手持電波流速儀在洪水流量測(cè)驗(yàn)中的應(yīng)用與分析

許春生

（吉林省水文水資源局通化分局，吉林 通化 134000）

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手持電波流速儀在洪水流量測(cè)驗(yàn)中的應(yīng)用與分析

許春生

（吉林省水文水資源局通化分局，吉林 通化 134000）

摘要：電波流速儀在水流量測(cè)量中發(fā)揮著極為重要的作用，尤其是手持電波流速儀的出現(xiàn)，可以有效改善水流量測(cè)量的工作條件，對(duì)順利開展巡測(cè)和間測(cè)工作有著十分重要的作用。從手持電波流速儀的基本特點(diǎn)出發(fā)，討論手持電波流速儀在洪水流量測(cè)驗(yàn)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：手持電波流速測(cè)量?jī)x；洪水流量；特點(diǎn)；應(yīng)用；分析

電波流速儀是一種新型儀器，具有遠(yuǎn)距離、無接觸、自動(dòng)顯示水面流速的特點(diǎn)。手持電波流速儀又被稱為雷達(dá)測(cè)速槍，它是由美國(guó)電子公司制造的專業(yè)測(cè)速儀器，這種測(cè)速儀器一般用于野外巡測(cè)、洪水及泥石流等應(yīng)急的測(cè)量和測(cè)驗(yàn)，尤其是在洪水水流量測(cè)驗(yàn)中，可以充分發(fā)揮其重要作用，確保洪水流量測(cè)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。手持電波流速儀相比傳統(tǒng)電波流速儀在性能上有了進(jìn)一步的優(yōu)化，它的主要優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度高、性能可靠及工作穩(wěn)定，將其用于應(yīng)急測(cè)量工作中，可以為應(yīng)急測(cè)量工作有序開展提供充分的保障。

1　手持電波流速儀的基本特點(diǎn)和工作原理

1.1手持電波流速儀的基本特點(diǎn)

相比傳統(tǒng)電波流速儀，手持電波流速儀具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)，它的主要特點(diǎn)可以分為八個(gè)方面：第一，手持電波流速儀主要是供單人使用，所以重量比較輕，總重量大約為1.3kg，既可手持進(jìn)行測(cè)量，也可使用三腳架進(jìn)行測(cè)量。第二，可使用時(shí)間長(zhǎng)，這種電波流速儀應(yīng)用電鎳氫電池，可連續(xù)使用8h，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間的洪水流量測(cè)量工作具有重要意義。第三，手持電波流速儀內(nèi)部裝置有垂直角感測(cè)器，它可以自動(dòng)修正垂直角，確保測(cè)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。第四，它的水平角可以人工置入，利用這種置入方式進(jìn)行余弦補(bǔ)償，進(jìn)一步提高檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。第五，手持電波流速儀的顯著優(yōu)勢(shì)是可以自動(dòng)感應(yīng)水流方向，可以為洪水流量測(cè)量工作有序開展提供充分保障。第六，具有防水功能，可以避免洪水測(cè)量工作對(duì)設(shè)備的損壞。第七，可以自行調(diào)節(jié)儀器的敏感度。第八，手持電波流速儀操作簡(jiǎn)單，可以測(cè)驗(yàn)出瞬時(shí)流速，甚至測(cè)量出洪水流量的平均流速。

1.2手持電波流速儀的工作原理

手持電波流速儀由三個(gè)部分組成：探測(cè)器、數(shù)據(jù)處理及電源。利用探測(cè)器向水面發(fā)射電磁波，并接收由水面反射回來的電磁波。根據(jù)多普勒效應(yīng)，在發(fā)射電磁波和接收電磁波的頻率之間存在一個(gè)差率，根據(jù)這個(gè)差率就可以計(jì)算出洪水流量的水面流速。計(jì)算公式為：V=fd*C/2f0*1/Cosθ，其中V指的是水面流速，f0指的是發(fā)射電磁波的頻率，fd指的是接收電磁波的頻率，C指的是電波在空氣中的傳播速度，而θ指的是電磁波與水流之間的夾角，這個(gè)夾角由俯角和方位角組成。

在洪水流量測(cè)量工作中，將手持電波測(cè)量?jī)x檢驗(yàn)出的數(shù)據(jù)代入到計(jì)算公式中，就可以計(jì)算出水面的流速，完成洪水流量測(cè)量工作。值得注意的是，利用手持電波流速儀進(jìn)行洪水測(cè)量時(shí)，必須保證測(cè)量范圍在0.5～15m/s，工作環(huán)境需要保持在0℃～45℃，只有這樣才能確保測(cè)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2　手持電波流速儀在洪水流量測(cè)驗(yàn)中的應(yīng)用

2.1手持電波流速儀在洪水流量測(cè)驗(yàn)中的測(cè)量方法

本文主要以梅河口（二）水文站為例，分析手持電波流速儀在洪水流量測(cè)驗(yàn)中的應(yīng)用，梅河口（二）水文站位于吉林省梅河口市境內(nèi)，屬于第二松花江系上游區(qū)。該水文站的控制集水面積為1 638km2，河道的總長(zhǎng)度大約為176km，整個(gè)流域的形狀為扇形，水文站的上游有1座大型水庫，2座小型水庫。在該水文站洪水流量測(cè)驗(yàn)工作中，為了減少測(cè)速的誤差，對(duì)每一個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了至少2次測(cè)量工作，對(duì)測(cè)量結(jié)果計(jì)算平均值，將平均值作為測(cè)點(diǎn)的水面流速。對(duì)水文站斷面流量的計(jì)算需要用總面積減去流速，而對(duì)水面流速系數(shù)的分析則采用船測(cè)資料法。

2.2手持電波流速儀在洪水流量測(cè)驗(yàn)中的應(yīng)用

在梅河口（二）水文站洪水流量測(cè)驗(yàn)工作中，對(duì)高水部分的測(cè)量次數(shù)為8次，測(cè)出了它的準(zhǔn)確水位變幅和流速變幅，并設(shè)定了測(cè)點(diǎn)的方位角和俯角，保證各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都在儀器的性能范圍內(nèi)。

通過對(duì)手持電波流速儀在洪水流量測(cè)驗(yàn)中應(yīng)用的合理性分析，可以將其分為三方面：第一，從測(cè)點(diǎn)的流速記錄可以看出，每個(gè)測(cè)點(diǎn)的流速在多次測(cè)量中的結(jié)果基本保持一致，離均差都保持在一定范圍內(nèi)，這說明手持電波流速測(cè)量?jī)x測(cè)驗(yàn)出的結(jié)果具有合理性，符合實(shí)際洪水流量的情況。第二，在各次流量的橫向分布上，洪水流量的變化規(guī)律基本保持一致，并與斷面轉(zhuǎn)折的變化相應(yīng)，說明流速在橫向分布上的規(guī)律也是合理的。第三，利用關(guān)系曲線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)水量流速的測(cè)驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)度非常高，與實(shí)際水位相適應(yīng)。

總之，通過手持電波流速儀在梅河口（二）水文站洪水流量測(cè)驗(yàn)中的應(yīng)用可以看出：第一，手持電波流速儀易操作、安全性高，且不受泥沙以及漂浮物的影響，可以確保測(cè)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。它是可以改善工作條件、減輕工作負(fù)擔(dān)的有效測(cè)量?jī)x器。第二，手持電波流速儀的性能比較好，非常穩(wěn)定，可以滿足任何工作情況下的技術(shù)規(guī)范要求，對(duì)這種儀器的推廣使用具有現(xiàn)實(shí)意義。第三，手持電波流速儀的構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，重量比較輕，操作起來比較方便，可以為洪水流量測(cè)驗(yàn)工作的有序開展提供充分的保障，還可以保障安全，提高測(cè)驗(yàn)工作效率和工作質(zhì)量，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。但是，由于水文站地勢(shì)環(huán)境的問題，為保障測(cè)驗(yàn)工作人員的生命安全，在進(jìn)行洪水測(cè)量檢驗(yàn)工作時(shí)，需要配備專門的測(cè)流車，只有這樣才能確保洪水流量測(cè)驗(yàn)工作有序開展，充分發(fā)揮洪水流量測(cè)驗(yàn)工作的重要意義，為我國(guó)應(yīng)急救災(zāi)工作提供科學(xué)的理論依據(jù)。

3　結(jié)語

手持電波流速儀具有非常顯著的優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用于我國(guó)的洪水流量測(cè)驗(yàn)工作中，可以有效提高測(cè)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，將測(cè)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于應(yīng)急救災(zāi)計(jì)劃中，可以為計(jì)劃的制定提供科學(xué)的理論依據(jù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)洪水流量測(cè)驗(yàn)工作目標(biāo)具有非常重要的意義。

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Application and analysis of handheld electric wave flow velocity current meter in volume of flood test

XU Chun-sheng

(Tonghua Branch Office of Hydrology and Water Resources Bureau of Jilin Province,Tonghua 134000,China)

Abstract:The electric wave flow velocity current meter plays an extremely important role in volume of flood flow velocity measurement,especially the appearance of hand-held electric wave current metercan effectively improve the measured operating conditions of water flow velocity and smoothly carry out patrol measurement and indirect measurement.From the basic characteristics of hand-held electric wave flow velocity current meter,this paper discussed the application of hand-held electric wave flow velocity current meter in volume of flood test.

Key words:Handheld electric wave flow velocity current meter;Volume of flood;Characteristics;Application;Analysis

中圖分類號(hào)：P332.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1674-8646（2016）08-0040-02

收稿日期：2016-02-11

作者簡(jiǎn)介：許春生（1975-），男，吉林梅河口人，從事水文水資源研究。