雷達液位計_導波雷達物位計_高頻雷達料位計_雷達水位計

流量計資訊內容展示banner
新聞中心
技術中心
解決方案
行業新聞
產品導航
相關文章
  • 雷達液位計銷售電話 銷售總機 0517-86998326
  • 訂購雷達液位計的傳真電話 圖文傳真 0517-86998327
  • 雷達液位計詢價單的發送方式 電子郵箱 jssanchang@163.com
  • 雷達液位計的咨詢客服QQ
新聞中心 您當前的位置: 雷達液位計 > 新聞中心 > 行業新聞

阿勒泰地區水文站雷達水位計和人工觀測水位方法對比探討

作者: 來源: 發布時間:2020-11-14 10:27:18

 [摘要]采用先進的水位觀測儀器,可以有效降低水文觀測人員的工作強度,提高水文測驗的時效性,為區域水文巡測的全面開展奠定關鍵的基礎。文章采用對比觀測分析方法,對阿勒泰某水文站雷達水位計記錄水位和人工水位進行對比分析,并對其對比觀測試驗的關鍵要素進行分析,結果表明:雷達記錄水位在不同水位級下綜合不確定度0.022%~0.035%之間,滿足基本水文站水文測驗誤差規范要求,可用來進行阿勒泰地區水位的自動觀測。

 
水文測驗自動化是水文部門事業發展的必然趨勢,水文測驗自動化也是當前水文測驗新技術發展的重要平臺[1]。采用先進的水位觀測儀器,不僅可以有效降低水文觀測人員的工作強度,提高水文測驗的時效性,從而為區域水文巡測的全面開展奠定關鍵的基礎[2]。當前,雷達水位計在水文部門逐步得到應用[3-5],該儀器可以實現水位的觀測、數據的采集以及水位數據的自動存儲,是水位觀測的先進儀器,雷達記錄水位的性能較為穩定,對環境溫度總體要求不高,可以實現水位的連續觀測。新的儀器使用zui為關鍵的是其是否能滿足水文測驗的精度要求,近些年來,許多區域的水文工作者通過對比觀測的方式,對雷達記錄水位的測驗精度進行分析,成果均表明雷達記錄水位總體精度可滿足水文測驗的規范要求,基本可替代傳統的人工水位觀測方式。阿勒泰地區水文站也已經安裝雷達水位計,其測驗精度還在分析中,本文結合對比觀測分析的方式,通過人工觀測對比的方式,對其雷達記錄水位的綜合不確定度進行分析,分析成果可指導阿勒泰地區水文測驗巡測方案的設置具有重要的參考價值。
 
1、雷達水位計主要工作原理
雷達水位計主要采用非接觸式的雷達液位計,結合雷達脈沖方式對河流表面的水位進行測定,高效以及性能穩定的雷達脈沖以及非接觸式測驗方式也使得雷達水位計在水位測定過程中受外界環境的影響程度較低,外界環境包括水位觀測時的溫度、河流中的污染物以及沉淀物的綜合影響,使得其水位觀測值變化較為穩定。
 
雷達水位計主要是應用雷達脈沖技術來進行水位的觀測,雷達水位計示意圖見圖1,其前部的夾板有有2個發射脈沖信號和接收信號的天線,每次水位測定是通過前端的發射天線發送雷達脈沖信號到河流水體的表面,脈沖信號經過水體表面發射后,通過接收天線接收反射信號,從發射信號到接收到信號的時間長短取決于水位計探頭距離水面之間的距離,雷達水位計通過該距離以及信號發射和接收的時間間隔來分析其水位測定值。
雷達水位計示意圖
2水位對比觀測注意事項及誤差分析方法
2.1水位對比觀測注意事項
選取2019年阿勒泰某水文站1月至8月的雷達以及人工觀測數據進行同步對比分析,有效觀測數據組為255組,數據有效率為95.6%,數據分布包括高、中、低三個水位級。在劃分水位級的時候,根據水文測驗規范要求,以該水文站年zui高瞬時水位作為計算依據,10%頻率對應的水位可以劃定為該站點的高水位級,90%頻率對應的水位相應為低水位級,50%的頻率對應下可以為中水位級。根據水位觀測標準(GB/T50138-2010)中的相關規定,采用自計水位進行對比觀測分析時,可以按照河流水位的變動范圍進行多個時間段的觀測對比分析,每一個時間段觀測的次數應大于30次。
 
人工水位觀測的誤差主要來自于水文測驗人員視線與水面不平行造成的折射觀測誤差,因此在進行人工水位觀測時,測驗人員應盡量蹲著,使得自己的視線與水面相平行,降低光線折射產生的誤差,并在河流水面較為平穩時,通過基本水位尺進行水位數值的讀取,也可以通過水位變化峰頂或者峰谷值,取平均值。當水位尺受到阻水影響,首先要對產生阻水的因素進行排查,消除阻水因素,再進行水位的人工觀測。應對水位觀測時的時鐘進行不斷的校對,通過對此水位觀測取其平均值,有效降低人工觀測的誤差。
 
2.2誤差分析方法
首先是分析雷達記錄水位和人工記錄水位之間的比測偏差,其計算方程為:di=xci-xsi(1)
在方程中di表示為比測偏差;xci表示為雷達水位記錄數值(m);xsi表示為人工觀測水位數值(m)。比測偏差的標準差計算方程為:
偏差的標準差計算方程
在方程中s(di)y表示為比測偏差的標準差;m表示為對比觀測的次數;d表示為比測偏差的平均值,其計算方程為:
比測偏差的平均值
按照水位觀測標準(GB/T50138-2010)中的相關規定,進行水位比測時應對觀測的系統不確定度進行分析,分析方程為:
比測時應對觀測的系統不確定度進行分析
其中在方程中xy″表示為系統不確定度;Pyi表示為雷達水位計的水位(m);Pi表示人工觀測的水位(m);N表示為對比觀測的次數。隨機不確定度的計算方程為:
隨機不確定度的計算方程
在方程中xy'表示為隨機不確定度。在隨機不確定和系統不確定的基礎上,計算其綜合不確定度,計算方程為:
計算其綜合不確定度,計算方程
在方程中XZ表示為綜合不確定度。
 
3對比觀測分析結果
3.1站點測驗設施
研究水文站點有基準站點,基本水尺可有效滿足不同水位級別的對比觀測要求,主要的水文測驗設施有基本水尺、基準點、液位測驗纜道、起點距的相關標志。測驗設備包括流速儀、水準儀、秒表以及浮標等。
 
3.2比測偏差分析結果
選取2019年阿勒泰某水文站1月至8月的雷達以及人工觀測數據進行同步對比分析,有效觀測數據組為255組,數據有效率為95.6%,數據分布包括高、中、低三個水位級,統計不同組雷達記錄水位與人工觀測水位的比測偏差結果,統計分析結果見表1。
 雷達記錄水位與人工觀測水位比測偏差分析結果雷達記錄水位與人工觀測水位比測不確定度分析結果
水位觀測標準(GB/T50138-2010)中對水位對比觀測的偏差進行了相關規定,要求不同比測的系統隨機誤差應在1%以內,從各觀測組數的相對偏差可看出,相對偏差均在1%以內,隨著組數的增加,其相對偏差有所增加,這是因為組數增加后,加大了觀測的隨機誤差,使得相對偏差有所增加,但均在水位對比觀測的標準范圍之內。此外,從其觀測的對比偏差可看出,綜合絕對偏差均在2cm之內,滿足觀測標準要求的綜合誤差3cm之內,由于隨機誤差的增加,使得隨著組數的增加,其觀測綜合偏差也相應增加。從統計分析結果可看出,在255組觀測試驗中,研究站點的雷達記錄水位偏差滿足水位觀測標準(GB/T50138-2010)中的誤差要求。
 
3.3對比觀測綜合不確定度分析結果
在比測偏差分析的基礎上,對各觀測組數的系統不確定度、隨機不確定度以及綜合不確定度進行統計分析,分析結果見表2。
 
從各觀測指數的綜合不確定度可看出,不同觀測指數下其綜合不確定度在0.022%~0.035%之間,而水位觀測標準(GB/T50138-2010)中規定自動觀測水位計的綜合不確定度應控制在3%以內,因此該站點雷達記錄水位可滿足站點水位監測的規范要求,符合計算結果的綜合評定。從表中還可看出,隨著觀測組數的增加,其隨機不確定度有所增加,這主要是因為對比觀測組數的增加后,其水位觀測隨機誤差有所增加,從而增加了其隨機的不確定度,而隨機不確定度的增加,使得其綜合不確定度也相應增加,但總體均滿足水位觀測標準(GB/T50138-2010)中的對比觀測不確定度的要求。
 
3.4不同水位級下對比觀測誤差分析結果
在劃分水位級的時候,根據水文測驗規范要求,以該水文站年zui高瞬時水位作為計算依據,10%頻率對應的水位可以劃定為該站點的高水位級,90%頻率對應的水位相應為低水位級,50%的頻率對應下可以為中水位級。按照水位觀測標準(GB/T50138-2010)中對比誤差規定,統計不同水位級下的觀測誤差值,分析結果見表3。
不同水位級下雷達記錄水位與人工觀測水位比測誤差分析結果
從表3中可看出,高、低水位下的綜合不確定度均小于中水位下的綜合不確定度,雷達水位計結合雷達脈沖方式對河流表面的水位進行測定,高效以及性能穩定的雷達脈沖以及非接觸式測驗方式也使得雷達水位計在水位測定過程中受外界環境的影響程度較低,因此在高、低水位影響較小,而在中水位時,由于及隨機不確定度有所增加,使得其綜合不確定度相應增加。
 
4結語
(1)雷達水位計可以作為阿勒泰地區水文站常規的觀測設備,尤其是可在中小河流地區進行安裝,實現中小河流站點的巡測;(2)需重點關注雷達水位計的跳變,可通過增強其雷達水位計的發射功率,增加信號傳輸強度,并對水位測定數據進行過濾和均值計算,解決相應的跳變問題;(3)建議在汛期每日的8時進行水位的對比觀測,從而避免雷達探頭出現故障使得水位數據丟失或采集的數據失效。

上一篇:導波雷達液位計原理以及測量局限性的分析
下一篇:Eclipse-700型導波雷達可不受介質條件變化影響而準確測量

相關產品
  • SC-LD51雷達液位計

    SC-LD51雷達液位計
  • SC-LD56雷達料位計

    SC-LD56雷達料位計
  • SC-LD32導波雷達物位計

    SC-LD32導波雷達物位計
  • SC-LD91高頻雷達液位計

    SC-LD91高頻雷達液位計
  • SC-LD33導波雷達料位計

    SC-LD33導波雷達料位計
  • SC-LD34導波雷達液位計

    SC-LD34導波雷達液位計