	612.66	2.07	0.62	0.59	0.5939	0.0261	4.8387
4	612.59	2.01	0.61	0.62	0.6209	0.0109	-1.6393
5	611.95	1.49	0.44	0.40	0.4235	0.0165	9.0909
6	612.26	1.71	0.54	0.60	0.6029	0.0629	-11.1111
7	612.84	2.23	0.7	0.74	0.7285	0.0285	-5.7143
8	612.96	2.34	0.75	0.80	0.7824	0.0324	-6.6667
9	612.95	2.33	0.73	0.79	0.7734	0.0434	-8.2192
10	612.61	2.02	0.61	0.58	0.5850	0.0250	4.9180
11	612.99	2.37	0.76	0.72	0.7106	0.0494	5.2632
12	612.34	1.78	0.56	0.60	0.6029	0.0429	-7.1429
13	613.57	3.11	0.96	1.00	0.9618	0.0018	-4.1667
14	613.46	2.79	0.89	0.83	0.8093	0.0807	6.7416
15	611.78	1.23	0.38	0.42	0.4414	0.0614	-10.5263
16	613.27	2.62	0.85	0.85	0.8272	0.0228	0.0000
17	613.33	2.67	0.84	0.88	0.8541	0.0141	-4.7619
18	613.65	3.19	1.08	1.12	1.0695	0.0105	-3.7037
19	612.65	2.06	0.62	0.60	0.6029	0.0171	3.2258
20	613.76	3.3	1.14	1.23	1.1682	0.0282	-7.8947
21	613.12	2.48	0.78	0.77	0.7554	0.0246	1.2821
22	613.06	2.43	0.79	0.72	0.7106	0.0794	8.8608
23	612.92	2.3	0.72	0.77	0.7554	0.0354	-6.9444
24	613.16	2.52		0.86	0.8362	0.0162	-4.8780
25	613.02	2.39		0.72	0.7106	0.0294	2.7027
26	612.88	2.27		0.75	0.7375	0.0475	-8.6957
27	612.9	2.29	0.7	0.68	0.6747	0.0253	2.8571
28	612.36	1.8	0.55	0.51	0.5222	0.0278	7.2727

 

4.存在的问题

本次试验分析受渠道引水退水的影响，资料系列较短，低水点子偏少，所分析资料范围较小，有待以后充实资料，继续探讨。另外本方法适用范围较窄，测流断面必须顺直、水位流量关系相对稳定，水流要集中、无斜流回流等现象才能用此法。

5.结束语

通过本次试验分析可知，雷达测速枪水面流速与断面平均流速呈线性关系。而且施测某垂线水面流速可推求全断面平均流速，进而计算出断面流量。具有测验简单，精度较高，资料计算整理省时等优点，可以作为渠道测流的一种主要方法;对个人而言，此法探讨只是初步很浅的，仅供参考。

参考文献：1.水利部主编GB50179-93《河流流量测验规范》

2.黄振平编著《水文统计学》

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