雷達(dá)流速儀是怎么測(cè)量河流流速的

一、 方案概述

1.1方案背景

流量資料具有極為重要的作用，涉及防洪安全、水文水利計(jì)算、水資源評(píng)價(jià)等各個(gè)方面，因此河流流量測(cè)量是水文工作的重要內(nèi)容。每年需要耗費(fèi)大量的人力物力去完成測(cè)驗(yàn)任務(wù)。為了減輕流量測(cè)驗(yàn)工作量，長(zhǎng)期以來，水文工作者都在尋找減少流量測(cè)驗(yàn)次數(shù)的方法。

常用的方法有：采用纜道測(cè)流或者走航測(cè)驗(yàn)等技術(shù)測(cè)流；研發(fā)給予水力學(xué)、水文學(xué)模型的水位推算流量的方法以實(shí)現(xiàn)水位推算流量方法；利用旋槳式流速儀對(duì)斷面多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)流。

傳統(tǒng)的測(cè)流方法多以單次測(cè)流或者人工測(cè)流為主。測(cè)流的歷時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)流的精度不高，且需要耗費(fèi)水文工作人員大量的時(shí)間。

現(xiàn)提出一種陣列式雷達(dá)流速儀，可以使用在寬河道的流量監(jiān)測(cè)，其安裝簡(jiǎn)便，可以替代人工測(cè)流。

1.2方案總體概述：

由于水流在不同位置的流速變化較大，故在不同的位置均布多臺(tái)流速儀，放置一臺(tái)雷達(dá)水位計(jì)，供電采用市政供電或者太陽能供電，利用遙測(cè)終端機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總。

雷達(dá)流速儀：用于非接觸測(cè)量水表面的流速。

雷達(dá)水位計(jì)：用于測(cè)量橋下河道的水位。

遙測(cè)終端機(jī)：讀取5臺(tái)雷達(dá)流速儀和1臺(tái)水位的數(shù)據(jù)并且將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總按照速度面積法計(jì)算過整個(gè)過流斷面的面積。

1.3雷達(dá)流速儀的測(cè)量原理：

雷達(dá)流速儀流速測(cè)量基于多普勒效應(yīng)，探頭斜向下發(fā)出一束雷達(dá)波，雷達(dá)波在照射到水體表面反射，由于多普勒效應(yīng)，發(fā)出去和雷達(dá)波和接收到的雷達(dá)波會(huì)產(chǎn)生多普勒頻移Δf， 多普勒頻移Δf正比于流速。通過測(cè)量多普勒頻移Δf即可測(cè)量出流體的流速。

1.4速度面積法原理：

利用雷達(dá)流速儀測(cè)量流速V，利用雷達(dá)水位計(jì)測(cè)量水位H，預(yù)先在控制器設(shè)置的斷面參數(shù)，控制器可以利用水位自動(dòng)換算出過流面積S，流體的流量公式為：

Q= V×S

其中V- - - -流速 S- - - -過流面積Q- - -瞬時(shí)流量。

由于采用了速度面積法測(cè)流，其可以適用于任何形態(tài)的斷面。