雷达RG-30流量在线监测系统在西干渠的应用研究

田玉玺 吕学洋 马思佳

摘 要：西干渠采用传统水文测验方式，如人工测流、定线、查算水位流量关系曲线报汛与人工推算水量，已經无法适应社会经济发展对水文信息快速采集的需求。本文通过雷达（RG-30）流量在线监测系统的应用研究，检验该系统在实际运行中的稳定性、可靠性和适应性，为雷达（RG-30）流量在线监测系统的应用和推广提供技术依据。

关键词：雷达（RG-30）流量在线监测系统;流量系数;系统误差;拟合度

中图分类号：P332.4文献标识码：A文章编号：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

宁夏西干渠于1959年冬兴建，1960年春通水，由河西总干渠引水，是青铜峡河西灌区自流部位海拔最高的一条新干渠。干渠沿贺兰山东麓洪积扇边缘北行，横贯青铜峡市、银川市等地，止于平罗县崇岗镇暖泉村，尾水入第二农场渠。目前，宁夏西干渠全长为113 km，最大引水量为60 m3/s，实际灌溉面积为46 666.70 hm2，其同时肩负银川市及贺兰山沿线防洪安全重任。2020年3月，其断面下迁1 km。

1 测站河段状况和设施设备

1.1 测验河段状况

本站基本断面上游1.5 km处为河西总干渠取水口，水流变化主要受闸门启闭调节影响，该测验河段顺直，全断面砌护，流速稳定，其在中、高、低各级水位时均无岔流、回流及死水情况。测验断面稳定，无冲淤变化。

1.2 设施设备

西干渠水文站基本水尺断面设有雷达波水位计、视频监测系统、铅鱼测流缆道以及走航式测流缆道等设施设备，配备有ADCP、LS20型等流速仪[1-2]。

2 数据采集

本研究利用西干渠水文站2020年不同水位级普通流速仪、ADCP实测流量来率定水位流量关系曲线的查线流量，并与雷达（RG-30）在线流量监测系统同步进行流量测验，比对和率定流量系数关系[3]。

本研究采集了雷达（RG-30）在线流量监测系统安装运行稳定后的中、高、低在线监测水位流量数据。其间选取6月20日至7月21日每日8：00、20：00的水位流量数据（共计61组）进行分析。

3 成果统计

下面采用2020年水位流量关系曲线的查线流量，同雷达（RG-30）在线计算流量进行对比分析，如图1所示。其中，流量系数1.01为查线流量同雷达（RG-30）在线计算流量比值的均值。2020年西干渠中、高、低水位查线流量与RG-30在线计算流量的分析成果如表1所示。分析结果表明，系统误差为0.12，随机不确定度为0.24。

3.1 计算方法

雷达（RG-30）调试稳定后，采集61组监测数据，流量系数为查线流量同雷达（RG-30）在线计算流量比值的均值，其计算公式为：

3.2 误差分析

根据各实测流量数据计算出流量系数均值，明确查线流量与雷达（RG-30）在线计算流量之间的系数关系，并将本次不同流量级别的61次实测资料作为样本进行检验，进一步检验流量系数的合理性和准确性。在线计算流量的计算公式如式（2）所示，相对误差的计算公式如式（3）所示，系统误差的计算公式如式（4）所示，随机不确定度的计算公式如式（5）所示。

4 成果分析

从结果可以看出，查线流量与雷达（RG-30）在线计算流量呈线性关系，而且拟合度[R2]为0.988 4，最大相对误差为-5.93%，最小相对误差为0.00%，随机不确定度为0.24%，系统误差为0.12%，均不超过《河流流量测验规范）（GB 50179—2015）中4.1.2条款随机不确定度不应超过6%和系统误差不应超过±1%的规定。

5 结论

本文验证了西干渠水文站雷达（RG-30）流量在线监测系统的应用，研究发现，雷达（RG-30）流量在线监测系统具有快速测量、实时处理和远程传输数据的功能，可以实时查询水位、流量，能够及时、准确、快速地掌握水量信息。其间提出了在线计算流量参数的计算公式，该公式可用于水文站流量计算，满足渠道水量调度和年度用水量统计计算要求。雷达（RG-30）流量在线监测系统能够较好地控制西干渠水文站的水流特性，逐步实现渠道由有人看管向无人值守的转变，最终提高水文监测信息化水平。

参考文献：

[1]刘燕强，彭彩霞.雷达流量计在黄壁庄水库入库河道流量监测中的应用[J].河北水利，2020（3）：45-48.

[2]屠佳佳，李莎，刘锋，等.雷达流量站在线监测系统的设计与实现[J].浙江水利科技，2019（3）：72-73.

[3]庄秀华.中小河流流量测验中雷达波流速仪的应用研究[J].中小企业管理与科技，2017（8）：193-194.