从水位到流量：雷达水文监测站如何实现一站式精准测报

水是生命之源，也是重要的经济资源和生态要素。然而，水旱灾害（如洪水、内涝、干旱）一直是人类面临的主要自然灾害，对人民生命财产安全和经济社会发展构成严重威胁。因此，对江河、湖泊、水库等水体的水文要素（如水位、流速、流量、降雨量等）进行精准、实时、连续的监测，是防汛抗旱、水资源管理、水环境保护和水利工程建设的基础。

雷达水文监测站是一种利用雷达技术对水文要素进行远程、非接触、自动化监测的集成化设备。由雷达传感器（核心）、数据采集器、供电系统（太阳能电池板+蓄电池）、通信模块（4G/5G/NB-IoT等）和安装立杆组成。

水位监测采用调频连续波（FMCW）雷达原理。雷达天线向水面发射一束频率连续变化的微波，波遇到水面后反射回来被天线接收。由于电磁波在空气中的传播速度是已知的，通过计算发射波与接收波之间的频率差，就可以精确计算出雷达天线与水面的距离。已知天线的高程，减去这个距离，就得到了水位值。

流速监测采用多普勒雷达原理。雷达向水面发射特定频率的微波，当波接触到流动的水面（特别是含有漂浮物或微小波纹的表面）时，反射回来的波频率会发生改变（多普勒效应）。通过分析频率的变化量（多普勒频移），就可以计算出水流的表面流速。

雷达水文站将水位雷达和流速雷达集成在一起。系统通过水位数据计算出过水断面面积，再结合测量的表面流速，通过内置的水力学模型（如指数法、流速-面积法等）自动计算出实时流量。

设备还能配置雷达雨量计，通过雷达波扫描降雨的滴谱来反演降雨强度和累积雨量，比传统机械式雨量筒更不易堵塞。

相比传统监测方式，雷达水文监测站的优势非常突出：

不与水体直接接触，彻底避免了泥沙、漂浮物、腐蚀、冰冻等环境影响，寿命更长，稳定性高。

只需在岸上找一个稳固的安装点（如桥梁、岸坡），无需水下施工，大大降低了建设成本和维护风险。

测量速度快，可达到秒级甚至毫秒级的数据刷新，能够捕捉水位的瞬时变化和洪峰的快速演进。

 一站多用，可同时监测水位、流速、流量、雨量等多种参数，提供更全面的水文信息。

全电子式工作，无机械磨损，适合在恶劣环境和无人值守站点长期工作。