《電磁波河流流量測驗(yàn)規(guī)程》（征求意見稿）

1T/HBSLXXXX—YYYY電磁波河流流量測驗(yàn)指南本文件提供了電磁波流速流量測驗(yàn)總體要求、設(shè)施建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、使用條件、測驗(yàn)方式、系數(shù)試驗(yàn)與確定、誤差來源與控制、流量計(jì)算方法、檢查與維護(hù)等放方面的指導(dǎo)。本文件適用于河北省范圍內(nèi)，水文、水利、水庫、灌渠等從事流量監(jiān)測的人員使用電磁波流速儀對河道、渠道內(nèi)水流流速和流量的測量。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。水文儀器術(shù)語及符號水文基本術(shù)語和符號標(biāo)準(zhǔn)水位觀測標(biāo)準(zhǔn)河流流量測驗(yàn)規(guī)范水文測量規(guī)范水文巡測規(guī)范水文調(diào)查規(guī)范水文資料整編規(guī)范水文應(yīng)急監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則3術(shù)語和定義GB/T19677、GB/T50095界定的術(shù)語和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復(fù)列出了3.1電磁波流速儀向水面發(fā)射和接收無線電波，利用其頻率變化與水流速度成正比的關(guān)系而制成的流速儀。3.2垂向角儀器至水面觀測目標(biāo)點(diǎn)的方向線與水面之間所構(gòu)成的銳角。3.3水平角儀器至觀測目標(biāo)點(diǎn)的連線在水平面上的投影與垂直于測驗(yàn)斷面的直線之間所構(gòu)成的銳角。3.4虛流速2T/HBSLXXXX—YYYY在流量計(jì)算中，用電磁波流速儀測得的水體表面的流速。3.5虛流量使用電磁波流速儀測得水體的表面流速與相應(yīng)斷面面積相乘，計(jì)算出的流量。3.6垂線流速系數(shù)采用轉(zhuǎn)子式流速儀或ADCP測得的垂線平均流速與電磁波流速儀測得的水面流速的比值。3.7電磁波流速儀系數(shù)實(shí)際測驗(yàn)斷面流量與用電磁波流速儀測得的虛流量的比值。實(shí)際測驗(yàn)的斷面流量應(yīng)用流速儀法或聲學(xué)多普勒法測得。4總體要求4.1儀器使用4.1.1開機(jī)并設(shè)置相應(yīng)參數(shù)。4.1.2當(dāng)測流斷面不能全部用電磁波流速儀測速時，可與其它測速方法聯(lián)合測流。4.1.3大風(fēng)、雨雪天氣下，不宜采用電磁波流速儀測流。4.1.4測流時應(yīng)遠(yuǎn)離電磁及無線電干擾源。4.1.5儀器安裝應(yīng)保證電磁波發(fā)射方向逆向水流為宜。4.1.6單點(diǎn)單次流速測驗(yàn)時間宜不少于30秒；測驗(yàn)過程中不應(yīng)變動電磁波發(fā)射的位置和方向。4.2測流斷面4.2.1測流斷面測量宜在流速測驗(yàn)前完成，并符合河流流量測驗(yàn)規(guī)范GB50179相關(guān)要求。4.2.2無法靠近的測流斷面可采用測距儀結(jié)合估測的方法計(jì)算測流斷面面積。4.3水位觀測4.3.1水位平穩(wěn)或變化緩慢，可在測速起止時間各觀測一次，取平均值作為相應(yīng)水位值。4.3.2水位變化急劇，應(yīng)增加測次，以測得完整的水位變化過程，然后計(jì)算相應(yīng)水位值。4.4測速點(diǎn)布設(shè)4.4.1測速點(diǎn)應(yīng)能控制測流斷面地形和流速沿測流斷面分布的主要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。4.4.2流量測流斷面內(nèi)的獨(dú)股分流、串溝，應(yīng)布設(shè)測速點(diǎn)。4.4.3測速點(diǎn)位置宜固定，并進(jìn)行標(biāo)記和記錄。4.4.4采用單點(diǎn)測流宜選在中泓位置。5測流方式5.1固定式5.1.1將電磁波流速儀固定安裝于測流斷面測速垂線處，通過測量水面流速，乘以系數(shù)，得出全斷面流量。5.1.2采用固定式流速測驗(yàn)時，可將電磁波流速儀固定安裝在橋梁、水工建筑物、纜道等設(shè)施上，或3T/HBSLXXXX—YYYY在岸邊建設(shè)基座和支架。5.1.3電磁波流速儀固定安裝的位置，觀測角度與水流流向的角度，水平夾角不大于5°,垂直角度40°±5°為宜。5.1.4安裝高度不應(yīng)超過7.0米,使探頭與水面的測距在10.0米以內(nèi)為宜。5.1.5定式電磁波流速儀在安裝完成后，應(yīng)對測驗(yàn)斷面進(jìn)行測量，計(jì)算出水位面積關(guān)系成果表。5.1.6同時應(yīng)安裝風(fēng)力風(fēng)向儀，在使用電磁波流速儀測流時收集風(fēng)力風(fēng)向數(shù)據(jù)。5.1.7在風(fēng)力等級為4，任何風(fēng)向的條件下，不應(yīng)使用電磁波流速儀進(jìn)行觀測。5.1.8排除河流站附近是否有電磁及無線電干擾源。5.2走航式5.2.1由跨河纜道、電磁波流速儀（自動行車）、測流控制器及太陽能供電系統(tǒng)組成；5.2.2跨河纜道的應(yīng)建在最高洪水位以上；5.2.3電磁波流速儀定位于測速垂線的位置時，觀測角度與水流流向的角度，水平夾角應(yīng)為小于3°,垂直角度40°±5°為宜；5.2.4纜道下垂度應(yīng)小于1‰；5.2.5探頭與水面的測距在10.0米以內(nèi)為宜。5.2.6走航式電磁波流速儀在安裝完成后，應(yīng)對測驗(yàn)斷面進(jìn)行測量，計(jì)算出水位面積關(guān)系成果表。5.2.7同時應(yīng)安裝風(fēng)力風(fēng)向儀，在使用電磁波流速儀測流時收集風(fēng)力風(fēng)向數(shù)據(jù)。5.2.8在風(fēng)力等級大于3級時，任何風(fēng)向的條件下，不應(yīng)使用電磁波流速儀進(jìn)行觀測。5.2.9排除河流站附近是否有電磁及無線電干擾源。5.3應(yīng)急監(jiān)測式5.3.1當(dāng)不滿足5.1.2條定點(diǎn)式時，可采用移動式，使用三腳架安裝電磁波流速儀或手持電磁波流速儀測驗(yàn)；5.3.2測驗(yàn)過程中應(yīng)保持儀器穩(wěn)定，對同一斷面不同測點(diǎn)進(jìn)行流速測驗(yàn)時，儀器測量與水流垂直角應(yīng)保持固定；5.3.3測驗(yàn)時儀器高度滿足儀器說明書有效測程的要求，宜小于10.0m；5.3.4單點(diǎn)單次測流歷時不應(yīng)小于15秒；5.3.5在保證安全的情況下，宜減小儀器測量中心線與水流的水平偏角；5.3.6適用于水文巡測、水文應(yīng)急監(jiān)測。6系數(shù)試驗(yàn)6.1要求6.1.1電磁波流速儀系數(shù)應(yīng)通過試驗(yàn)確定。6.1.2電磁波流速儀系數(shù)試驗(yàn)可采用代表垂線法、直接比測法或綜合比測法，比測時應(yīng)記錄風(fēng)速風(fēng)向，天氣情況。6.1.3電磁波流速儀系數(shù)試驗(yàn)應(yīng)在斷面上不同測點(diǎn)、在不同流速段進(jìn)行。系數(shù)試驗(yàn)應(yīng)包含中、高流速4T/HBSLXXXX—YYYY6.2方法6.2.1代表垂線法代表垂線法試驗(yàn)應(yīng)符合下列要求：a）根據(jù)轉(zhuǎn)子流速儀實(shí)測流量資料，分析建立垂線平均流速和斷面平均流速關(guān)系；b）選用其中一條或幾條垂線平均流速和斷面平均流速關(guān)系穩(wěn)定的垂線作為代表垂線；c）在代表垂線上采用轉(zhuǎn)子式流速儀施測垂線平均流速，同時采用電磁波流速儀施測該垂線水面流速；d）垂線平均流速除以電磁波流速儀實(shí)測水面流速，計(jì)算出該垂線流速系數(shù)；e）應(yīng)按中、高水位，分別比測出中、高水垂線流速系數(shù)；f）中、高水位代表垂線位置發(fā)生變化時，應(yīng)重新比測，得出垂線流速系數(shù)；g）應(yīng)同時觀測風(fēng)向、風(fēng)速、天氣狀況；h）固定式安裝電磁波流速儀，宜采用代表垂線法試驗(yàn)電磁波流速儀系數(shù)。6.2.2直接比測法直接比測法試驗(yàn)應(yīng)符合下列要求：a）根據(jù)測驗(yàn)斷面水面寬度及河底轉(zhuǎn)折變化情況，合理布設(shè)測速測深垂線；b）采用轉(zhuǎn)子式流速儀施測垂線平均流速，同時采用電磁波流速儀施測該垂線水面流速；c）垂線平均流速除以電磁波流速儀實(shí)測水面流速，計(jì)算出該垂線流速系數(shù)；d）每條垂線宜固定，且應(yīng)按中、高水位，分別比測出中、高水垂線流速系數(shù)；e）應(yīng)同時觀測風(fēng)向、風(fēng)速、天氣狀況。6.2.3綜合比測法綜合比測法試驗(yàn)應(yīng)符合下列要求：a）采用轉(zhuǎn)子式流速儀或采用聲學(xué)多普勒流速儀（ADCP）實(shí)測斷面流量；b）根據(jù)測驗(yàn)斷面水面寬度及河底轉(zhuǎn)折變化情況，合理布設(shè)測速垂線及測深垂線；c）采用電磁波流速儀在布設(shè)的垂線上施測水面流速，以電磁波流速儀測得水面流速為虛流速，與斷面面積相乘，計(jì)算出電磁波流速儀虛流量；d）轉(zhuǎn)子式流速儀或聲學(xué)多普勒流速儀（ADCP）實(shí)測斷面流量除以電磁波流速儀虛流量，得出電磁波流速儀全斷面綜合系數(shù)(以下簡稱電磁波流速儀系數(shù))；e）應(yīng)同時觀測風(fēng)向、風(fēng)速、天氣狀況；f）不同的測驗(yàn)斷面，應(yīng)做系數(shù)試驗(yàn)，獲得該斷面電磁波流速儀系數(shù)；g）同一測驗(yàn)斷面的系數(shù)試驗(yàn)，應(yīng)包含中、高水，不同流速段。6.3報(bào)告比測分析報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容：a）測驗(yàn)河段水文特性；b）測站特征等測站基本概況；c）試驗(yàn)內(nèi)容與資料收集方法；d）流量測驗(yàn)參數(shù)設(shè)置；f）誤差分析；g）存在問題與解決辦法；h）申報(bào)使用范圍、方式方法；5T/HBSLXXXX—YYYYi）質(zhì)量保證措施。7流速測驗(yàn)7.1斷面選擇宜將測流斷面設(shè)在無水草、無亂石突出、河底較平整、縱向底坡較均勻的順直河段。根據(jù)儀器有效測程的要求，保證精度前提下，選擇合適的測量位置。7.2測速7.2.1電磁波流速儀測速時，應(yīng)在儀器測速范圍和有效測程內(nèi)使用。7.2.2在測驗(yàn)前應(yīng)對儀器自檢，測試傳感器和電池，查看儀器是否正常工作，檢查儀器參數(shù)設(shè)置，通過測試后方可進(jìn)行流速測驗(yàn)。7.2.3通過調(diào)整儀器位置和高度，保證儀器觀測垂直角和水平角符合要求。7.2.4定點(diǎn)式測驗(yàn)時，在儀器運(yùn)行中，確保電磁波流速儀穩(wěn)固，使發(fā)射器始終指向水面同一位置。7.2.5移動式測驗(yàn)時，減小發(fā)射器與水流流向偏離角度，同時測出偏離角，進(jìn)行流速修正。7.2.6流速測驗(yàn)時，應(yīng)觀測風(fēng)速、風(fēng)向。7.2.7每個測驗(yàn)點(diǎn)測速歷時不少于30秒。7.2.8流速波動值超過儀器規(guī)定時，應(yīng)進(jìn)行復(fù)測。8流量測驗(yàn)與計(jì)算8.1斷面采用8.2垂線布設(shè)8.2.1采用代表垂線法測流的測站，垂線數(shù)量及位置布設(shè)根據(jù)分析確定。8.2.2采用多垂線測流的測站，電磁波流速儀測驗(yàn)的測速垂線布設(shè)應(yīng)符合GB50179的規(guī)定。8.3測驗(yàn)8.3.1當(dāng)施測斷面較寬時，可采用多臺儀器同步測驗(yàn)。8.3.2采用代表垂線法測流的測站，電磁波流速儀實(shí)測水面流速乘以代表垂線流速系數(shù)，得到垂線平均流速，再將代表垂線平均流速推算斷面平均流速計(jì)算流量。8.3.3采用多垂線測流的測站，根據(jù)電磁波流速儀測的水面流速計(jì)算出斷面虛流量，斷面虛流量乘以電磁波流速儀系數(shù)得到斷面流量。8.3.4對天氣現(xiàn)象、漂浮物、風(fēng)浪、流向、死水區(qū)域及測驗(yàn)河段上下游附近的漫灘、分流、河岸決口、冰壩、冰塞等情況均應(yīng)進(jìn)行觀測和記錄。8.4流量計(jì)算8.4.1部分面積計(jì)算以測速或測深點(diǎn)水深垂線為分界，將過水測驗(yàn)斷面劃分為若干部分，按公式計(jì)算部分面積。部分面6T/HBSLXXXX—YYYYAi=[d(i-1)+di]÷2×bi……（1）式中：Ai——第i部分面積（m2）i——測速垂線或測深垂線序號，i=1，2，…，n；di——第i條垂線的實(shí)際水深（m當(dāng)測深測速沒有同時進(jìn)行時，可按應(yīng)用水深計(jì)算；8.4.2部分虛流速計(jì)算兩測速點(diǎn)水深垂線間部分面積的虛流速按公式（2）計(jì)算:Vi=[Vm(i-1)+Vmi]÷2……（2）式中：Vi——第i部分?jǐn)嗝嫫骄摿魉伲╩/s）岸邊或死水邊的部分虛流速按公式（3）、（4）計(jì)算:V1=a×Vm1 Vn=a×Vm(n-1) 式中：a：岸邊流速系數(shù)，可參照表1取值。表1岸邊流速系數(shù)a岸邊情況水深均勻地變淺至零的斜坡岸邊陡岸邊不平整光滑死水與流水交界處的死水邊8.4.3虛流量計(jì)算部分虛流量按公式（5）計(jì)算：qi=Vi×Ai 全斷面虛流量按公式（6）計(jì)算：Qfi……（6）8.4.4測驗(yàn)斷面流量計(jì)算測驗(yàn)全斷面流量按公式（7）計(jì)算：Q=K×Qf 式中：K——電磁波流速儀系數(shù)，取值范圍：0.60~0.85；由試如按中泓測速方法測流，測驗(yàn)斷面流量按公式（8）計(jì)算：7T/HBSLXXXX—YYYYQ=K×A×Vmf……（8）式中：Vmf——實(shí)測中泓虛流速；A——測驗(yàn)斷面總面積；流量計(jì)算完成，填報(bào)電磁波河流流量測驗(yàn)計(jì)算表（參見附錄A）。9誤差來源與誤差控制9.1誤差來源9.1.1測驗(yàn)斷面測量誤差，水位、起點(diǎn)距觀測誤差。9.1.2電磁波流量測驗(yàn)系數(shù)取值誤差。9.1.3水平角設(shè)置、俯角設(shè)置誤差。9.1.4表面流速脈動引起的流速測驗(yàn)誤差。9.1.5在線式流量測驗(yàn)儀器組數(shù)不足。9.1.6測驗(yàn)過程中儀器的震動。9.2誤差控制9.2.1流量測驗(yàn)精度應(yīng)符合GB50179或SL195的規(guī)定。9.2.2水位記錄符合GB/T501389.2.3當(dāng)水面流速小于1.0m/s，無波浪、無漂浮物時，不宜使用；9.2.4受風(fēng)速影響時，流速測驗(yàn)時間應(yīng)適當(dāng)延長。9.2.5當(dāng)風(fēng)速大于等于3級時，不宜測速；風(fēng)力等級判斷依據(jù)GB/T5013