江苏麦伦仪表有限公司181-5507-8261
雷达水位计监测数据应用
发布时间:2021-10-30 00:09:29
        雷达水位计的监测数据尚未用于数据集成,造成了监测资源的极大浪费。将监测数据与人工观测水位数据进行对比,分析水位观测误差是否满足规范要求;根据《水位观测标准》和《水文数据集成规范》的相关要求,研究了雷达水位计监测数据消伪保真的方法和途径,并将监测数据与集成数据库连接,使雷达水位计的监测数据应用于数据集成,使**的仪器设备发挥应有的作用



        雷达水位计概述;青岛市共有13个国家基础水文站、2个水位站、19个中小河流水文站和6个水位站。40个水文站、水位站中,有20个水文站、水位站安装了雷达水位计,其中国家站5个,水文站13个,中小河流水位站2个。雷达水位计具有占地面积小、无土建、安装简单方便等特点,目前**应用于中小河流站


       数据比较与分析;比较与分析基于李村站的数据,崂山水库水文站2019年人工观测及雷达水位;资料对比分析;李村水文站雷达水位计对比对象为人工水位计观测水位。由于旱季,分析时间为2019年5月1日至9月1日,共收集了155组数据。对比调查期间,嘴高水位为9.15m,嘴低水位为7.50m,水位变化幅度为1.65m。错误≤±0.02M占总测量数据的75.5%,误差≥ ±0.05m占总测量数据的14.2%。*大误差为0.11M,*大误差为0.05m≤ 错误≤±0.11M出现两次。大多数情况发生在洪水段。见表1、图1和图2
崂山水库水文站雷达水位计比测分析时间取2019年1月25日~10月1日,共245组数据。
比测期间,zui高水位48.12m,zui低水位44.02m水位变幅为4.10m。误差≤±0.02m的占比测数据总数的65.5%,误差≥±0.05m的占比测数据总数的11.8%,zui大误差0.10m,出现在9月4日8时,0.05m≤误差≤±0.08m共出现29次,其中19次出现在2~4月份,见表1,图3~4。
 
根据CBi50138-2010《水位观测标准》第6.2.3条:一般水位站95%置信水平的综合不确定度为3cm,系统误差为1cm。崂山水库水文站雷达水位计95%置信水平的综合不确定度为5.3cm,系统误差为1cm;李村水文站综合不确定度为3.1cm,系统误差为1.0cm,不符合规范要求



误差原因分析;设备因素。由于雷达波的发散角,不适合在坡度慢、振幅变化大的地方进行水位观测;雷达水位计受风、雨影响较大,河站洪水期间雷达水位计监测受杂草影响;太阳能直接对设备充电,电压不稳定,导致设备电流不稳定,导致夜间或清晨跳变严重;数据采集终端设备故障率高;设备安装条件和因素。在选择雷达水位计的安装位置时,应确保所有雷达波均覆盖水面,以免在水位低或河床淤积时雷达波覆盖河床或地面。但在青岛河流枯水期,经常发生603次,导致雷达波直接覆盖或部分覆盖裸露地面,导致安装位置不符合要求;雷达水位计与基础水位计观测不在同一地点,距离较远。在青岛,雷达水位计大多因地制宜安装在桥梁上,与基础水位计不在同一位置。山川河流坡度大,各地水位差异大;水位波动因素。洪水多发生在主汛期,有风有雨,水位波动大,容易产生误差。水位观测标准中水位波动引起的误差可通过以下方法进行控制:以短期内多次采样的平均值作为水位值;对于短期内不支持多次采样平均值的站点,水位过程可以适当平滑和过滤


综上所述,日常工作中应加强对水位设备的检查和维护,以减少误差源,确保雷达水位计的稳定运行,并调整引起误差的相关因素。对比分析和计算结果表明,李村水文站雷达水位计95%置信水平的综合不确定度为3.1cm,系统误差为1cm,符合该站实际情况。虽然综合不确定度为3.1cm,超过了水位观测标准规定的不确定度,雷达水位计的水位数据经修正后即可编制
崂山水库水文站雷达水位计安装位置距坝下基础断面水位计20m。比较结果表明,综合不确定度为5.3cm,系统误差为1cm;错误≥ ±0.05m主要发生在2-4月的冰冻期和大风期。雷达水位计的水位数据经过适当的平滑、滤波和校正


积分结果分析后,可根据《水文数据积分规范》(sl247-2012)和《水文观测标准》(GBi50138-2010)进行调整,对李村站和崂山水库水文站的水位自动监测值进行平滑提取,利用山东省水文数据集成软件计算出人工观测水位和雷达水位计数据,并对日均水位计进行比较分析。李村水文站5-8月日均水位(扣除河干)不大于±0.02M,月极值误差不大于±0.01M,月极值发生时间基本相同。从编制结果来看,李村水文站雷达水位资料可用于资料编制,且成果可靠
2019年1月25日至10月1日,崂山水库水文站雷达水位计拆除。该仪器在4月份出现故障,正常使用了227d。在此期间,这两座城市的日平均水位为≤±0.02M,占正常使用天数的81.1%,误差大于±0.02M的比例为18.9%。见表2
日平均误差Zui大于±0.06m,分别在3月4日和9月7日发生两次。日平均误差为±0.05m,发生三次,分别为2月28日、7月24日和8月14日。月平均误差不大于±0.02M,月极值出现时间基本相同。从积分结果来看,该站雷达水位数据经修正后可用于数据积分,结果相对可靠。目前李村站和崂山水库水文站雷达水位运行正常,故障少。经数据校正处理后,与人工观测水位相差不大,满足水位观测标准要求,可用于资料编制。在使用过程中,应定期检查水位。注意在一定范围内,设备下方不得有其他物体通过或停留。如果出现故障,应及时修复


结论;通过对本项目研究成果的分析,李村、崂山水库水文站雷达水位计比对校准结果良好,可作为本站常规水位观测设备。做好雷达水位的日常校准和测量工作。经校正、平滑、提取后的监测数据误差符合规范要求。雷达水位计数据可用于数据汇编、洪水报告等分析;仪器设备出厂时应有完整的安装使用说明书。在设备安装调试过程中,应严格按照说明书的要求进行,使安装条件,仪器设备的安装元件和使用边界条件均能满足出厂设置要求;注意数据遥测终端的质量,配置性能稳定的设备,可靠性高,平均无故障时间长,保证数据传输的稳定性;做好国家基层站、中小河流站水文站(水位站)雷达水位计的比对校准工作,特别是汛期;加强雷达水位计的日常维护,建立青岛市水文设备设施监测系统,实时在线检查雷达水位计的运行状态。当雷达水位计出现故障时,应及时修复;建议在集成程序中设置与雷达水位监测数据格式相匹配的条目,数据可自行简化和平滑,使处理后的数据满足集成要求;加快青岛市各类自动化水位监测数据在集成中的推广应用,使**的仪器设备和监测数据发挥应有的作用。