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摘 要：为了解决宁乡（三）（左渠）站流量测验问题，提高测验精度，探索电波流速仪在南方明渠流量测验中的应用条件和应用范围。本文以沩水干流宁乡（三）（左渠）站手持电波流速仪与转子流速仪同步测验水面流速计算流量数据为依据，按照水文统计学原理进行计算，分析两者之间的相关关系，率定电波流速仪流量应用系数，解决电波流速仪用于宁乡（三）（左渠）站测验时的流量计算问题。
关键词：电波流速仪；流量系数；率定分析；宁乡（三）（左渠）站
一、基本情况
1.测站、河流情况
宁乡（三）站位于沩水河流右岸，地处宁乡县历经铺乡群星村，是沩水控制站，控制面积2205km2，上游有楚江、乌江从右岸汇入。测验项目有水位、流量、降水、水质。流量为二类精度站。
该站测验河段顺直长度约3000m，断面呈梯形。低水为沙滩控制，中、高水时为河槽和断面控制，无回水及水草影响。河槽内全系沙卵石，稍受冲淤影响。水位在46.96m时右岸漫堤，水位在46.23m时右岸漫堤。
沩水左岸灌溉渠道设有宁乡（三）（左渠）站，地处宁乡县郊乡刁子潭村，其基本水尺断面位于宁乡（三）站基本水尺断面以上1000m，左渠流量测验断面位于左渠基下10m处，属于明渠灌溉渠，渠宽6.8m，岸坡坡度为80?～90?。渠道顺直，基下10m处有跨渠桥梁，水流湍急，桥梁路面离河底距离约5.0m，宁乡（三）站为新设站点，2014年1月开始投入运行。
2.Decatur手持式电波流速仪
（1）产品概述。Decatur电波流速仪，即一种手持式表面测速雷达枪，专为测量水面速度而设计—特别适合溪流及河流速度测量。该款手持式SVR电波流速仪由美国Decatur电子公司制造，具有回忆功能和倾斜感应系统，可查阅以往测量记录和内部补偿雷达枪对目标水面的垂直角度的余弦角度效应，此外，当Decatur电波流速仪从与目标平行防汛呈大于10度角的方向对准目标时，会产生一个水平（偏离）角，该仪器还可以补偿这一角度。
（2）Decatur手持式电波流速仪技术指标。①单人使用，总重1.3KG，手持测量或者置于三脚架上。②耗电少，内置可充电电池，连续工作5h，5min无操作自动关机。③内置倾斜感应器，自动补偿垂直角度，最多补偿60度，不需要手动设置。④测速范围：0.30-9.10m/s。⑤测速精度：0.01m/s。⑥环境温度变化：-30℃至+70℃。⑦额定水平波束宽度：12°。⑧额定微波功率输出：7mW。⑨额定传输频率：24.150Ghz.
二、比测目的和内容
宁乡（二）站下迁5km并更名为宁乡（三）站之后，左渠测流断面相应下迁3.2km至金州大桥下，由于左渠新设测流断面桥面距河底距离太大，采用转子流速仪进行测量测验工作非常困难，为了确保渠道流量测验的安全，确定电波流速仪的采用系数，故采用电波流速仪和Ls（25-1）转子流速仪同步比测10～15次流量，并分析单次流量误差。
三、Decatur电波流速仪比测情况
（1）比测断面：宁乡（三）（左渠）站流速仪测流断面。
（2）比测仪器：采用Decatur电波流速仪和LS（25-1）流速仪。
（3）比测方法：根据湘水文测便字[2014]第7号文，流速仪测验采用在测桥上用LS（25-1）流速仪，悬杆悬吊，测验方法为5/0.0的方法施测流量。转子流速仪流量采用水面流速的经验系数0.85，并借用流速仪测流速断面水深进行计算。在转子流速仪测速的同时，在桥上相同的测速垂线位置用电波流速仪保持约45度角对准流速仪测流断面的上游3m处，同步在桥上施测电波流速仪流速。电波流速仪虚流量采用借用流速仪测流断面水深和电波流速仪所测流速进行计算。
（4）比测次数：在5至6月各级水位共进行了28次流量比测，每次测有5线，即测速比测140次。降水和风速较大时未进行流量比测；在比测的28次流量中，实测最大流量10.7m3/s，相应水位44.21m；实测最小流量3.10m3/s，相应水位43.35m；水位变幅0.86m，基本包括了所有水位级。原始分析资料准确、可靠，比测成果合理。
（5）误差分析：测验中发现，降水期间，电波流速仪所测流速只与降水速度有关，不能反映水流速度，误差很大。对于低速水流，风的影响也极大，因此测量结果可能无法反映实际速度。在比测的过程中，为了得到准确的数据，我们都避开降水和风速大的天气进行比测，所比测28次流量受外界因素影响很小，电波流速仪流量与转子流速仪流量的误差符合规范要求。
（6）实测流量范围：3.10-10.7m3/s，比测流量范围达87.1%。
四、电波流速仪系数分析
（1）分析方法。将采用电波流速仪所测的28次流量与同步用Ls（25-1）流速仪所测的流量进行对比分析，并进行直线拟合，求出直线斜率即电波电流仪的流量综合流速系数K电。
（2）分析资料的选取。实测流量成果表附后（见附表3、附表4）
（3）相关系数分析。通过采用电波流仪实测流量与Ls（25-1）流速仪实测流量进行直线拟合，综合相关系数R=1.00，电波电流仪的流量综合流速系数K电=∑转子流速仪流量/∑相应线上流量=153.94/205.2=0.75，线型关系详见宁乡（三）（左渠）站电波流速仪流量～LS（25-1）转子流速仪流量关系图，流速系数计算详情见附表1。
（4）关系线检验。通过3种检验分析，从分析成果可见，比测28次的线上流量*K电与Ls（25-1）流速仪实测流量关系符合直线关系，三种检验均在直线关系的允许误差之内。检验成果见附表2。
五、结论
（1）电波流仪实测流量与Ls（25-1）流速仪实测流量关系符合直线关系，原始分析资料准确、可靠，比测成果合理。
（2）流量综合系数采用：电波流速仪流量系数K电采用0.75。
（3）测验条件要求：电波流速仪在降水期间不适合进行流量测验，对于低速水流，风的影响也极大，也应避开。
（4）系数的使用方法。参照《河流流量测验规范》第4.8.1条，采用电波流速仪施测时，电波流速仪流量按下式计算：
Q=Q电*K电
Q——断面流量（m3/s）；
Q电——电波流速仪所测出的虚流量（m3/s）；
K电——断面电波流速仪流量系数
参考文献：
[1]河流流量测验规范.北京：中国计划出版社，1993年
[2]水文资料整编规范.水利部，2012年
[3]水文测验使用手册.中国水利水电出版社
关键词：电波流速仪；流量系数；率定分析；宁乡（三）（左渠）站
一、基本情况
1.测站、河流情况
宁乡（三）站位于沩水河流右岸，地处宁乡县历经铺乡群星村，是沩水控制站，控制面积2205km2，上游有楚江、乌江从右岸汇入。测验项目有水位、流量、降水、水质。流量为二类精度站。
该站测验河段顺直长度约3000m，断面呈梯形。低水为沙滩控制，中、高水时为河槽和断面控制，无回水及水草影响。河槽内全系沙卵石，稍受冲淤影响。水位在46.96m时右岸漫堤，水位在46.23m时右岸漫堤。
沩水左岸灌溉渠道设有宁乡（三）（左渠）站，地处宁乡县郊乡刁子潭村，其基本水尺断面位于宁乡（三）站基本水尺断面以上1000m，左渠流量测验断面位于左渠基下10m处，属于明渠灌溉渠，渠宽6.8m，岸坡坡度为80?～90?。渠道顺直，基下10m处有跨渠桥梁，水流湍急，桥梁路面离河底距离约5.0m，宁乡（三）站为新设站点，2014年1月开始投入运行。
2.Decatur手持式电波流速仪
（1）产品概述。Decatur电波流速仪，即一种手持式表面测速雷达枪，专为测量水面速度而设计—特别适合溪流及河流速度测量。该款手持式SVR电波流速仪由美国Decatur电子公司制造，具有回忆功能和倾斜感应系统，可查阅以往测量记录和内部补偿雷达枪对目标水面的垂直角度的余弦角度效应，此外，当Decatur电波流速仪从与目标平行防汛呈大于10度角的方向对准目标时，会产生一个水平（偏离）角，该仪器还可以补偿这一角度。
（2）Decatur手持式电波流速仪技术指标。①单人使用，总重1.3KG，手持测量或者置于三脚架上。②耗电少，内置可充电电池，连续工作5h，5min无操作自动关机。③内置倾斜感应器，自动补偿垂直角度，最多补偿60度，不需要手动设置。④测速范围：0.30-9.10m/s。⑤测速精度：0.01m/s。⑥环境温度变化：-30℃至+70℃。⑦额定水平波束宽度：12°。⑧额定微波功率输出：7mW。⑨额定传输频率：24.150Ghz.
二、比测目的和内容
宁乡（二）站下迁5km并更名为宁乡（三）站之后，左渠测流断面相应下迁3.2km至金州大桥下，由于左渠新设测流断面桥面距河底距离太大，采用转子流速仪进行测量测验工作非常困难，为了确保渠道流量测验的安全，确定电波流速仪的采用系数，故采用电波流速仪和Ls（25-1）转子流速仪同步比测10～15次流量，并分析单次流量误差。
三、Decatur电波流速仪比测情况
（1）比测断面：宁乡（三）（左渠）站流速仪测流断面。
（2）比测仪器：采用Decatur电波流速仪和LS（25-1）流速仪。
（3）比测方法：根据湘水文测便字[2014]第7号文，流速仪测验采用在测桥上用LS（25-1）流速仪，悬杆悬吊，测验方法为5/0.0的方法施测流量。转子流速仪流量采用水面流速的经验系数0.85，并借用流速仪测流速断面水深进行计算。在转子流速仪测速的同时，在桥上相同的测速垂线位置用电波流速仪保持约45度角对准流速仪测流断面的上游3m处，同步在桥上施测电波流速仪流速。电波流速仪虚流量采用借用流速仪测流断面水深和电波流速仪所测流速进行计算。
（4）比测次数：在5至6月各级水位共进行了28次流量比测，每次测有5线，即测速比测140次。降水和风速较大时未进行流量比测；在比测的28次流量中，实测最大流量10.7m3/s，相应水位44.21m；实测最小流量3.10m3/s，相应水位43.35m；水位变幅0.86m，基本包括了所有水位级。原始分析资料准确、可靠，比测成果合理。
（5）误差分析：测验中发现，降水期间，电波流速仪所测流速只与降水速度有关，不能反映水流速度，误差很大。对于低速水流，风的影响也极大，因此测量结果可能无法反映实际速度。在比测的过程中，为了得到准确的数据，我们都避开降水和风速大的天气进行比测，所比测28次流量受外界因素影响很小，电波流速仪流量与转子流速仪流量的误差符合规范要求。
（6）实测流量范围：3.10-10.7m3/s，比测流量范围达87.1%。
四、电波流速仪系数分析
（1）分析方法。将采用电波流速仪所测的28次流量与同步用Ls（25-1）流速仪所测的流量进行对比分析，并进行直线拟合，求出直线斜率即电波电流仪的流量综合流速系数K电。
（2）分析资料的选取。实测流量成果表附后（见附表3、附表4）
（3）相关系数分析。通过采用电波流仪实测流量与Ls（25-1）流速仪实测流量进行直线拟合，综合相关系数R=1.00，电波电流仪的流量综合流速系数K电=∑转子流速仪流量/∑相应线上流量=153.94/205.2=0.75，线型关系详见宁乡（三）（左渠）站电波流速仪流量～LS（25-1）转子流速仪流量关系图，流速系数计算详情见附表1。
（4）关系线检验。通过3种检验分析，从分析成果可见，比测28次的线上流量*K电与Ls（25-1）流速仪实测流量关系符合直线关系，三种检验均在直线关系的允许误差之内。检验成果见附表2。
五、结论
（1）电波流仪实测流量与Ls（25-1）流速仪实测流量关系符合直线关系，原始分析资料准确、可靠，比测成果合理。
（2）流量综合系数采用：电波流速仪流量系数K电采用0.75。
（3）测验条件要求：电波流速仪在降水期间不适合进行流量测验，对于低速水流，风的影响也极大，也应避开。
（4）系数的使用方法。参照《河流流量测验规范》第4.8.1条，采用电波流速仪施测时，电波流速仪流量按下式计算：
Q=Q电*K电
Q——断面流量（m3/s）；
Q电——电波流速仪所测出的虚流量（m3/s）；
K电——断面电波流速仪流量系数
参考文献：
[1]河流流量测验规范.北京：中国计划出版社，1993年
[2]水文资料整编规范.水利部，2012年
[3]水文测验使用手册.中国水利水电出版社