雷達RG-30流量在線監測系統在西干渠的應用研究

田玉璽 呂學洋 馬思佳

摘 要：西干渠采用傳統水文測驗方式，如人工測流、定線、查算水位流量關系曲線報汛與人工推算水量，已經無法適應社會經濟發展對水文信息快速采集的需求。本文通過雷達（RG-30）流量在線監測系統的應用研究，檢驗該系統在實際運行中的穩定性、可靠性和適應性，為雷達（RG-30）流量在線監測系統的應用和推廣提供技術依據。

關鍵詞：雷達（RG-30）流量在線監測系統;流量系數;系統誤差;擬合度

中圖分類號：P332.4文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）32-0072-03

Abstract： The West Main Canal adopts traditional hydrological testing methods， such as manual flow measurement， alignment， checking the water level and flow relationship curve to report the flood， and manual calculation of water volume， which can no longer meet the needs of social and economic development for the rapid collection of hydrological information. Through the application research of the radar （RG-30） flow online monitoring system， this paper tested the stability， reliability and adaptability of the system in actual operation， and provided technical basis for the application and promotion of radar （RG-30） flow online monitoring system.

Keywords： Radar （RG-30） online flow monitoring system;flow coefficient;system error;fitting degree

寧夏西干渠于1959年冬興建，1960年春通水，由河西總干渠引水，是青銅峽河西灌區自流部位海拔最高的一條新干渠。干渠沿賀蘭山東麓洪積扇邊緣北行，橫貫青銅峽市、銀川市等地，止于平羅縣崇崗鎮暖泉村，尾水入第二農場渠。目前，寧夏西干渠全長為113 km，最大引水量為60 m3/s，實際灌溉面積為46 666.70 hm2，其同時肩負銀川市及賀蘭山沿線防洪安全重任。2020年3月，其斷面下遷1 km。

1 測站河段狀況和設施設備

1.1 測驗河段狀況

本站基本斷面上游1.5 km處為河西總干渠取水口，水流變化主要受閘門啟閉調節影響，該測驗河段順直，全斷面砌護，流速穩定，其在中、高、低各級水位時均無岔流、回流及死水情況。測驗斷面穩定，無沖淤變化。

1.2 設施設備

西干渠水文站基本水尺斷面設有雷達波水位計、視頻監測系統、鉛魚測流纜道以及走航式測流纜道等設施設備，配備有ADCP、LS20型等流速儀[1-2]。

2 數據采集

本研究利用西干渠水文站2020年不同水位級普通流速儀、ADCP實測流量來率定水位流量關系曲線的查線流量，并與雷達（RG-30）在線流量監測系統同步進行流量測驗，比對和率定流量系數關系[3]。

本研究采集了雷達（RG-30）在線流量監測系統安裝運行穩定后的中、高、低在線監測水位流量數據。其間選取6月20日至7月21日每日8：00、20：00的水位流量數據（共計61組）進行分析。

3 成果統計

下面采用2020年水位流量關系曲線的查線流量，同雷達（RG-30）在線計算流量進行對比分析，如圖1所示。其中，流量系數1.01為查線流量同雷達（RG-30）在線計算流量比值的均值。2020年西干渠中、高、低水位查線流量與RG-30在線計算流量的分析成果如表1所示。分析結果表明，系統誤差為0.12，隨機不確定度為0.24。

3.1 計算方法

雷達（RG-30）調試穩定后，采集61組監測數據，流量系數為查線流量同雷達（RG-30）在線計算流量比值的均值，其計算公式為：

3.2 誤差分析

根據各實測流量數據計算出流量系數均值，明確查線流量與雷達（RG-30）在線計算流量之間的系數關系，并將本次不同流量級別的61次實測資料作為樣本進行檢驗，進一步檢驗流量系數的合理性和準確性。在線計算流量的計算公式如式（2）所示，相對誤差的計算公式如式（3）所示，系統誤差的計算公式如式（4）所示，隨機不確定度的計算公式如式（5）所示。

4 成果分析

從結果可以看出，查線流量與雷達（RG-30）在線計算流量呈線性關系，而且擬合度[R2]為0.988 4，最大相對誤差為-5.93%，最小相對誤差為0.00%，隨機不確定度為0.24%，系統誤差為0.12%，均不超過《河流流量測驗規范）（GB 50179—2015）中4.1.2條款隨機不確定度不應超過6%和系統誤差不應超過±1%的規定。

5 結論

本文驗證了西干渠水文站雷達（RG-30）流量在線監測系統的應用，研究發現，雷達（RG-30）流量在線監測系統具有快速測量、實時處理和遠程傳輸數據的功能，可以實時查詢水位、流量，能夠及時、準確、快速地掌握水量信息。其間提出了在線計算流量參數的計算公式，該公式可用于水文站流量計算，滿足渠道水量調度和年度用水量統計計算要求。雷達（RG-30）流量在線監測系統能夠較好地控制西干渠水文站的水流特性，逐步實現渠道由有人看管向無人值守的轉變，最終提高水文監測信息化水平。

參考文獻：

[1]劉燕強，彭彩霞.雷達流量計在黃壁莊水庫入庫河道流量監測中的應用[J].河北水利，2020（3）：45-48.

[2]屠佳佳，李莎，劉鋒，等.雷達流量站在線監測系統的設計與實現[J].浙江水利科技，2019（3）：72-73.

[3]莊秀華.中小河流流量測驗中雷達波流速儀的應用研究[J].中小企業管理與科技，2017（8）：193-194.