《电磁波河流流量测验规程》（征求意见稿）

1T/HBSLXXXX—YYYY电磁波河流流量测验指南本文件提供了电磁波流速流量测验总体要求、设施建设标准、使用条件、测验方式、系数试验与确定、误差来源与控制、流量计算方法、检查与维护等放方面的指导。本文件适用于河北省范围内，水文、水利、水库、灌渠等从事流量监测的人员使用电磁波流速仪对河道、渠道内水流流速和流量的测量。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。水文仪器术语及符号水文基本术语和符号标准水位观测标准河流流量测验规范水文测量规范水文巡测规范水文调查规范水文资料整编规范水文应急监测技术导则3术语和定义GB/T19677、GB/T50095界定的术语和定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了3.1电磁波流速仪向水面发射和接收无线电波，利用其频率变化与水流速度成正比的关系而制成的流速仪。3.2垂向角仪器至水面观测目标点的方向线与水面之间所构成的锐角。3.3水平角仪器至观测目标点的连线在水平面上的投影与垂直于测验断面的直线之间所构成的锐角。3.4虚流速2T/HBSLXXXX—YYYY在流量计算中，用电磁波流速仪测得的水体表面的流速。3.5虚流量使用电磁波流速仪测得水体的表面流速与相应断面面积相乘，计算出的流量。3.6垂线流速系数采用转子式流速仪或ADCP测得的垂线平均流速与电磁波流速仪测得的水面流速的比值。3.7电磁波流速仪系数实际测验断面流量与用电磁波流速仪测得的虚流量的比值。实际测验的断面流量应用流速仪法或声学多普勒法测得。4总体要求4.1仪器使用4.1.1开机并设置相应参数。4.1.2当测流断面不能全部用电磁波流速仪测速时，可与其它测速方法联合测流。4.1.3大风、雨雪天气下，不宜采用电磁波流速仪测流。4.1.4测流时应远离电磁及无线电干扰源。4.1.5仪器安装应保证电磁波发射方向逆向水流为宜。4.1.6单点单次流速测验时间宜不少于30秒；测验过程中不应变动电磁波发射的位置和方向。4.2测流断面4.2.1测流断面测量宜在流速测验前完成，并符合河流流量测验规范GB50179相关要求。4.2.2无法靠近的测流断面可采用测距仪结合估测的方法计算测流断面面积。4.3水位观测4.3.1水位平稳或变化缓慢，可在测速起止时间各观测一次，取平均值作为相应水位值。4.3.2水位变化急剧，应增加测次，以测得完整的水位变化过程，然后计算相应水位值。4.4测速点布设4.4.1测速点应能控制测流断面地形和流速沿测流断面分布的主要转折点。4.4.2流量测流断面内的独股分流、串沟，应布设测速点。4.4.3测速点位置宜固定，并进行标记和记录。4.4.4采用单点测流宜选在中泓位置。5测流方式5.1固定式5.1.1将电磁波流速仪固定安装于测流断面测速垂线处，通过测量水面流速，乘以系数，得出全断面流量。5.1.2采用固定式流速测验时，可将电磁波流速仪固定安装在桥梁、水工建筑物、缆道等设施上，或3T/HBSLXXXX—YYYY在岸边建设基座和支架。5.1.3电磁波流速仪固定安装的位置，观测角度与水流流向的角度，水平夹角不大于5°,垂直角度40°±5°为宜。5.1.4安装高度不应超过7.0米,使探头与水面的测距在10.0米以内为宜。5.1.5定式电磁波流速仪在安装完成后，应对测验断面进行测量，计算出水位面积关系成果表。5.1.6同时应安装风力风向仪，在使用电磁波流速仪测流时收集风力风向数据。5.1.7在风力等级为4，任何风向的条件下，不应使用电磁波流速仪进行观测。5.1.8排除河流站附近是否有电磁及无线电干扰源。5.2走航式5.2.1由跨河缆道、电磁波流速仪（自动行车）、测流控制器及太阳能供电系统组成；5.2.2跨河缆道的应建在最高洪水位以上；5.2.3电磁波流速仪定位于测速垂线的位置时，观测角度与水流流向的角度，水平夹角应为小于3°,垂直角度40°±5°为宜；5.2.4缆道下垂度应小于1‰；5.2.5探头与水面的测距在10.0米以内为宜。5.2.6走航式电磁波流速仪在安装完成后，应对测验断面进行测量，计算出水位面积关系成果表。5.2.7同时应安装风力风向仪，在使用电磁波流速仪测流时收集风力风向数据。5.2.8在风力等级大于3级时，任何风向的条件下，不应使用电磁波流速仪进行观测。5.2.9排除河流站附近是否有电磁及无线电干扰源。5.3应急监测式5.3.1当不满足5.1.2条定点式时，可采用移动式，使用三脚架安装电磁波流速仪或手持电磁波流速仪测验；5.3.2测验过程中应保持仪器稳定，对同一断面不同测点进行流速测验时，仪器测量与水流垂直角应保持固定；5.3.3测验时仪器高度满足仪器说明书有效测程的要求，宜小于10.0m；5.3.4单点单次测流历时不应小于15秒；5.3.5在保证安全的情况下，宜减小仪器测量中心线与水流的水平偏角；5.3.6适用于水文巡测、水文应急监测。6系数试验6.1要求6.1.1电磁波流速仪系数应通过试验确定。6.1.2电磁波流速仪系数试验可采用代表垂线法、直接比测法或综合比测法，比测时应记录风速风向，天气情况。6.1.3电磁波流速仪系数试验应在断面上不同测点、在不同流速段进行。系数试验应包含中、高流速4T/HBSLXXXX—YYYY6.2方法6.2.1代表垂线法代表垂线法试验应符合下列要求：a）根据转子流速仪实测流量资料，分析建立垂线平均流速和断面平均流速关系；b）选用其中一条或几条垂线平均流速和断面平均流速关系稳定的垂线作为代表垂线；c）在代表垂线上采用转子式流速仪施测垂线平均流速，同时采用电磁波流速仪施测该垂线水面流速；d）垂线平均流速除以电磁波流速仪实测水面流速，计算出该垂线流速系数；e）应按中、高水位，分别比测出中、高水垂线流速系数；f）中、高水位代表垂线位置发生变化时，应重新比测，得出垂线流速系数；g）应同时观测风向、风速、天气状况；h）固定式安装电磁波流速仪，宜采用代表垂线法试验电磁波流速仪系数。6.2.2直接比测法直接比测法试验应符合下列要求：a）根据测验断面水面宽度及河底转折变化情况，合理布设测速测深垂线；b）采用转子式流速仪施测垂线平均流速，同时采用电磁波流速仪施测该垂线水面流速；c）垂线平均流速除以电磁波流速仪实测水面流速，计算出该垂线流速系数；d）每条垂线宜固定，且应按中、高水位，分别比测出中、高水垂线流速系数；e）应同时观测风向、风速、天气状况。6.2.3综合比测法综合比测法试验应符合下列要求：a）采用转子式流速仪或采用声学多普勒流速仪（ADCP）实测断面流量；b）根据测验断面水面宽度及河底转折变化情况，合理布设测速垂线及测深垂线；c）采用电磁波流速仪在布设的垂线上施测水面流速，以电磁波流速仪测得水面流速为虚流速，与断面面积相乘，计算出电磁波流速仪虚流量；d）转子式流速仪或声学多普勒流速仪（ADCP）实测断面流量除以电磁波流速仪虚流量，得出电磁波流速仪全断面综合系数(以下简称电磁波流速仪系数)；e）应同时观测风向、风速、天气状况；f）不同的测验断面，应做系数试验，获得该断面电磁波流速仪系数；g）同一测验断面的系数试验，应包含中、高水，不同流速段。6.3报告比测分析报告应包括下列内容：a）测验河段水文特性；b）测站特征等测站基本概况；c）试验内容与资料收集方法；d）流量测验参数设置；f）误差分析；g）存在问题与解决办法；h）申报使用范围、方式方法；5T/HBSLXXXX—YYYYi）质量保证措施。7流速测验7.1断面选择宜将测流断面设在无水草、无乱石突出、河底较平整、纵向底坡较均匀的顺直河段。根据仪器有效测程的要求，保证精度前提下，选择合适的测量位置。7.2测速7.2.1电磁波流速仪测速时，应在仪器测速范围和有效测程内使用。7.2.2在测验前应对仪器自检，测试传感器和电池，查看仪器是否正常工作，检查仪器参数设置，通过测试后方可进行流速测验。7.2.3通过调整仪器位置和高度，保证仪器观测垂直角和水平角符合要求。7.2.4定点式测验时，在仪器运行中，确保电磁波流速仪稳固，使发射器始终指向水面同一位置。7.2.5移动式测验时，减小发射器与水流流向偏离角度，同时测出偏离角，进行流速修正。7.2.6流速测验时，应观测风速、风向。7.2.7每个测验点测速历时不少于30秒。7.2.8流速波动值超过仪器规定时，应进行复测。8流量测验与计算8.1断面采用8.2垂线布设8.2.1采用代表垂线法测流的测站，垂线数量及位置布设根据分析确定。8.2.2采用多垂线测流的测站，电磁波流速仪测验的测速垂线布设应符合GB50179的规定。8.3测验8.3.1当施测断面较宽时，可采用多台仪器同步测验。8.3.2采用代表垂线法测流的测站，电磁波流速仪实测水面流速乘以代表垂线流速系数，得到垂线平均流速，再将代表垂线平均流速推算断面平均流速计算流量。8.3.3采用多垂线测流的测站，根据电磁波流速仪测的水面流速计算出断面虚流量，断面虚流量乘以电磁波流速仪系数得到断面流量。8.3.4对天气现象、漂浮物、风浪、流向、死水区域及测验河段上下游附近的漫滩、分流、河岸决口、冰坝、冰塞等情况均应进行观测和记录。8.4流量计算8.4.1部分面积计算以测速或测深点水深垂线为分界，将过水测验断面划分为若干部分，按公式计算部分面积。部分面6T/HBSLXXXX—YYYYAi=[d(i-1)+di]÷2×bi……（1）式中：Ai——第i部分面积（m2）i——测速垂线或测深垂线序号，i=1，2，…，n；di——第i条垂线的实际水深（m当测深测速没有同时进行时，可按应用水深计算；8.4.2部分虚流速计算两测速点水深垂线间部分面积的虚流速按公式（2）计算:Vi=[Vm(i-1)+Vmi]÷2……（2）式中：Vi——第i部分断面平均虚流速（m/s）岸边或死水边的部分虚流速按公式（3）、（4）计算:V1=a×Vm1 Vn=a×Vm(n-1) 式中：a：岸边流速系数，可参照表1取值。表1岸边流速系数a岸边情况水深均匀地变浅至零的斜坡岸边陡岸边不平整光滑死水与流水交界处的死水边8.4.3虚流量计算部分虚流量按公式（5）计算：qi=Vi×Ai 全断面虚流量按公式（6）计算：Qfi……（6）8.4.4测验断面流量计算测验全断面流量按公式（7）计算：Q=K×Qf 式中：K——电磁波流速仪系数，取值范围：0.60~0.85；由试如按中泓测速方法测流，测验断面流量按公式（8）计算：7T/HBSLXXXX—YYYYQ=K×A×Vmf……（8）式中：Vmf——实测中泓虚流速；A——测验断面总面积；流量计算完成，填报电磁波河流流量测验计算表（参见附录A）。9误差来源与误差控制9.1误差来源9.1.1测验断面测量误差，水位、起点距观测误差。9.1.2电磁波流量测验系数取值误差。9.1.3水平角设置、俯角设置误差。9.1.4表面流速脉动引起的流速测验误差。9.1.5在线式流量测验仪器组数不足。9.1.6测验过程中仪器的震动。9.2误差控制9.2.1流量测验精度应符合GB50179或SL195的规定。9.2.2水位记录符合GB/T501389.2.3当水面流速小于1.0m/s，无波浪、无漂浮物时，不宜使用；9.2.4受风速影响时，流速测验时间应适当延长。9.2.5当风速大于等于3级时，不宜测速；风力等级判断依据GB/T5013