近年来，为了实现水利高质量发展目标，水利部提出要构建“天空地一体化”感知监测体系。
其中，水利测雨雷达作为“空基”监测的重要组成内容，在雨水情监测预报“三道防线”中发挥重要作用，推进洪水预报从“地面雨”向“空中雨”转变，实现延长预见期与提高精准度有效统一，赋能水旱灾害防御等水利业务工作。
因此，本文主要介绍水利测雨雷达的工作原理以及分析其在数字孪生水利建设中的应用成效与推广前景。
01 测雨雷达的工作原理
水利测雨雷达主要由天线、天线驱动系统、发射机、接收机、定时器和显示器等几部分组成。
当测雨雷达开始工作时，定时器会按照一定的时间间隔产生脉冲信号送给发射机，发射机随即产生一个持续时间非常短的微波振荡，通过收发开关，由天线向空间发送。
当收发开关接收到这一短暂信号时，会通过视频积分处理器将这一信号放大然后送入显示器中。
由于定时器产生脉冲触发发射机的同时，会将这一信号同步发生给显示器，然后与回波信号到达的时间进行比较，就可以确定被探测物至雷达的距离。
这些反射回来的信号在显示器上表现为亮度不等的区域，即气象回波图。通过这些回波，我们可以实时获取几百公里范围内降水的分布情况和结构信息。
随着信息技术的发展，雷达测雨的结果可以通过计算机进行数据处理，直接打印分区降雨量、绘出降雨量等值线图和雨量累积曲线等，提高判读速度和精度。
影响雷达测雨精度的因素相当复杂，降水粒子的大小和冰雪形式等，都可产生影响。在定量观测上还需设立一定数量的地面观测站进行比测，以率定和验证雷达探测的结果。
02 测雨雷达的应用前景
（机械测雨雷达（左）与相控阵测雨雷达（右））
由于试点较多，这里我们主要介绍河北雄安新区大清河流域应用的效果。
大清河流域2021年共部署了4部测雨雷达，覆盖范围达到了1.8万km²，定期降雨估算时间分辨率为40s,空间分辨率达到了30m。
在海河“23.7”流域性特大洪水期间（2023年7月28日—8月1日）极端降雨过程测雨精度进行评估，结果表明，水利测雨雷达形成的QPE产品对本次强降雨过程降雨量空间分布的描述更精细，其分布特征与雨量站观测的总降雨量空间分布基本一致，说明水利测雨雷达QPE产品可以充分捕捉该平原试点区强降雨的空间分布特征。
（河北大清河流域测雨雷达有效仰角电磁波）
水利测雨雷达作为水利数字孪生雨水情测报的“第一道防线”，能够显著提升流域洪水预报预警的精度和时效性，未来必将在智慧水利建设中发挥更大的作用。
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