刘 蕾

（雅安市水文水资源勘测局四川雅安625400）

S3-SVR型缆道雷达波在水文站流量测验中的应用分析

刘 蕾

（雅安市水文水资源勘测局四川雅安625400）

S3-SVR型缆道雷达波流速仪是一种非接触河道流量测验仪器,它能借助水文站现有缆道设施，测量垂线水面流速计算断面流量。本文通过对雷达波设备和流速仪测量结果进行对比分析，找出他们之间的关系系数。

S3-SVR型缆道雷达波；雷达波比测系数分析；回归计算

随着水文行业的不断发展，水文监测工作先后实现了水位雨量的自动测报。近年来，随着对S3-SVR型缆道雷达波的应用分析，在很大程度上解决了较大洪水带来的测流困难，克服了高洪转子式流速仪无法入水和传统的浮标测流受影响因素众多的多种弊端，极大地提高了高洪流量资料收集的精确度。为了确保S3-SVR型缆道雷达波设备在各个水文站的投入使用，要根据本站具体情况在使用前对雷达波设备和流速仪测量情况进行对比分析得出雷达波流量系数和它适用的水位级，使它在适用水位级测得的流速精度都能达到规范要求，逐步代替浮标测流的传统方法。

1 雷达波的工作原理

S3-SVR型缆道雷达波测流设备以非接触方式测量水流表面流速，借助水文站现有过河缆道设施，测量垂线水面流速，随机测流软件在完成流速测量后，计算虚流量以后，再按照流量系数计算出断面流量。由于雷达波的测速范围为0.20m/s～18.00m/s、测速精度为±0.05m/s、测速历时为0～99.9s、铅鱼测高高度为5m、无线模块为通信距离600m、内置电池为可充电锂电池连续工作20h、适用环境为全天候雨天可正常测流、工作温度为-30℃～+80℃，所以雷达波设备应用站点的范围非常广，使之成为水文自动化不可或缺的重要组成部分，为建立水文巡测队、设立无人站点坚定了基础。

虽然雷达波测量具有较大的优势，但由于它是采用非接触方式测量水流表面流速，所以也限制了它的使用范围，只能在高洪使用。主要的原因：（1）S3-SVR传感器最低测速能力为0.2m/s，当流速低于该指标时它将输出零流速；（2）水面过于平静时雷达回波非常微弱。S3-SVR把回波信号强度分为9级，当回波强度＞2时才能正常工作，当波浪大和水面漂浮物多还有泥沙含量是有利于传感器获得稳定可靠的雷达回波信号。

2 雷达波在水文站流量测验中的应用分析

2.1 水文站的基本情况

本文选择笔者所在的水文站为例，本站宝兴（三）站是青衣江上的基本水文站，本站所在地集水面积2778km2，基本水尺断面的河宽约为50m，流速仪测速垂线一般为15根；日常观测项目有水位、流量、雨量、降水、蒸发、泥沙；测验断面由卵石及块石组成，断面形状为“U”形河床，汛期冲淤变化较大，多年水位流量关系线较好，中高水基本为单一线。

2.2 雷达波比测系数分析

在不同水位级用转子式流速仪施测15份流量点子和雷达波施测30份流量点子，雷达波和转子式流速仪流量点子的要有较长的水位级重合段，并且尽可能做到各级水位均有测点。由于雷达波辐射锥度角为12°，所以距水面5m时波束覆盖面直径约为1m，离水面越近覆盖面直径就越小，并且传感器提供的流速是该面积内的平均流速,要尽量减小缆道垂度和开缆车时大幅度的晃动，使雷达波覆盖的水面区域保持为一直线。整理资料点绘雷达波和转子式流速仪水位流量关系图，做关系线的检验，检查结果见表1，各项指标均达标。

2.3 雷达波流量系数和公式的确定

运用回归计算将流速仪流量与雷达波虚流量进行比较结果见图1，经回归分析得到相关方程为C=0.824576 Y-75.03345，相关系数r=0.998017。有些得出资料的线性相关性比较好，按照《流量测验规范》（GBT5017-93）的规定，雷达波流量系数为雷达波虚流量和流速仪实流量的比值，计算出雷达波系数为0.85。在工作中要根据实际情况，及时对系数进行分析校正，确保流量测验的精度。

2.4 结语

通过对流量对比分析确定雷达波流量系数为0.82，相关性好。仪器达到中高水流量测验精度的要求，能满足常规河段中高水流量测验。并且通过对雷达波流速仪的设计原理的学习得出以下结论：在低水波浪小、含沙量小的情况下流速测量不准确；温度、风雨对测量没有影响，但是铅鱼的晃动幅度和缆道垂度对测量结果有影响。先进的雷达波测流对水文测验提出的高频、及时、准确的要求相适应，同时它具有操作简单、性能稳定等优点，已经在广泛的推广。这本身为提高水文的现代化和信息化水平具有重要意义。

图1 流速仪雷达波相性关系线

表1 宝兴（三）站检验表