水文測(cè)驗(yàn)的誤差分析及其對(duì)策

汪 晶

(遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺 112000)

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水文測(cè)驗(yàn)的誤差分析及其對(duì)策

汪 晶

(遼寧省鐵嶺水文局，遼寧 鐵嶺 112000)

在進(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)工作過(guò)程中，需要進(jìn)行大量測(cè)量工作，用以完成對(duì)需要使用信息的整理和有效收集?？墒怯捎谀壳拔覈?guó)的科技水平太低，導(dǎo)致很多測(cè)量得出的結(jié)果和實(shí)際的結(jié)果出入比較大，所以就會(huì)產(chǎn)生一些誤差，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確，可是，我們知道，在進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，不可避免的會(huì)產(chǎn)生一些誤差，需要在有效的范圍之內(nèi)控制住誤差，這樣基本上對(duì)檢測(cè)結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生什么影響。針對(duì)上面的說(shuō)法，文章就針對(duì)在水文測(cè)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)的一些誤差來(lái)進(jìn)行分析，同時(shí)針對(duì)這些誤差找到相對(duì)應(yīng)的策略，保證誤差處于不影響結(jié)果的范圍之內(nèi)。

水文測(cè)驗(yàn)；誤差；對(duì)策

在對(duì)水流域中的水資源進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，需要對(duì)水動(dòng)態(tài)發(fā)生的一些改變來(lái)進(jìn)行分析和檢驗(yàn)，我們需要根據(jù)實(shí)際的檢測(cè)數(shù)據(jù)，繪制成表格，嚴(yán)格把握編制中的質(zhì)量，這樣可以在最大的程度上控制檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性可靠性。而且，在我國(guó)，水文測(cè)驗(yàn)是關(guān)系著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要條件，而且這項(xiàng)工作的任務(wù)是非常重要。在進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，哪一方面都是有可能會(huì)產(chǎn)生誤差的，這是由于水流域的可變性是非常大的，這就要求我們?cè)跈z測(cè)的過(guò)程中嚴(yán)格仔細(xì)，盡量縮小誤差的精度，給我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)提供一定的助力。我們要總結(jié)其中容易產(chǎn)生誤差的地方，找出相對(duì)應(yīng)的措施來(lái)解決其中的問(wèn)題。

1 誤差理論

對(duì)誤差進(jìn)行理論研究，發(fā)現(xiàn)其歷史悠久，人們對(duì)其也相對(duì)比較了解。然而，經(jīng)過(guò)深刻的探究不難發(fā)現(xiàn)，之前對(duì)于誤差的定義在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在著一定的缺陷，從而造成了在不同領(lǐng)域當(dāng)中人們對(duì)于它的理解和認(rèn)識(shí)各不相同，嚴(yán)重的可能會(huì)出現(xiàn)十分低級(jí)的問(wèn)題?，F(xiàn)階段，在《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》JJF1001—1998以及《VIM》當(dāng)中，關(guān)于誤差有了新的描述：測(cè)出來(lái)的真實(shí)結(jié)果和測(cè)量的真值進(jìn)行相減。另外，如果一定要和相對(duì)誤差進(jìn)行區(qū)分的話，在部分情況下能夠稱其為絕對(duì)真值。另外因?yàn)槠湔嬷档慕Y(jié)果具有不確定的性質(zhì)，在具體應(yīng)用的過(guò)程中通常采用約定真值。在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中，誤差是真實(shí)的存在的。然而在具體應(yīng)用的時(shí)候，一般情況下，對(duì)于真值的結(jié)果我們通常不太確定，所以很難清楚的了解到誤差。另外，在誤差的具體應(yīng)用過(guò)程中，一定要將不確定度以及誤差兩個(gè)概念區(qū)分開來(lái)。不管測(cè)量過(guò)程以及條件是怎么樣的，如果測(cè)量結(jié)果一樣，那么所產(chǎn)生的誤差也是一樣的；但是如果出現(xiàn)重復(fù)的時(shí)候，也會(huì)產(chǎn)生不同結(jié)果出現(xiàn)相同確定度的情況。

2 在水文測(cè)驗(yàn)中的新問(wèn)題

2.1 水文要素發(fā)生改變

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷前進(jìn)和發(fā)展，水利工程的建設(shè)項(xiàng)目也是越來(lái)越多，其中用于抗洪的措施也是隨之增長(zhǎng)，我們?cè)谶M(jìn)行水土保持以及地下開采的時(shí)候就會(huì)使得水文要素中的規(guī)律發(fā)生相應(yīng)的改變。而水文要素的改變的原因是由于等級(jí)相同的水流量其中的流速的變化而發(fā)生變化，也會(huì)隨著閘門中水量的變化而發(fā)生改變。而水文要素一旦發(fā)生變化，檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)程度就會(huì)降低。

2.2 水文測(cè)驗(yàn)中的誤差表示問(wèn)題

在水文檢測(cè)的過(guò)程中，誤差的現(xiàn)象經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)，我們針對(duì)出現(xiàn)的誤差，需要總結(jié)其中出現(xiàn)誤差的因素是什么。在總結(jié)中，我們發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生誤差的因素之一是制定的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)了問(wèn)題。因?yàn)橐?guī)范標(biāo)準(zhǔn)不同，所以產(chǎn)生的誤差標(biāo)準(zhǔn)也是不盡相同的。打個(gè)比方來(lái)說(shuō)，在對(duì)流速進(jìn)行測(cè)定的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生兩部分的誤差，一個(gè)是系統(tǒng)誤差，還有一個(gè)就是隨機(jī)產(chǎn)生的誤差，同時(shí)在測(cè)量的過(guò)程中，約定的真值不會(huì)在一定的范圍內(nèi)得到確定，時(shí)間限制也會(huì)使得水文測(cè)量產(chǎn)生誤差。我們的誤差結(jié)果并不是由一種因素造成的，我們要總結(jié)其中產(chǎn)生誤差因素的原因，爭(zhēng)取找出相對(duì)應(yīng)的策略。

3 水文測(cè)驗(yàn)的誤差分析及其對(duì)策

3.1 隨機(jī)誤差

我們目前所說(shuō)的隨機(jī)誤差指的就是在一次又一次的水文實(shí)驗(yàn)以及檢測(cè)過(guò)程中，同一被檢量的無(wú)限次測(cè)試結(jié)果的平均值與測(cè)驗(yàn)結(jié)果的差值。而我們?cè)趯?shí)際的操作過(guò)程中，測(cè)量需要進(jìn)行重復(fù)性的檢測(cè)只能是在有限次的范圍內(nèi)進(jìn)行，所以我們?cè)诶碚撋袭a(chǎn)生的誤差指的就是檢測(cè)結(jié)果中的一個(gè)通常誤差值，而產(chǎn)生隨即誤差的原因是由于很多時(shí)空的變化而發(fā)生變化的，這種時(shí)空發(fā)生的改變也被稱之為隨機(jī)效應(yīng)。再通常情況下，隨機(jī)誤差產(chǎn)生的公式(1)是：

隨機(jī)誤差 =y∞- yi (1)式中：

被測(cè)量 Y 的某一個(gè)測(cè)量結(jié)果指的是yi ，重復(fù)性條件下無(wú)限多次的測(cè)量結(jié)果的平均值指的就是y∞ 。我們?cè)谶@里可以非常明顯的看到，因?yàn)閥i 是等于真值，代數(shù)和y∞系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差等于真值和系統(tǒng)誤差的代數(shù)和。零度的隨機(jī)誤差指的就是y∞ 。隨機(jī)誤差隨各種測(cè)量結(jié)果的變化而變化，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)果的出現(xiàn)顯示不同；隨機(jī)誤差的大小與各測(cè)試結(jié)果有關(guān)，一般都是不適用的；而產(chǎn)生的隨機(jī)誤差分為正或負(fù)；無(wú)限多體積測(cè)量結(jié)果的隨機(jī)誤差的代數(shù)，并期望為零。

3.2 對(duì)于測(cè)試實(shí)驗(yàn)流量以及水流速度之間的誤差

比較普通的流速測(cè)試儀器對(duì)水的流量以及水流速度之間的測(cè)量失誤，主要的包涵下面的這些方面：流量速度測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候主要使用不同水層測(cè)量速度的情況下使用垂線也不同，時(shí)間不夠就會(huì)造成水流速度的跳動(dòng)造成整個(gè)水流速度測(cè)量出現(xiàn)錯(cuò)誤情況；比較普通的的流量測(cè)速一起擁有的率定失誤導(dǎo)致的水流測(cè)速測(cè)量的失誤，有關(guān)某一些測(cè)量水流斷面中所需要的垂線設(shè)定數(shù)量比較少造成了測(cè)量的誤差；一般情況下，測(cè)速的垂線如果比較少的設(shè)置了測(cè)試的低點(diǎn)就會(huì)造成所有的平均數(shù)值計(jì)算工作出現(xiàn)誤差；測(cè)速度的斷面的水量觀測(cè)出現(xiàn)誤差；不同的測(cè)量水流速度的垂線根據(jù)不同層測(cè)的使用觀測(cè)時(shí)間不同就會(huì)導(dǎo)致在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的水流量水的速度計(jì)算數(shù)值出現(xiàn)錯(cuò)誤；測(cè)量速度的同時(shí)水流水穩(wěn)以及水的回流都會(huì)導(dǎo)致測(cè)驗(yàn)工作出現(xiàn)一定的錯(cuò)誤。

3.3 人為原因引起的水文誤差

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度是非?？斓模诎l(fā)展的過(guò)程中，對(duì)于自然界的破壞也是越來(lái)越嚴(yán)重，而有的國(guó)家是以犧牲環(huán)境為代價(jià)來(lái)加快國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度。本文所得認(rèn)為破壞因素指的就是在進(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)中水環(huán)境產(chǎn)生的人為破壞，這是由于人們?cè)谒臋z驗(yàn)和測(cè)試中，對(duì)于水資源的破壞，造成水源污染，流域垃圾的堵塞使得我們檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差，而我們的工作人員針對(duì)這種情況一般情況下是無(wú)能為力的，無(wú)法掌握其中的規(guī)律，增加了水文檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)的難度。我們需要根據(jù)河道的特點(diǎn)，以及每一個(gè)季節(jié)的特性來(lái)進(jìn)行分析，運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)，就比如說(shuō)利用多媒體技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展來(lái)改變水文測(cè)驗(yàn)的難題，保證報(bào)告的準(zhǔn)確性。

3.4 方法誤差

方法誤差是水文監(jiān)測(cè)誤差中的一種，在水文檢測(cè)中常常使用這種誤差方法，但是因?yàn)橛^測(cè)的方法不準(zhǔn)確，不能夠達(dá)到當(dāng)前誤差的觀測(cè)要求，又例如在某一個(gè)時(shí)間段以內(nèi)，對(duì)指定的區(qū)域進(jìn)行具體的觀測(cè)跟分析，由于水位和流量都要求觀測(cè)它們的瞬時(shí)值，因此必須仔細(xì)認(rèn)真、嚴(yán)禁以待的觀察流量在此水位的各種變化?；诖?，這就必須要求在水文檢測(cè)試驗(yàn)中，要分時(shí)間段的對(duì)某一處的水域進(jìn)行有效的、不間斷的觀測(cè)，要求其檢測(cè)值也要在某一個(gè)時(shí)間段以內(nèi)，通過(guò)觀察，得出最科學(xué)合理的數(shù)值，最終得出水位的平均值。在觀測(cè)的過(guò)程之中，要保證結(jié)果的精密性和準(zhǔn)確性，就必須選擇最為合適的環(huán)境來(lái)進(jìn)行觀測(cè)，要不然就會(huì)影響檢測(cè)的真是性，也會(huì)對(duì)結(jié)果造成一定的誤差，甚至還會(huì)對(duì)檢測(cè)的儀器帶來(lái)?yè)p害，從而造成不必要遠(yuǎn)材料的損失。這就要求我們?cè)谟^察的過(guò)程之中，應(yīng)該提升工作人員的人為素質(zhì)，應(yīng)用相應(yīng)的手段來(lái)對(duì)觀察得環(huán)境進(jìn)行一些列的優(yōu)化措施。例如：通過(guò)遮陽(yáng)傘以及其他適當(dāng)?shù)墓ぞ邅?lái)軟化及降低因?yàn)樘?yáng)光反射所造成的誤差因素。

3.5 模型誤差

我們?cè)谶M(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)中，還會(huì)遇到模型誤差這種因素的影響，我們使用的數(shù)字模型是建立在傳統(tǒng)模型基礎(chǔ)之上的，我們要結(jié)合其中模型出現(xiàn)的特點(diǎn)，逐漸進(jìn)行概化，這樣的操作過(guò)程就會(huì)出現(xiàn)模型誤差。就比如說(shuō)，我們?cè)趯?duì)某一段河流的流量進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，在對(duì)深垂線的不規(guī)則河床進(jìn)行計(jì)算時(shí)，基本上會(huì)忽略這一點(diǎn)，按照河流是直線走向來(lái)計(jì)算，這就很容易產(chǎn)生誤差。還有一點(diǎn)就是誤差設(shè)備，誤差設(shè)備出現(xiàn)誤差的原因基本上都在于自身，我們要保證檢測(cè)設(shè)備在進(jìn)行使用之前是進(jìn)故宮維護(hù)、保養(yǎng)還有校驗(yàn)，我們要從源頭上減少誤差，把設(shè)備本身會(huì)產(chǎn)生的誤差因素降低到最低。

3.6 測(cè)驗(yàn)技術(shù)誤差

目前我國(guó)的水污染現(xiàn)象是越來(lái)越嚴(yán)重 ，在進(jìn)行水污染治理的時(shí)候，所需要的技術(shù)要求也是越來(lái)越高，我們的工作人員不僅需要對(duì)使用的設(shè)備熟練掌握，還要對(duì)超聲波水位計(jì)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等很多的先進(jìn)技術(shù)來(lái)保證水人檢測(cè)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，我們需要很據(jù)實(shí)際的情況對(duì)應(yīng)使用的技術(shù)。二十世紀(jì)八十年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展成熟，水文報(bào)告基本上都是智能化、數(shù)字化的方向發(fā)展，基本上告別了手寫數(shù)據(jù)整理。所以我們的工作人員要對(duì)目前的先進(jìn)技術(shù)熟練掌握，不斷改善系統(tǒng)的性能，改變固態(tài)系統(tǒng)的存儲(chǔ)量，把數(shù)據(jù)的整理提升到最佳，降級(jí)產(chǎn)生誤差的因素，使得水文檢測(cè)的結(jié)果準(zhǔn)確有效。

3.7 檢測(cè)設(shè)備的誤差

在水文檢測(cè)中，檢測(cè)設(shè)備的好壞會(huì)直接影響到檢測(cè)的結(jié)果，然而設(shè)備使用的時(shí)間長(zhǎng)了，常常會(huì)出現(xiàn)設(shè)備老化的情況，因此就會(huì)出現(xiàn)故障，我們就應(yīng)該加強(qiáng)設(shè)備的管理，應(yīng)該增加設(shè)備的研發(fā)、購(gòu)買以及維護(hù)方面的費(fèi)用，制定出合理的設(shè)備運(yùn)行的管理方法，加強(qiáng)運(yùn)行的措施，要不定期的對(duì)水文的設(shè)備進(jìn)行維護(hù)以及安全方面的檢查。對(duì)于已經(jīng)老化的設(shè)備要提早淘汰，對(duì)設(shè)備進(jìn)行跟新?lián)Q代，這是保障監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確無(wú)誤的最基本的條件之一。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合上面的說(shuō)法，國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是受到水文測(cè)驗(yàn)工作極大影響的，我們的工作人員身上肩負(fù)著艱巨的任務(wù)和重?fù)?dān)，因此，要保證工作人員保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，提高自身的素質(zhì)和技能，在進(jìn)行水文測(cè)驗(yàn)的工作中發(fā)揮出自身的優(yōu)勢(shì)沒(méi)解決其中產(chǎn)生的誤差，把誤差控制在有效的范圍之內(nèi)，給我們的國(guó)家和人們帶來(lái)福利。針對(duì)目前國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀，水文測(cè)驗(yàn)工作所處的位置是十分重要的，要堅(jiān)持以人為本，貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，保證經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度不受影響。

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1004-1184(2016)06-0220-02

2016-06-21

汪晶(1981-)，女，遼寧鐵嶺人，工程師，主要從事水文水資源監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)和管理工作。