电波流速仪在围场站水文站流量测验上的应用

艾建军 艾建春

(河北省承德水文水资源勘测局，河北 承德067000)

1.1 测量原理

电波流速仪是利用多普勒效应，电磁波在不同介质表面发生反射时当波源、观察者、媒质之间发生相对运动时，引起电磁波频率改变的原理制成。在满足施测条件下，只与媒质（水体）运动速度有关，且只与水体表面水力情况有关，也与水中漂浮物无关。

应用电波流速仪测速时，波源与观察者不动，水体相对运动，引起反射波的频率改变（电波流速仪仅利用反射波），改变量的大小，与水体流动的相对速度有关。发射波频率与反射波频率的差值，就是多普勒频率。用数学公式表示为

电波流速仪发射波呈椭圆状发散在水面，其椭圆形区域大小与测程、电磁波发射角有关，因此电波流速仪测量的水面流速是椭圆形区域的面平均流速，这与机械转子式流速仪测量的原理是不一样的，机械转子式流速仪测得的是点平均流速。同样，电波流速仪也与ADCP所得流速也不一样，ADCP得到的是断面或垂线流速分布，比电波流速仪更能反映水体各层的流速情况。

表1 电波流速仪主要技术指标

1.2 主要技术指标

2 电波流速仪的应用

2 009 年承德水文局给围场水文站配置一台斯德克电波流速仪，该仪器大大增强了水文站在流量测验方面的工作效率，使得水文站测验工作，摆脱了多年以来的人身安全隐患。围场站水位暴涨暴落，断面冲淤变化较大，尤其遇有较大洪水来时，水面上、下经常漂浮有大量树木、杂草，流速仪入水后水草完将仪器缠绕住，使仪器转子不能转动，流速仪根本无法施测流速，通常情况下采用水面浮标法实测水面流速。而浮标法测流则需要四、五个人的相互完美的配合才能较好地完成一次流量测验工作，对人员要求较高，稍有不注意，往往使得流速测量误差产生较大。

有了电波流速仪后完全改变了上述流量测量时的种种弊病，该仪器具有数据自记记录功能，可存储10个流速数据；计时分辨率达到0.1秒，符合水文测验规范；大屏幕LCD显示器，可同时显示瞬时流速、平均流速、测量历时和回波强度，测流过程一目了然；该仪器采用高速多普勒DSP芯片处理水面回波，流速测量达到厘米级；拥有专门开发的智能水面回波分析算法，有效排除与水面流速无关的干扰信号，测量水面流速稳定可靠；具有加大微波发射功率，标准发射功率从10mw增加到50mw最大测程达到100米。

该仪器共有五个参数设置键。设置过程中可以用"RECALL/∧"键和"LIGHT/∨"键滚动浏览可选项。FLOW键：人工选择待测流速的方向：连续按FLOW键，滚动显示待测水流的方向：Inb(流入)、OUTb(流出)、AUTO(自动)。停止 3 秒钟，设置自动生效；RECALL键为历史数据查看；ANGLE键：水平角设置。如果站在岸边，传感器测到的速度是水流速度在雷达波束指向上的分量，需要进行cos修正。每按一次增加5度，最大可设置角度为60度；如果站在桥上，可以使雷达波束与流线平行，该值设为零。由于我站测验段面设置在围场县城迎宾路的惠通大桥下75米处，故该值完全可以设置为零，在桥上进行测验断面上的水面流速测量，大大地避免和减少了一般性安全生产责任事故。

自从该仪器到达水文站后，领导多次组织站上人员进行实战操练，与流速仪测量结果进行比较，误差完全在水文测验规范范围以内，由完全不明白该仪器如何使用，达到能够正确使用，遇有较大洪水完全能够保证流量测验正常完成，对此重新确定了测洪方案，为水文站严格执行测验规范和任务书，控制完整的水文要素变化过程，杜绝漏测漏报，对提高报汛时效性和准确率，确保报汛质量起到了极大的促进作用。上级领导十分关心水文站的测验工作，考虑水文站洪水多，测验难度大，为水文站配置了先进的测验设备，水文站的员工更加坚定了努力工作的信心。

结语。电波流速仪应用于围场水文站，在实际测量中取得了较好的效果，测到了最大水面流速资料，其成果经分析合理可靠。同时，电波流速应用于复杂水域，也拓展了该仪器的应用范围，为今后推广应用该仪器提供了实例。

[1]朱德来.电波流速仪在郎溪水文站流量监测中的应用.芜湖水文水资源局，期刊，江淮水利科技，2010-06-25.