1黄河水利委员会中游水文水资源局；
2黄河水利委员会延安水文水资源勘测局；
3黄河水利委员会榆林水文水资源勘测局
摘要：随着科技的进步和发展，雷达水位计的发展技术不断提升，目前用于水位在线测量的仪器设备主要有气泡水位计、雷达水位计以及超声波水位计等等，雷达水位计是一种高精度的非接触式水位测量仪器，无需建测井，并且具有安装方便的特点，可直接测量自然河道水位，还能够实现水位数据的远传及自动化处理，可以改善黄河中游水文站的水位测报条件。本次调研主要针对雷达水位计在黄河中游测区的相关应用情况，以期为业内相关研究提供一定的参考依据。
关键词：雷达水位计；黄河中游；水位监测
世界信息技术革命的发展导致了数字化治黄新理念的提出，数字化技术正在改变着传统的水文观测和数据数字分析处理模式。“数字水文”的建设，将大大推进水文现代化进程，也是实现黄河水文现代化的必由之路。本文主要分析雷达水位计在黄河中游测区的相关应用情况，分析雷达水位器是否可以在中游测区进行推广和使用。
一、黄河中游测区的基本情况
黄河中游是指在河口区至旧孟津之间（东经108度至东经112度；北纬35度至40度），河道长达120.4公里，流经面积343751平方公里[1]，较大，尤其是夏季，会受到暴雨的影响，该区域的暴雨集中，植被稀疏，导致水土流流失严重，此外，中下游是水污染区域，中游河段流经黄土高原地区，因为水土流失的问题，导致支流会携带大量的泥沙，以致于黄河成为含沙量较大的河流，黄河的输沙量高达40亿吨[2]。就此，多年来各级政府为了改善黄河区域的生态环境的基本情况，将生态工作的保护以及水文的检测提到重点工作内容，通过保护植被、植树造林以及水利兴修予以治理[3]。
黄河中游呈现“品”字型，由三部分组成，第一部分是皇甫川到佳芦河之间，第二部分是无定河到支流芦喝，大理河上游地区，第三部分是无定河下游。主要涉及十一条支流，具体的泥沙分部情况见下表1。
表1.黄河中游泥沙支流分部情况
黄河中游水文局辖基本水文站37站[4]，为了保证以及推广雷达水位区在黄河中游测区的应用，黄河中游水文局相继在吴堡、白家川等十处安置雷达水位计，通过对雷达水位计的使用情况，进行研究和分析。
二、雷达水位计在黄河中游测区的应用情况
（一）雷达水位计的工作原理
雷达水位计主要是用于进行水位监测和污水处理的一种防洪预警工具，主要的工作原理是通过雷达水位传感天线，发射雷达脉冲，从天线接收从水面反射回来的脉冲，并记录时间使用的具体时间，电磁波的传播速度为固定的常数，进而可以通过计算，得到水面的距离，确定距离的变化率，方位以及其它具体信息。因此，雷达水位计又被成为水位雷达。在实际的测量中，不会受到水质、生物的影响，具有安装方便的特点，所以近年来得到了推广使用[5]。雷达水位计的主要特点在于：全天候工作，26G微波反射原理，抗干扰能力强、无人值守、测量与水质无关，不受浮冰等漂浮物影响、连续在线采集、无线传输，无需开挖电缆沟，对渠道衬砌、植树等工程施工无影响、传感器可靠精度达1.5毫米、成本低，安装维护简单，寿命长、太阳能供电、不需要防浪井，对水流无影响。
（二）雷达水位计在黄河中游水文站的应用情况
2012年5月12日，吴堡站设立雷达水位计，具体位置在水尺断面下游的四米处。吴堡水文站监测的河段，河水态势基本稳定，主流流向偏右，断面流向和断面保持90度的直角，经过监测，河段内部设有水尺断面，断面的上方的左岸是斜坡，右面是人砌的护岸，岸上是耕地[6]。自2015年5月12日安装后，比测时间到6月11日早八点，通过设定，每六分钟雷达水位计自行记录一次数据，在比测时间内累计记录七千多次水位数据，在数据中采用随机数字表抽取100个数据作为本次研究的对象，将100个样本的数据进行具体的分析和对比。比测资料中主要包括水位的变化特点，根据实际的对比数据分析，其中的最大误差在2厘米之间（占率5.2%），其中误差在1厘米之内的数据占比45.1%。
综合本次的研究数据，比测的变化、幅度等内容符合水位观测标准中对水位比测的相关规定，本次研究具有研究意义。根据《水位观测标准》中的相关规定，要求水位必测结果要求在置信水平在百分之九十五之综合不确定度应为3厘米，并将误差控制在1厘米。通过本次研究吴堡水文站的相关信息，系统误差为0.24厘米，标准差Sg=0.87厘米，综合不确定度UA=1.74厘米，可以确定水位计水位和基本断面的水位不高于2厘米的保证率为百分百，水位计水位和基本断面水位误差为零的保证率在43.3%。
每日8、14、20比测，共三次，其中包括整个水位变幅和水位平稳，急剧变化的情况，具体的数据内容见下表2。
表2.中游测区雷达水位计的比测具体数据
结束语：
综合分析实际中雷达水位计的应用情况，在中游测区，置信水平在95%的综合不确定度低于2厘米，且系统误差不超过1%，说明雷达水位计可以在黄河中游测区进行推广使用。且未来前景广阔，数字水文作为数字地球的组成部分，不再局限于有限的河道测站断面，水文信息采集将扩展到空间。随着水文数字化进程的向前推，不仅是水位、降雨可实现实时采集传输，各种降水、流量、含沙量、泥沙颗粒级配、冲淤变化、河势、流势等均可实现实时在线测量和传输。数字水文的实现是测报技术的革命，可以使水文信息更丰富，给洪水控制、流域治理、水资源管理等带来新的机遇和变革，必将推动人们认识水、用水、治水产生新的观点和思想，促进黄河治理的快速向前发展。
参考文献：
[1] 牛睿平，钟勇，陈志峰.应用于雷达水位计的等效采样扩时测距方法[J].现代雷达，2018，40（06）：23-26.
[2] 朱治雄，谢永勇，高夏阳，高宇星.雷达（RG-30）流量在线监测系统应用研究[J].人民黄河，2018，40（01）：12-14+22.
[3] 马志刚，张玉胜，陈泉志.雷达水位计在黄河中游测区的应用研究[J].科技经济导刊，2016（27）：77-78.
[4] 牛睿平，张健，王美玲，陈志峰.一种新型国产雷达水位计的设计[J].水利信息化，2015（05）：34-38.
[5] 许笠，王延乐，华小军.雷达水位计在水情监测系统中的应用研究[J].人民长江，2014，45（02）：74-77.
[6] 贾康中.雷达水位计在黄河上游小川、兰州水文站的应用[A].中国水力发电工程学会水文泥沙专业委员会.全国水文泥沙文选[C].中国水力发电工程学会水文泥沙专业委员会，2010：4.
论文作者:1张静,2王东凤,3刘晶
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/16
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