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水文站雷达记录水位和人工观测水位对比探讨

编辑: 来源: 发布时间:2019-03-27 13:48:35
    本文主旨:将水文站的雷达记录水位与人工观测水位进行对比,如果数值能够控制在合理的范围内,可以使用雷达来记录水位,节省资源,提高工作效率。简要讨论了洪水方面水资源观测的记录以及人工观测水位对比情况,以期为日后相关工作的顺利进行提供参考。
0引言
    水文站使用雷达记录水位是中国现代化发展的必然趋势,雷达的不断改进及其在诸多领域的广泛使用体现了雷达强大的生命力。水文站使用雷达能够方便和准确收集数据,促进水文工作的开展和实施,有利于现代化水文工作的建设,这不仅能够提高水文工作的效率,也有利于精确水文工作的数据,为水文工作的具体安排提供依据。在水文工作中引进雷达记录水位,将其与人工观测的情况进行对比分析能够不断改进雷达设计;对雷达仪器测量所得到的数据进行分析,能够了解该地区的气候、水文等具体特征。
1水文站雷达记录水位的概述
1.1雷达记录水位的工作原理分析
    雷达水位测量多使用腾博会最新官网进行测量,腾博会最新官网属于不需要碰触的液体测量用具,主要采用的是脉冲技术,通过对水文站表层水位进行测量得到相应的水位数据。水文站雷达记录水位随着雷达技术的不断改进不断贴合实际,能够克服水温、水中的垃圾和积层等因素的影响。
    雷达水文计多使用节能脉冲技术进行测量,它的前方有2个天线,主要负责反射和接收,将要接收的指令发散出去进行测量,然后把测量得到的数据反馈过来,使得测量工作能够顺利实行。从实行接收工作到数据反馈的工作时间主要是由接收地区到测量水位的距离决定,通过测量数据的反馈让人们对雷达记录有更为客观的认识,使得测量结果更加符合要求。
1.2检测设施先容
    水文站的检测设施主要包含水准点、接收点和水尺、测量水文的缆车等,同时,也包含一些测验的设备。水准点是基本要求,主要结合地区的特征,包含直立的和水平的,而具体的设施安排需要结合不同地区的水文特征进行选择,但是,其最基本的是能够满足检测的基本要求,确保检测结果符合客观实际。
1.3检测方法剖析
    水文站的雷达记录水位会根据地区的不同时期、不同降水量及气候特征进行具体的安排记录,例如:在汛期会采用多段制进行测量,测量的密度增加,扩大测量区域,且测量的时间会更频繁,更加具体地显示出水位的变化;在其他时间测量会减少,因为水位的变化是相对的,测量结果能够体现一段时间的情形,在测量时要因地制宜,根据地理环境、气候状况和人口分布的条件选择适合的检测方法,而且也要注意工作人员的安全。
2水文站雷达记录水位和人工观测水位相关性分析
    通过一些数据分析,可以得出水文站雷达记录水位和人工观测水位数据之间的相关性。以沙依瓦克河流域为例,这个区域内的河流洪水主要来源于亚其山和附近的雪山,当夏秋季太阳直射点照射在北方时,这里的雪山冰雪消融,急湍而下形成洪水;再加上区域内也会有大规模的降雨,所以,洪水的规模也比较大。也就是说,沙依瓦克河流域的洪水峰值是在每年的6月—8月。根据沙依瓦克河流域峰值的特点对其进行水文记录以及观测,把握记录的特点。
    沙依瓦克河流域内还没有国家级别的水文记录站,因此,对于这片流域的水文记录和人工观测记录大都是参考临近的水文观测站点,例如克里雅河克里雅水文站、努尔河努尔水文站和策勒河策勒水文站等。努尔站年径流与克里雅站年径流相关情况分析如图1所示,其中,R为相关系数。
努尔站与克里雅站年径流相关分析图
    这里的水文记录是通过水文站雷达技术测量出来的,并经过计算得出来年径液位y=0.1447x+0.7478,以及停测年径液位x,其线性相关性就是0.9038,符合1994年—2004年间年径液位的实际情况。而通过人工观测水位的相关性得出来的数据并没有那么准确,与水文站雷达检测技术得出的数据出入较大。
    但是,水文站雷达记录水位和人工观测水位相关性也是值得分析的,这个数据是由A水文站雷达水位技术记录的数据与人工观测水位所记录的数据的相关性计算出的。从图1中可以看出,相关性为0.9038,也就是说雷达水位的检测和人工观测水位具有较高的相关性,换句话说,人工观测水位的精确度较高,它同雷达水文记录可以互相补充,并且在很多情况下可以利用人工观测水文记录来进行计算,得出未来洪水水位的确定值。同样情况下,水文站的雷达水位记录也是不能放弃的,不能因为节约用电而放弃雷达水位记录,既然两种观测水位记录的方法具有很大的关联性,那么,可以将雷达水位记录的观测资料代替人工观测水位记录,这样可以提高工作效率,并且能够在安全保障方面发挥重大的作用。
    之后水文站对人工观测水位记录和雷达观测水位技术记录所得出的数据进行假设,样本的容量为561,容量中正号的个数为295个。两个符号相互交换,其次数有421次,因此,符号的检验u=0.96;允许值为1.15,表明这次检验的成果是符合假设的,检验合格。为了避免出现差错,该水文站又进行了三线检验,所检验的结果全部在SL247—2012水文资料整编规范规定的法定范围之内,这也就表明了不管是雷达水位检测技术,还是人工观测水位记录,都能够适用于水文站的水文监测,两种方法一起使用可能效果更佳。但是,考虑到工作人员的人身安全以及水文站的财产安全情况,雷达检测技术可以代替人工观测水位记录。
3分析水文站雷达水位记录对比的误差
3.1水位级别分类
    根据国家所制定的SL247—2012水文资料整编规范中液位检测级别的划分,如果以每年瞬间的最高水位出现的频率进行计算,液位的频率为10%时,该阶段为高水位级别;如果以每年瞬间的最低水位出现的频率进行计算,液位的频率为90%时,则该阶段为低水位;如果以每年瞬间的平均水位出现的频率进行计算,液位的频率为50%时,该阶段为中等水位。因此,将全国的水位在2007年—2016年的水情特征分为4个阶段:Z(水位频率)≥2036.23m为丰水期;2036.23m>Z≥2036.04m为中水期;2036.04m>Z≥2035.94m时为低水期;Z<2035.94m则为枯水期。以上分类是按照规定的水情水位划分的,适用于较多地区,由雷达水位检测技术得出的数据如图2所示。
水文站雷达水位计记录水位与人工观测水位
3.2水位的数据以及资料
    对于水位的数据管理以及使用和观测标准都有成文规定,GBT50138—2010水位观测标准明确指出,人工观测水位记录可以按照水位的变化程度以及高低起伏等进行观测,并且需要分阶段进行。例如:对沙依瓦克河渠首水闸径流进行数据分析,主要以努尔水文站作为参证站,对1962年—2009年径液位系列分时段统计参数、这一时期的年径液位模拟比例系数的差以及这一时期年径液位模拟比例系数的累积平均值进行数据分析。
    分析结果表明,努尔站年径液位丰水期和枯水期趋于稳定,并且具有代表性。所以,选取雷达水位检测技术和人工观测水位所得出来的数据以及资料,将其分为无波浪、一般波浪、大波浪和狂波浪4个情况,对每个情况进行30次以上的水位检测并得出数据。
3.3雷达水位检测产生误差分析
    众所周知,人工观测水位产生误差原因有很多,但主要是观测员的主观身体因素,例如观测员的视力不达标以及视线模糊等,还有客观因素,例如天气状况的影响、标识的破坏以及遮光因素、波浪的影响因素、雍水的影响、观测时间把握不准、不能认真捕捉数字出现的频率以及读数出现错误等各方面。所以,在实际工作中,相关单位多选择雷达水位观测技术,以适当减小人工观测所出现的失误,并且保障工作人员的生命安全。但是,雷达水位观测技术也有其弊端,并且会受多因素的影响,除了一般常规性的技术操作外,就是其本身的原因,主要有以下3点:a)由于雷达水位检测是一种设备,不定期检修设备会造成读数错误,从而影响检测数据的准确性;b)雷达水位检测技术并不能够在全国推广,因为部分地区经济落后,置办这样一套水位检测设备会加重当地的负担,并且没有专业人员进行维护管理;c)鉴于雷达设备自身的缺点,只能观测而不能进行计算,极大地影响了工作效率。由此可知,雷达水位检测技术并不是一个完美的水位检测系统,它只能作为人工观测的代替品,而不能全部替代。
4结语
    以上是对雷达水位检测和人工观测水位的对比以及相关阐述,从中可以了解雷达水位检测技术的设备状况以及工作原理。在同等条件下,雷达水位检测技术与人工观测水位是可以互换的,并且以雷达水位检测为主,由于不同地区、不同气候以及地理环境的不同,所采用的方法也不同。但是,从安全性和效率性来考虑,人工观测水位不太适合当代的发展。通过许多材料和公式进行分析,明确雷达水位检测技术是非常实用的。

 

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