高坦水文站電波流速儀系數(shù)比測(cè)試驗(yàn)及分析

【摘要】為了解決高坦水文站高水流量測(cè)驗(yàn)問(wèn)題，提高測(cè)驗(yàn)精度，探索電波流速儀在山區(qū)河流的適用條件和適用范圍。以長(zhǎng)江流域長(zhǎng)江下游干流秋浦河高坦水文站手持式電波流速儀與轉(zhuǎn)子流速儀同步實(shí)測(cè)水面流速數(shù)據(jù)為依據(jù)，按照水文統(tǒng)計(jì)學(xué)原理進(jìn)行計(jì)算、檢查、分析兩者之間的相關(guān)關(guān)系，率定電波流速儀系數(shù)，解決電波流速儀用于高坦水文站高水測(cè)驗(yàn)時(shí)的流量計(jì)算問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】電波流速儀；應(yīng)用系數(shù)；率定分析；高坦水文站

1、測(cè)站概況

高坦水文站1951年7月設(shè)站，位于安徽省池州市貴池區(qū)梅村鎮(zhèn)羅田村，坐標(biāo)117°26′29\"E， 30°21′19\"N，監(jiān)測(cè)斷面上游集水面積1077 km2，控制秋浦河干流81km，為皖南山區(qū)1000～2000km2代表站。 本站測(cè)驗(yàn)順直河段長(zhǎng)1.6km，主流偏左岸，左岸有圩堤，當(dāng)水位超過(guò)27.20m時(shí)，漫溢穿過(guò)老街鎮(zhèn)，右岸邊樹(shù)木茂盛，洪水期漂浮物較多，灘地寬約90.0m，當(dāng)水位達(dá)23.00m時(shí)，開(kāi)始漫灘。河床為卵石沙礫，較穩(wěn)定，無(wú)分流等其他現(xiàn)象。上游左岸1.5km有小河（十字河）匯入，上游4.3km有雙峰電站。電波流速儀測(cè)流斷面距上游高坦水文站纜道測(cè)流斷面約226m，測(cè)流過(guò)程在秋浦河高坦大橋上進(jìn)行。

2、比測(cè)的目的和方法

SVR電波流速儀是一種理想且先進(jìn)的水面流速測(cè)量?jī)x器，可在高水時(shí)期提供得到較為便捷且數(shù)據(jù)精度相對(duì)準(zhǔn)確的流速數(shù)據(jù)。在秋浦河流域測(cè)區(qū)水文測(cè)驗(yàn)工作中，SVR電波流速儀的使用始終并未開(kāi)展，未有應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)及使用記錄等，基于此次電波流速儀的試驗(yàn)，我們希望得到一系列關(guān)于電波流速儀測(cè)流的可行方法、適用范圍、以及率定電波流速儀測(cè)流與普通流速儀測(cè)流之間的比值系數(shù)，為在汛期應(yīng)急情況下使用電波流速儀測(cè)流提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)及參考依據(jù)。本次比測(cè)是同時(shí)對(duì)纜道斷面和橋測(cè)斷面進(jìn)行測(cè)流，橋測(cè)斷面計(jì)算流量采用橋測(cè)水尺計(jì)算，纜道斷面流量計(jì)算采用基本水尺水位，再進(jìn)行纜道測(cè)流數(shù)據(jù)與電波流速儀測(cè)流數(shù)據(jù)換算為同一水位時(shí)的對(duì)比率定。

3、比測(cè)數(shù)據(jù)分析

高坦站于2016、2017兩年汛期里的多場(chǎng)洪水中對(duì)纜道測(cè)流與電波流速儀測(cè)流進(jìn)行比測(cè)，共測(cè)得18組有效數(shù)據(jù)（詳見(jiàn)附表一）。從附表中可看出，2017年測(cè)號(hào)1、2、3、4、5共計(jì)5組數(shù)據(jù)所得的關(guān)系系數(shù)基本線性回歸為0.85。2016年測(cè)號(hào)1、3、4、5、6、7、8、9共計(jì)的8組數(shù)據(jù)所得的關(guān)系系數(shù)基本為0.85。2016年測(cè)號(hào)2所得系數(shù)為0.74，測(cè)號(hào)10、11、12、13共計(jì)4組數(shù)據(jù)所得系數(shù)均為0.92以上，這5組數(shù)據(jù)與上面13組數(shù)據(jù)所得曲線有較大偏差，暫時(shí)作為批判點(diǎn)保留。我們可從這次試驗(yàn)的18組數(shù)據(jù)中得出纜道測(cè)流與電波流速儀測(cè)流間的相關(guān)系數(shù)為0.85。計(jì)算方法取保留的13組系數(shù)的平均值 A ：

A=（0.833+0.853+0.889+0.875+0.824+0.858+0.831+0.877+0.836+0.819+0.817+0.817+0.872）/13 = 0.846 ，根據(jù)計(jì)算所得系數(shù)的均值為0.846，我們進(jìn)位到小數(shù)點(diǎn)后2位，得0.85。

4、問(wèn)題分析

首先，對(duì)于問(wèn)題分析，我們考慮到了兩個(gè)主要部分會(huì)導(dǎo)致誤差的出現(xiàn)，即第一部分：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)過(guò)程，包括電波流速儀施測(cè)等。第二部分：計(jì)算過(guò)程，包括使用大斷面圖計(jì)算水深等。

4.1、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)過(guò)程中，由于測(cè)量的過(guò)程始終在橋面上進(jìn)行，有時(shí)在施測(cè)的過(guò)程中，突然通過(guò)一輛大貨車，導(dǎo)致橋面晃動(dòng)，從而導(dǎo)致電波流速儀的敏感度發(fā)生變化，影響水體流速測(cè)量的精度，從而使實(shí)測(cè)流量發(fā)生誤差。

4.2、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)過(guò)程中，水中懸浮物以及漂浮物含量的變化，間接導(dǎo)致電波流速儀接收返回信號(hào)的數(shù)量，從而影響 99.9 秒內(nèi)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的均值。根據(jù)實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，水位越高，水中泥沙、懸浮物及水面漂浮物越多，電波流速儀所測(cè)得的水體流速越準(zhǔn)確；反之，則越不準(zhǔn)確。

4.3、降雨大小也會(huì)影響測(cè)量數(shù)據(jù)。

4.4、測(cè)流過(guò)程中水位的變化也會(huì)影響測(cè)量數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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