区珑耀，陆文锋
（梧州水文中心，广西 梧州 543000）
文圩水文站设立于2013年9月，位于广西梧州市蒙山县文圩镇文圩街，集雨面积151 km2，系珠江流域西江水系蒙江中小河代表站，是国家水文站，属于无人值守站，河面宽约90 m，断面上游200 m处为一河滩且建有桥梁一座，下游120 m处2021年新建公路桥一座，现有测验项目为雨量、水位、流量、比降等。文圩水文站主要作用是为蒙山县的农业灌溉及抗旱防汛提供水文服务，并且向区水文中心、地方防汛抗旱指挥部办公室报汛。
固定式雷达测流系统是集无线传输、流量测验、数据库管理、网站发布、业务处理于一体的全自动流量测验系统。管理人员可通过互联网查看测站水位、流速、流量和设备工况等信息，工作人员可以在计算机上对仪器所采集的数据进行分析处理，生成各种报表，彻底摆脱传统从测流到数据整理手工作业的方式，用现代科技手段实现远程监控，实时监测，计算机整理。
文圩站雷达测流系统主要仪器设备有：雷达波多探头测流系统1套，包括雷达波流速探头3个、测流控制器（含机箱）1 个、无线模块1 块、电源设备1套、水文中心站软件1套、手摇循环索1套及仪器平台1个。安装形式见图1。
图1 文圩水文站雷达测流系统安装图
3.1 比测目的
通过率定断面的平均流速与固定式雷达测流系统流速的曲线关系或回归方程，用于固定式雷达测流系统流量在线监测，满足流量资料整编、水情测报等多方面要求。蒙山水文中心站于2020 年已完成文圩固定式雷达测流系统的率定分析工作，后因道路修建围堰、乡村振兴河道整治等项目的开展导致文圩水文站基本水尺断面水流态发生变化，现各类建设项目已结束，基本水尺断面（雷达测流系统断面）所对应河道趋于稳定（大断面图见图2），因此对文圩水文站雷达测流系统进行重新率定。
图2 文圩水文站2023年3月基本水尺断面图
3.2 比测方法
使用走航式ADCP与固定式雷达测流系统同步测流，取用走航式ADCP 平均时间对应的流速为断面平均流速与相邻时间内雷达测流系统的流速进行对比分析，建立相关关系。
3.3 比测数据选择
采用文圩水文站基本断面2023年1～7月走航式ADCP 实测数据共17 份，对应水位级为139.19～141.26 m，后经筛选（其中水位为139.19 m、139.21 m、139.40 m 3 份因水位较低，雷达测流系统无法照测，故进行剔除；
水位为141.02 m、141.26 m 两份测验断面相隔较远，走航式ADCP 流速无法准确反映基本断面流速，故进行剔除）符合率定要求的数据共计12份（符合率定分析关键技术及应用纲要所要求的专用站固定式雷达测流系统率定关系点据不少于10 个的要求），对应水位级为139.62～140.92 m，实测流速变幅为0.13～1.48 m/s，雷达流速变幅为0.47～1.56 m/s（见表1）。
表1 走航式ADCP与固定式雷达测流系统流速比测表
4.1 流速相关关系式率定
根据比测数据，点绘断面平均流速与雷达流速相关关系图（见图3），使用指数、线性、一元二次、一元三次、乘幂等方式对趋势线进行拟合，得到相关性较好的一元二次相关关系式y=1.3 065x2-1.3 817x+0.4 893，相关关系、标准差、系统误差均较为合理。
图3 断面平均流速与指标流速相关关系图
4.2 误差分析
根据关系式率定中所选用的关系式y=1.3 065x2-1.3 817x+0.4 893，利用雷达流速推算线上流速，并进行三种检验及不确定度计算（见表2），计算得标准差为7.7%，随机不确定度为15.4%，系统误差为0。依据《水文资料整编规范》（SL/T 247-2020）中第5.3.2条规定的三类精度水文站单一曲线法定线系统误差±2%，随机不确定度12%，巡测站定线随机不确定度可增大2%～4%，同时依据《中小河流水文监测系统测验指导意见》中专用站关系曲线系统误差不超±3%，随机不确定度不超20%，本次定线满足《水文资料整编规范》（SL/T 247-2020）和《中小河流水文监测系统测验指导意见》的要求，认为定线合理。
表2 断面平均流速与雷达流速关系曲线检验表
4.3 合理性分析
为进一步验证率定所得线上流速结合相应时段遥测水位对应的断面面积所推求的流量精度能否满足日常资料整编的要求，选取6 月17 日至7 月1日的洪水过程使用雷达波流速换算的流量采用连实测流量过程线法推流计算逐日平均流量，与相应时间段ADCP实测流量所定临时曲线推流所得逐日平均流量相对照分析。率定水位为139.62～140.92 m，流速变幅在0.47～1.56 m/s 之间，在此范围内采用关系式y=1.3 065x2-1.3 817x+0.4 893进行流速换算后推求对应流量，在此范围外的流量数据使用临时曲线推流得出。同时，受雷达流速跳变等不利因素的影响，对雷达不合理数据进行剔除，最终采用了275组数据进行连实测流量法过程线推流得出雷达逐日平均流量。计算结果见图4、表3。由表3、图4 可看出，使用进行筛选后的雷达数据所推算得到的逐日平均流量与临时曲线推流所得流量相对照偏差较小，可以使用。
表3 6月17日至7月1日逐日平均流量对比表
图4 逐日平均流量对比图
综上分析，文圩水文站采用固定式雷达自动监测系统进行流量在线监测，并在相应水位、流速适用范围内应用是可行的。使用固定式雷达自动监测系统进行流量在线监测过程中应注意：
（1）本次率定采用的实测流量点子偏少，高水位级无法率定，应根据水情情况加强监测，进一步加强雷达波测流在中高水的率定使用。
（2）固定式雷达测流系统对于低水适用性较低，流速低于0.47 m/s 时须采用走航式ADCP 施测，低水测验建议采用微型ADCP施测。
（3）文圩雷达测流系统所测流速存在偶尔跳变现象，使用时须用雷达数据和水位过程线对比分析进行人工筛选后方可使用。
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