如何用雷达流量计监测山洪灾害?

2023年02月09日 14:23

  摘要:随着社会的发展,现代化的建设需求越来越大,同时人们对环境的要求也越来越高。

  为了应对全球气候变化,国家将生态文明建设提到了新高度,并把绿色、低碳发展作为经济发展的重要战略方针之一。

  在此背景下,雷达流量计作为一种新型传感器应用于水文领域。

  雷达流量计是一种测量水流量的计量仪器,通过测量水流量可反映出河流的流速、流量及其他水文特征值等。

  一、雷达流量计的基本原理

  当电磁波以恒定速度在水中流动时,则水的运动是一种多普勒现象。

  用接收天线将电磁波的回波信号接收并进行处理,得到雷达回波图,其所包含的信息包括:(1)水流动方向;(2)流速;(3)流向;(4)多普勒频移。

  在雷达流量计中,根据多普勒效应原理,利用雷达天线对水流动状态进行测量,当水流量大于所对应的多普勒频移时,可获得相应量的水流量值。

  雷达流量计的工作原理是根据流体在电场中运动时电磁波通过传播介质而引起电磁波能量变化从而导致传播距离变化来测量流体流量。

  雷达流量计能够准确地测出河流平均流速,同时它还具有测量精度高、抗电磁干扰能力强、测量范围宽和重复性好等优点。

  二、工作过程

  当洪水来临时,水位超过了雷达流量计测点的水面高度,洪水的波峰波高将随着流量的增加而增大。

  在水位高度较低时,波峰波高就会降低,当波峰波高降低到一定程度后再增加流量时,就会使原来的水位高度降低而使雷达传感器测出的信号发生了变化。

  同时由于测量点的位置与河道的形状和水深有关,因此在雷达流量计中也是可以根据不同情况来确定测点位置。

  三、安装与调试

  1、安装环境:雷达流量计应安装在无强磁场、强震、强振动等腐蚀性介质和粉尘较多的地方,并要避免雨雪天的使用。

  2、安装方式:雷达流量计可采用水平安装或垂直安装;

  3、调试方法:首先是对天线系统进行校准,使其符合设计要求,然后进行安装调试。

  四、参数设置

  1、频率范围:可设置不同频率(0.1~20 Hz),当采用较高频率时则需用高电平(5~15 KHZ)。

  2、有效波宽:通过改变发射天线与接收天线的间距来调节有效波宽,通常为5~10 KHZ,对于较窄的有效波宽,可采用1~3 KHZ;

  3、雷达天线方向:一般为平行或垂直于发射天线辐射方向;

  4、雷达接收天线方向:一般为正对发射管的侧前方;

  5、雷达收发一体的最大辐射角度一般不超过90°,若采用多部收发一体时,应考虑到其可能引起的测量误差。

  五、结束语

  由于雷达流速计在水文领域具有独特的优势,因此在应用中取得了良好的效果。

  该雷达流速计可用于各种类型河流和流域的水文监测,通过将雷达流速计测量得到的信号与传统测流方法比较,该方法具有测量精度高、适用范围广、数据可靠性高等特点,是解决当前河流水情监测的有效手段之一。

  本文从雷达流量计在水文领域中应用介绍入手,结合具体案例介绍了雷达流量计在我国的实际应用情况。

  目前市场上存在很多种类的雷达流量计在设计和生产过程中,由于技术、工艺条件都有很大区别,导致产品的测量精度也有很大差别。

 

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