岢嵐（二）水文站水位數(shù)據(jù)比測分析研究

侯 偉

（忻州市水文水資源勘測站，山西 忻州）

水位是指河流或水體的自由水面，相對于某一水準(zhǔn)基面的高程，是所有水文站觀測的常規(guī)項目。通過水位觀測，可以及時了解河流水體情況，為水旱災(zāi)害防御、工程規(guī)劃建設(shè)等提供服務(wù)。

為深入貫徹落實“水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”水利改革發(fā)展總基調(diào)，轉(zhuǎn)變觀念，改革創(chuàng)新，以信息化、先進(jìn)技術(shù)和儀器設(shè)備應(yīng)用為重點，增強(qiáng)水文測報和信息服務(wù)能力，加快推進(jìn)水文現(xiàn)代化建設(shè)。

近年來，基層水文站配備了新的水文監(jiān)測設(shè)施，加大了技術(shù)裝備配置和應(yīng)用，水位監(jiān)測作為水文三要素之一，安裝了最新式的雷達(dá)波自記水位計。相比人工觀測，雷達(dá)波自計水位計可以大大提高觀測效率，解放基層測站人力；同時可在第一時間記錄數(shù)據(jù)，比人工觀測時效性更強(qiáng)。

1 水位站概況

岢嵐（二）水文站位于山西省忻州市岢嵐縣嵐漪鎮(zhèn)東關(guān)，嵐漪河上游。1958年12月由黃河水利委員設(shè)立的國家基本水文站，屬區(qū)域代表站，控制流域集水面積476 km2，斷面以上主河道長43.8 km，平均坡度為7.1‰，流域形狀系數(shù)0.248。

岢嵐（二）水文站測驗斷面平整，設(shè)置人工觀測水位的水尺清晰可見，水尺設(shè)在基本水尺斷面，布設(shè)點段河流順直、河床穩(wěn)定、水流集中且與流向垂直，觀測數(shù)據(jù)代表性較強(qiáng)，可靠性良好。雷達(dá)波自記水位計，選用由河南安宏科技有限公司研發(fā)制造的自動化設(shè)備，該設(shè)備采用一體化設(shè)計，一次安裝固定后無特殊情況無需人工調(diào)整，無活動部件，不存在機(jī)械磨損，無需進(jìn)行機(jī)械保養(yǎng)，同時自計水位計的雷達(dá)波，可在空氣中順暢傳播，不受溫度、濕度、風(fēng)、霧等客觀氣象條件的影響，測量基本沒有盲區(qū)，最大測量范圍可達(dá)35 m。該設(shè)備布設(shè)于岢嵐（二）水文站基本水尺斷面，雷達(dá)波測驗探頭垂直于水面，雷達(dá)波波束范圍內(nèi)無障礙物。

2 比測方案

本次比測選取的地點為岢嵐（二）水文站。采用人工觀測數(shù)據(jù)和河南安宏科技有限公司的雷達(dá)波自記水位計數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，數(shù)據(jù)比測的技術(shù)依據(jù)主要有《水位觀測標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50138-2010）、《水文儀器顯示與記錄》（GB/T 19704-2019）、《水文測驗實用手冊》《山西水文計算手冊》等，保證比測過程及結(jié)果符合國家技術(shù)規(guī)范和規(guī)定。

比測前再次清理岢嵐（二）水文站基本水尺斷面，對水尺進(jìn)行詳細(xì)清潔，做到讀數(shù)清楚明了。對雷達(dá)波自計水位計進(jìn)行技術(shù)維護(hù)，加固雷達(dá)波探頭，使其牢固可靠，校正雷達(dá)波探頭的方向與水面垂直，檢查數(shù)據(jù)傳輸連接順暢，數(shù)據(jù)收發(fā)正常，校正數(shù)據(jù)端時間，同時清理雷達(dá)波探頭周圍雜草雜物，防止其對監(jiān)測數(shù)據(jù)有影響。

比測時段為岢嵐主汛期6月1日—8月28日，每日北京時間8:00整理數(shù)據(jù)，同時對水位變化較大的時段增加觀測數(shù)據(jù)。詳細(xì)記錄比測數(shù)據(jù)，尤其是加測水位變化較大時段，對比測結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)統(tǒng)計，分析誤差值及產(chǎn)生具體原因，以便后期對人工觀測和雷達(dá)波自記水位計進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)校對和誤差控制。

3 比測

3.1 比測情況

比測時段采用2017年6月1日—8月28日人工觀測水位與同時間的雷達(dá)波自記水位計水位數(shù)據(jù)值，每日北京時間8:00數(shù)據(jù)均已記錄，同時增加水位變化較大時段數(shù)據(jù)，使比測數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。

人工觀測與同步時間的雷達(dá)波自計水位計觀測共計120測次，比測水位在17.58～18.08 m之間，比測數(shù)據(jù)分布均勻，獲得水位平穩(wěn)期、中水期及高水期和急劇變化期的連續(xù)比測值，記錄數(shù)據(jù)完整可靠，代表性強(qiáng)，可以進(jìn)行分析研究，比測數(shù)據(jù)見表1。

3.2 誤差統(tǒng)計

經(jīng)過對2017年人工觀測數(shù)據(jù)和雷達(dá)波自計水位計觀測數(shù)據(jù)比測分析，統(tǒng)計得出在2017年6月1日—8月28日間人工觀測水位數(shù)據(jù)和雷達(dá)波自計水位計觀測水位數(shù)據(jù)最大誤差為0.15 m，最小誤差為0 m，平均誤差為0.04 m，誤差統(tǒng)計見圖1。

圖1 岢嵐（二）站水位比測圖

4 比測結(jié)論

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本次比測主要采用了2017年人工觀測水位數(shù)據(jù)和雷達(dá)波自記水位計觀測數(shù)據(jù)，因岢嵐水文站河道寬60 m，17年最大過水?dāng)嗝嫠鎸?0 m。分析比測數(shù)據(jù)后得出：在低水及中水位時，數(shù)據(jù)誤差相對較小，誤差產(chǎn)生原因主要是水面波紋及其他雜物影響。在高水時，河道水面升高導(dǎo)致探頭監(jiān)測的渠道水面抬高至渠道外，測量誤差相對偏大，比測得出最大誤差為0.15 mm，誤差主要是由于水位高過渠道漫灘所致。

總體分析，岢嵐（二）水文站雷達(dá)波自記水位計和人工觀測數(shù)據(jù)差值較小，低水位時測量結(jié)果比較可靠，中高（漫灘）水位時可結(jié)合人工觀測。同時在本次比測時發(fā)現(xiàn)自計水位計有數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，可能是由于天氣原因?qū)е滦盘栔袛?，需要廠家進(jìn)一步升級改良。

通過本次比測分析研究，雷達(dá)波自記水位計和人工觀測數(shù)據(jù)總體差值較小，儀器比較可靠，本次分析數(shù)據(jù)也將和廠家對接，以便校對儀器，更好地為防汛減災(zāi)、預(yù)報預(yù)警提供有力的數(shù)據(jù)支持和技術(shù)保障。