雷達波流速儀在中小河流流量測驗中的應(yīng)用分析

（河北省邯鄲水文勘測研究中心，河北邯鄲 056000）

在北方地區(qū)的中小河流流速測量時，往往會采用轉(zhuǎn)子測速儀對河流的深度以及流速進行測量，這種測量方式在北方平緩的流域進行測量有著巨大的適應(yīng)性。但是在南方地區(qū)，河流流速普遍較快，并且多發(fā)洪水，河底不夠平緩，所以整個河流的水流湍急，并不適合轉(zhuǎn)子測速儀進行河流流速的測量。并且用這種方式進行河流流速測量時，需要搭建相應(yīng)的纜道和蓋房進行觀測，并且在實際工作中，還需要電力資源的配合，進行低壓電線路的搭設(shè)。所以為了在減少河流流速測量工作的工作量以及成本的前提下，保證做到有效的河流流速測量以及檢測，對洪水做出正確警報，有著巨大的運用價值，而其中雷達波測速和這一領(lǐng)域的內(nèi)容非常吻合[1]。

1.雷達波流速儀概述

1.1 無線遙控雷達波數(shù)字化測流系統(tǒng)

1.1.1 基本原理

雷達波測速經(jīng)過多年的發(fā)展，在中小河流的水流流速測量中有著巨大的運用價值，國內(nèi)的雷達波測速設(shè)備主要是按照國內(nèi)制定的水流行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，GB50179-93《河道流量測驗規(guī)范》進行相應(yīng)的設(shè)備設(shè)計，從而在實際設(shè)計中，根據(jù)相關(guān)需求將無線遙控的雷達波測試系統(tǒng)運用到《河道流量測驗》中，進而完成了關(guān)于河流流速中配套系統(tǒng)的測量和流速測量實驗，并且整個過程都可以通過電腦進行遠程指導(dǎo)，同時將所獲得信息傳遞給電腦，在電腦上進行相關(guān)數(shù)據(jù)的分析和河流流速的獲取。

1.1.2 設(shè)備組成

雷達波測速在實際使用中，同樣要架設(shè)相應(yīng)的設(shè)備。主要是測試?yán)|道、雷達波定位測驗流速儀、無線遙控數(shù)字化處理器。測試?yán)|道的搭設(shè)較為簡單，根據(jù)河流不同時期的深度，在河道測試斷面安裝相應(yīng)的測試儀器，主要是不同高度的不銹鋼或者鍍鋅纜道，這些高低存在差異的鍍鋅纜道，在實際使用中，能夠適應(yīng)不同高度的洪峰，從而在洪水期也能夠測量河流流速。雷達波定位測驗流速儀主要是市場上常見的多普勒雷達波測速儀，其能夠有效地對河流的水流流速進行測量。無線遙控數(shù)字處理器，能夠?qū)y速儀所獲取的信息進行整合，然后發(fā)送，在遠端進行測量數(shù)據(jù)的獲取，并且也可以遠程接收命令，控制測試儀進行不同的河流流速測量[2]。

1.1.3 基本特點

在進行河流流速測量時，必須要考慮河面的漂浮物，尤其是在洪水狀態(tài)下，河面的漂浮物在洪水的裹挾下，移動速度快、能量高，能夠?qū)恿髁魉贉y量設(shè)備造成極為不利的影響。而無線遙控雷達波數(shù)字化測流系統(tǒng)，在實際使用過程中，對于洪水環(huán)境下的河流流速測量工作，同樣有著巨大的運用價值，其主要因素為，在進行無線雷達波數(shù)字化測流系統(tǒng)的測流過程中，因為雷達波流速測量儀并不會直接接觸，所以在操作上較為安全。而在整個操作過程中，工作人員將雷達波測速儀安裝在預(yù)定位置之后，就能夠進行數(shù)據(jù)測量，在現(xiàn)場獲得數(shù)據(jù)，整個操作過程簡單，并需要設(shè)計相應(yīng)的使用場景。

1.2 纜道雷達波測流設(shè)備

纜道雷達波測流設(shè)備其原理為多普雷雷達測速傳感器，其能夠在不與水面發(fā)生接觸的情況下，完成對水面流速大小的檢測，從而得出每條垂線水面流速的相關(guān)信息，并且在實際使用中，這種設(shè)備通常會搭載相應(yīng)的智能系統(tǒng)，從而能夠更加直觀地反應(yīng)出水面的實際流速，尤其是在應(yīng)對洪水下的河流流速測量時，因為不需要和水面直接接觸，所以洪水中河道表面所形成的復(fù)雜情況并不會對測量工作造成影響，尤其是河面漂浮物，這種河道流速測量方式，有效避免了河面漂浮物對測量工作的影響。

1.3 持雷測速儀

手持雷達測速儀是進行大面積河道信息采集工作中的重要設(shè)備，我國南方地區(qū)有著大量的河流湖泊，對所有的河流以及各個地段的河道都架設(shè)相應(yīng)的纜道雷達，需要大量的成本，但是為了了解各個低端的河流流速，就可以選用手持雷達測速儀，在實際工作中，只需要調(diào)整好測試角度，就能夠完成對河道表面河流流速的測量[3]。

1.4 雷達波流速儀

1.4.1 優(yōu)點

雷達波測速儀在中小河河流的測速中有著諸多優(yōu)點，主要是因為中小河河流往往屬于水流流速大的河流，這些河流因為水流流速大，根據(jù)雷達波測速儀的相關(guān)工作原理，可以發(fā)現(xiàn)這種測速儀在實際的使用過程中，如果河流的流速越高，其就能夠獲得更多的信息，進而測量的數(shù)據(jù)也就更準(zhǔn)確。

1.4.2 缺點

第一，需要進行比測。由于雷達波測速儀是對中小河流的水面進行流速測試，在使用過程中，不僅需要完成測量工作，還需要在流速測試之后進行比測，如此才能夠有足夠的數(shù)據(jù)進行河流流速和平均流速之間關(guān)系的分析。第二，相較于傳統(tǒng)的測試方式，雷達波測試需要進行流速測試，為此需要進行多次的水深測試和斷面測試。

2.影響雷達波流速儀測量中小河流流量的因素

2.1 風(fēng)速的影響

在使用雷達波進行河流流速測量時，雖然這種測量方式并不需要和水面直接接觸，但是在實際使用過程中，風(fēng)速會影響測量準(zhǔn)度，但是在暴雨環(huán)境下，往往風(fēng)速更高，而此時正是河流流速測量的重要時刻，所以在實際使用過程中，會導(dǎo)致雷達波測速所獲得數(shù)據(jù)受風(fēng)力影響過高。

2.2 測試角度的影響

雷達波在進行流量測試時，會受測量角度的影響，這是雷達波測速儀的原理所引發(fā)出的相關(guān)問題。雖然在測試過程中使用了多普雷雷達測速傳感器在自動控制系統(tǒng)的操控下完成自動降雨模式的切換。但是在具體的測流過程中，還需要將測試俯角調(diào)成最小的60°。對于流速比較低的河面，應(yīng)增加雷達波和水面的接觸面，將測試俯角調(diào)成 30°。

2.3 測流歷時的影響

根據(jù)雷達波測速的原理，可以發(fā)現(xiàn)這種測量方式，在實際使用過程中，和單位時間內(nèi)所流過測量區(qū)域的水流面積有關(guān)，在河流流速小時，需要延遲測量時間。

3.結(jié)語

隨著我國水利工程的發(fā)展，在水利工程的相關(guān)維護工作中，關(guān)于河流流速的測量一直是這一領(lǐng)域的重點內(nèi)容，這對于水利工程的發(fā)展以及后期規(guī)劃有著巨大作用。在關(guān)于中小河流的水流流速測量工作中，雷達波測速儀有著巨大的運用空間，在實際工作中，能夠?qū)恿髁魉龠M行精準(zhǔn)測量，并且其建設(shè)成本少，使用方便，可以滿足各種工作環(huán)境的需求。能夠在較短的時間內(nèi)獲得相對準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為防洪決策提供依據(jù)。在未來的發(fā)展過程中，雷達波測速儀在中小河流流量測試中的應(yīng)用也會越來越廣泛。