密云水庫遙測水位誤差分析

1、密云水庫遙測水位誤差分析專題研討密云水庫遙測水位誤差分析鐘永華潘連和(北京市密云水庫管理處,北京101512)摘要:按照水位觀測標準,選取高,中,低各級人工觀測與遙測的同時間水位資料,各級水位30個測點以上連續(xù)觀測的資料,對密云水庫遙測水位進行了誤差分析.按規(guī)范要求統(tǒng)計了置信水平95%的綜合不確定度及系統(tǒng)誤差,統(tǒng)計分析結(jié)果均符合水位觀測標準(GBJ1389O)對遙測水位比測誤差的控制規(guī)定.關(guān)鍵詞:庫水位遙測;人工觀測對比;誤差分析;密云水庫水庫水位是最基本的水文觀測項目,是推求水庫蓄水量的重要依據(jù).水庫水位資料對水庫的情報預(yù)報,防汛調(diào)度及水資源管理具有重要的意義.1工程情況密云水庫1958年9

2、月動工興建,1959年開始攔洪,1960年建成,校核洪水位158.5m,設(shè)計洪水位157.5m,壩頂高程160m.密云水庫總庫容為43.75億m,是華北地區(qū)最大的水庫.自投入運用蓄水以來,為潮白河流域的防洪和北京市城市供水發(fā)揮了重要作用.2水庫水位觀測現(xiàn)狀密云水庫坐落在燕山南麓密云縣境內(nèi),共有兩條入庫河流分別是潮河和白河.密云水庫水面面積大,校核洪水位對應(yīng)的水面面積達183.7km.為了保證密云水庫的庫水位具有代表性,在白河庫區(qū)和潮河庫區(qū)分別設(shè)立了兩處水位站,計算白河庫區(qū)和潮河庫區(qū)水位的算術(shù)平均值代表密云水庫的合庫水位.白河庫區(qū)及潮河庫區(qū)的水位觀測分別是在白河及潮河主壩前修建水位井,塔岸式的水

3、位觀測平臺,采用懸垂式的水位計進行人工觀測.3水庫水位遙測概況密云水庫水位遙測系統(tǒng)建設(shè)主要經(jīng)歷了以下幾個階段:(1)超短波自動監(jiān)測.密云水庫雨水情超短波自動測報始建于20世紀80年代后期,該項目屬國家"十五"攻關(guān)項目,長江流域委員會水文局自動化研究所受水利部委托研發(fā),密云水庫作為試運行站點,1990年投入運行.1998年北京市防汛辦公室對該系統(tǒng)設(shè)備及中心軟件進行了設(shè)計改造.中繼站在密云水庫后山,所用頻率為228.600MHz和224.050MHz.目前該收稿日期:20110505第一作者簡介:鐘永華(1980一),男,防汛辦副主任,工程師.5O中國防汛抗旱第21卷第5期20

4、11年1O月系統(tǒng)沒有運行.(2)蓋達衛(wèi)星自動監(jiān)測.蓋達衛(wèi)星自動監(jiān)測系統(tǒng)衛(wèi)星信道選用"亞洲二號"通信衛(wèi)星KU波段(12GHz/14GHz)進行組網(wǎng),組網(wǎng)方式是一點對多點的星形衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)管理采用水利部信息中心的主站設(shè)備;衛(wèi)星終端設(shè)備選用以色列Gilat公司的SSA雙向VSAT衛(wèi)星小站設(shè)備,系統(tǒng)采用隨機自報和定時自報的自報工作體制,所有遙測站的衛(wèi)星小站24小時常開機工作.該系統(tǒng)于1999年6月30日建成并投入運行.2005年根據(jù)市防辦的統(tǒng)一規(guī)劃,拆除密云水庫流域蓋達衛(wèi)星遙測站.(3)海事衛(wèi)星自動監(jiān)測.2001年l0月北京市發(fā)展計劃委員會批準密云水庫自動化系統(tǒng)立項建設(shè).

5、其中包括密云水庫水文自動測報子系統(tǒng).該系統(tǒng)以海事衛(wèi)星為數(shù)據(jù)傳輸手段,庫水位遙測采用浮子式水位計.該系統(tǒng)于2003年6月投入試運行.,4水庫遙測水位與人工觀測水位對比分析按照水位觀測標準作為自記水位計的站,分析對比觀測收集的資料應(yīng)包括高,中,低水位級自記與人工觀測的同時間水位資料,其中必須是低,中,高水位級各30個測點以上,最好是連續(xù)觀測的資料;根據(jù)這一點對比資料選取的時段分別為2004年7月l7日至8月17日,2005年7月15日至8月15日,2009年7月3個時段的觀測資料,2009年7月的觀測資料如表l所示.分析時采取摘錄同時間的遙測水位與人工觀測水位值,計算遙測水位與人工水位的絕對誤差.

6、按測驗上劃分的水位級分別計算低,中,高水位級的誤差,其誤差目前主要是按水位觀測標準(規(guī)范)上的第七章水位觀測的不確定度來進行計算其誤差.按照規(guī)范要求主要統(tǒng)計以下兩個指標:專題研討表12009年密云水庫遙測與人工水位對比分析表4.1置信水平95%的綜合不確定度/(一)Jlf一J2Su=2J旦式中,為標準差,為第i次比測絕對誤差,為比測絕對誤差平均值.4.2系統(tǒng)誤差比測水位誤差分析結(jié)果如表2所示.表2誤差分析統(tǒng)計表單位/cm系統(tǒng)誤差的統(tǒng)計值等于絕對誤差的算術(shù)平均值,因此,系統(tǒng)誤差的統(tǒng)計可以采用如下公式:(式中,為第i次遙測水位,為第i次人工觀測水位,為比測次數(shù).5結(jié)語按照水位觀測標準(GBJ13890)對遙測水位比測誤差控制規(guī)定,置信水平95%的綜合不確定度不超過3cm,系統(tǒng)誤差不超過1cm.從誤差分析統(tǒng)計表中可以看出,對比分析的低,中,高各個水位級白河站和潮河站的比測誤差都在規(guī)范規(guī)定的誤差控制范圍內(nèi),可以正式投入使用.參考文獻11水位