基于图像识别技术的河流流量测验方法研究进展

河流流量监测对洪水灾害防治和河流管理具有重要意义,然而传统的接触式方法逐渐难以满足当下测流需求。视觉流量测验方法是一种利用视频图像识别表面流速和计算流量的非接触式流量测验方法,与传统的接触式方法相比具有高智能和低成本的优点,可以实现无人化和规模化推广应用,对现有水文监测技术提供有力支撑与补充。目前已发展出基于粒子图像识别、水流时空影像、概率和变分以及深度学习的多种图像测速算法,方法精度和适应性得到多场景验证,然而图像采集条件、复杂气象和水域环境以及参数的不确定性仍然制约着这项技术的发展。通过总结视觉测流实施过程存在的问题,并对现有方法提出改进需求,为进一步研究和应用提供借鉴。

团体标准《图像识别法河流流量测验规范》(T/CHES 99-2023)贯标说明

本文旨在探讨团体标准《图像识别法河流流量测验规范》(T/CHES 99-2023)对现代水文监测的重要性,分析其引入的必要性,并详细阐述该标准的贯彻实施程序。通过对比传统河流流量测验方法,本文将展示图像识别技术在提高测量精度、效率及自动化水平方面的显著优势。同时,提出一套系统的贯标流程,总结实际贯标经验,指导水文监测部门有效采纳并应用此标准,促进图像识别法河流流量测验的科学化和现代化。

基于云平台的走航式ADCP流量测验方法

针对当前走航式ADCP流量测验中存在的问题和不足,本文阐述了一种解决方法,该方法基于水文监测综合管理平台为现场测验提供云计算和存储,并深度融合走航式ADCP流量测验传统作业模式,可实现测验成果现场自动生成、一键入库、数据自校正、云存储以及实时共享,有助于提高工作效率和成果质量,显著提升应用走航式ADCP流量测验的自动化、网络化、数字化水平,具有较强的实用性和可推广性。

自驱移动雷达在线双向流量测验技术在常州石堰闸的应用

自驱移动雷达波在水文测流中的运用越来越广泛,尤其在山区或航运等条件受限的河道,常规接触式设备难以开展流量测验,可以运用雷达这类非接触式设备开展监测。为了新沟河石堰闸水文站双向流量在线测验,研发流向仪,改造双向流量测验硬件和软件,安装自驱移动雷达在线双向流量监测系统,并开展双向流量测验比测率定,进行运行精度和误差分析。研究成果可为新沟河调度运行以及移动雷达波技术运用提供技术参考。

基于ADCP代表流速法“1+1”的多平台流量测验比测研究

为提高回水项托河段流量测验精度,有力支撑巡测管理,提出了基于ADCP代表流速法“1+1”的多平台流量测验方法,并在汉江中游干流控制站余家湖水文站进行了应用。“1+1”表示水平式ADCP(H-ADCP)和垂直式ADCP(V-ADCP)方法,即通过收集走航式ADCP实测流量成果与同时段H-ADCP、V-ADCP的测验成果,建立实测断面平均流速与H-ADCP代表流速以及V-ADCP代表流速的相关关系。通过比较不同回归方程的计算精度,确定最优回归方程,并对相关关系定线精度进行检验。结果表明:符号检验、适线检验、偏离检验的结果分别为0.45,0.61和0.34,相关关系定线精度符合规范规定要求,说明基于ADCP代表流速法“1+1”的多平台流量测验方法在余家湖水文站的适用性良好,具有一定的推广价值。

声层析技术在感潮河段流量测验的应用研究

为探索声层析技术在西江下游感潮河段流量测验应用的可行性,2022年7月高要水文站引入河流声层析测流系统(RATS)进行实验研究。该文通过分析2023年5月29日至12月15日仪器与常规测流方法的比测成果,建立V_(RATS)与断面平均流速V_(m)线性回归模型;并利用模型推流结果与测站两套H-ADCP推求流量进行精度对比以及与上下游测站水量平衡分析。结果表明:声层析与断面平均流速代—断流速关系可通过3种检验,各项精度指标均达到合理要求,声层析与H-ADCP推求日流量的相对偏差基本维持在±10%之内;在转换潮期,声层析测流系统与H-ADCP相比有更好的准确度和稳定性;上下游水量平衡基本合理。综合分析认为,声层析技术在感潮河段的流量测验应用中能提高复杂河流的流量测验精度,测验数据平稳可信,具备推广应用的技术条件。

洮河碌曲水文站流量测验方案精简分析

提高洮河碌曲水文站流量测验成果精度,缩短测流历时,提高工作效率。2019年6月-2020年10月水文观测资料,对水文站流量测验方案进行精简分析。结果可知:布设5条测速垂线和3条测速垂线两种方案观测时,对获得的39份流量数据分别进行误差分析,得出其系统误差分别为0.03%和-0.1%,均在-2.0%~1%允许范围内,符合规范技术要求,证明两种简测法合理可行,且能保证流量测验精度,两种简测方法可作为碌曲水文站流量日常测流方法。分析结果为提高水文站测验精度,提高观测效率及服务区域防汛抗旱工作提供依据。

水文站流量测验方法研究——以红石咀水文站为例

本文结合红石咀水文站实际案例,在分析常见流量测验方法的基础上,主要对该水文站采用的缆道+流速仪和缆道+声学多普勒流速剖面仪(ADCP)测量方法进行分析研究,通过对两种测验方法过程的详细阐述,从准确性、时间效率以及成本效益方面进行比对分析。研究结果表明,两种测验方法准确性方面差异较小,但缆道+ADCP方式详细缆道+流速仪方式的时间效率更高,且成本控制方面更加突出,具有更好的应用价值。

布泉水文站流量测验单值化分析

根据布泉水文特性,选用该站连续6年实测流量成果资料进行单值化相分析,利用2017—2022年实测流量点子合并定单一曲线,经过三项检验,其精度满足《水文巡测规范》和《水文资料整编规范》要求,流量测验可以优化精减流量测验次数,可以满足于水情预警预报、水文资料整编工作要求,对推进布泉水文站开展巡测式管理及实现在线流量监测具有非常重要的意义。

固定式雷达测流系统在流量测验中的应用

介绍了固定式雷达测流系统在招远水文站的应用情况,分析固定式雷达测流系统与ADCP(走航式声学多普勒剖面流速仪)对比观测数据,得出相关线性关系极显著、定线精度及关系曲线检验均符合有关水文规范要求的数据成果,为解决固定式雷达测流系统在水文监测中的应用以及固定式雷达测流系统的推广提供科学依据。

水文站流量测验代表垂线分析原理及应用

以龙门水文站基上155断面为例,选取该断面1974—2012年约640个实测断面流量测次作为分析数据集,起点距每隔2 m选取一条垂线,对垂线水深和断面平均水深进行线性回归,并计算决定系数和均方误差,用决定系数作为评价指标,优选出最佳代表垂线位置。结果表明:若在龙门站基上155断面起点距分别为54、188 m处设置固定垂线实测流速和水深,使用回归公式来计算流量,则可以达到标准差229 m^3/s、相对标准差5%的估算精度。

二线能坡法流量测验方法探讨

介绍了二线能坡法流量测验方法、基本原理以及相关参数的计算方法;以湖北省高坝洲水文站二线能坡法测流应用为实例,通过水文缆道实测流量成果对比统计分析误差,表明二线能坡法流量测验的各项误差指标均符合规范允许指标。采用能坡法在线测流系统,是解决水流条件复杂或受涉水工程严重影响的河(渠)流量测验理想途径之一。

库姆塔格沙漠水文调查小流量测验及其误差分析

小流量测验是库姆塔格沙漠资源环境本底调查的重要内容。根据库姆塔格沙漠及周边河流泉水野外水文调查(2007-2009),对9条河流泉水16处断面进行了流量测验,分析小流量测验方法及其误差。调查研究表明:(1)库姆塔格沙漠及其周边溪流和泉水枯季径流小,多数河流不适宜用流速仪法实测流量;(2)用V形薄壁堰进行流量测验,其随机不确定度为0.86%,满足水文测验规范要求;小浮标法实测拉配泉流量为(6.086±0.460)m3/h,其中标准不确定度0.460 m3/h,相对标准不确定度为7.56%,小于测验规范允许值。(3)V形薄壁堰和小浮标法施测方便,有一定测流精度,是干旱区野外水文调查的适宜方法。

ADCP多线积深式流量测验技术应用研究

以往ADCP进行河道断面流量测验的应用方式是走航式,多沙河流存在"动底",影响底跟踪应用并给流量测验结果带来较大误差。采用多线积深式流量测验方法,利用ADCP依次对多条垂线进行流速流向、水深测量,测记起点距计算总流量,并在黄河中游吴堡、府谷两站开展了与流速仪法的流量比测试验,对资料进行了分析和评价,说明多线积深式流量测验方法作为低沙、平水期流量测验的一种应用方式,可缩短历时,提高测报技术水平,具有较好的应用前景。

微波流速仪动态积宽式流量测验技术应用研究

目前,黄河水文站测验洪水流量的主要方式是流速仪法和浮标法,需要布设多条垂线进行定点测量,历时长,技术手段落后。采用微波流速仪搭载移动平台连续测量水面流速的方式,以借用断面计算流量,依托吴堡、龙门两水文站的吊箱、铅鱼缆道自动控制平台,开展了与传统流速仪法流量测验方式的对比试验。结果表明:该种流量测验方式可密集获取测验断面的水面流速分布,缩短测验历时,提高洪水流量的自动测报水平,具有推广应用价值。

黄河流域浮标法流量测验误差问题的探讨

从浮标法测验各操作项误差的定性分析入手，利用部分试验资料，针对黄河具体情况，着重对浮标法流量测验中浮标系数和借用断面的误差特性进行了分析。根据分析结果，提出了提高借用断面精度和浮标系数精度的方法以及整编定线时的注意事项，以供多沙河流水文工作者参考。

大样本数据模型方法在中小河流流量测验中的应用

目前大部分中小河流采用传统流量测验方法,如流速仪法、浮标测流法、指标流速法、比降面积法等,这些方法存在投入大、测量过程耗时的问题。结合传统断面流量计算理论和最新表面流速测验技术,提出了通过表面流速、断面水位大样本数据输入,确立河道断面水位-流量关系曲线的方法。该方法可以通过少量实测中高水位、流量数据,基于大样本数据输入模型计算流量,从而快速分析河道水位-流量关系特性,拟合出水位-流量关系曲线。与传统方法相比,该方法减少了拟合水位-流量关系曲线需进行的流量测量工作量,减少了测量过程带来的误差,从而提高了测量精度。该方法的优势体现为操作简单、精度高、成本低。

山东黄河流量测验设备及测验方法变迁

河流流量是描述某河流水文要素的重要参数,也是反映河流水量多少的重要指标。山东黄河流量测验方法自建国以来以流速面积法为主要测验方法,但由于测验设施、设备的不断发展变化,流量测验历时、精度和时效性也不断地发生着变化。本文通过分析山东黄河建国以来流量测验设备的发展变化,阐述科学技术发展及科技创新对水文测报技术发展的重要性。

流速分布规律在横向声学多普勒流量测验系统中的应用

横向声学多普勒剖面流速仪(H-ADCP)因其测验的自动高效和信息传输的快捷在流量测验中得到广泛应用。针对现状代表流速选取存在水文物理含义不明的缺点,根据垂线流速分布理论模型,结合实测垂线流速资料,提出平原区不同类型河道指数、一元多项式流速分布模型,并实际应用于百渎口站H-ADCP测验系统的单断关系率定。应用结果表明:基于指数流速的分布模型能够用于H-ADCP层流速到垂线流速的转化,率定的单断关系精度可靠,为H-ADCP测流系统流速率定单断关系提供新的方法。