水文流量測(cè)驗(yàn)水深測(cè)量誤差實(shí)例分析

黃琦 胡艷嬌 田長(zhǎng)濤

摘 要：文章根據(jù)采用低水測(cè)深桿法測(cè)流時(shí)觀讀水深讀數(shù)方式的不同，對(duì)流量測(cè)驗(yàn)精度產(chǎn)生的影響進(jìn)行了分析。經(jīng)實(shí)例數(shù)據(jù)分析論證表明，不正確的觀讀方法會(huì)對(duì)流量資料精度產(chǎn)生明顯影響。無(wú)論是在測(cè)深桿迎水面和背水面觀讀數(shù)據(jù)均是錯(cuò)誤的測(cè)驗(yàn)方式，都會(huì)給流量測(cè)驗(yàn)帶來(lái)較大誤差，長(zhǎng)系列資料因觀測(cè)方式的錯(cuò)誤會(huì)引起水位～流量關(guān)系曲線明顯偏離，降低了流量資料成果精度。文中針對(duì)讀數(shù)誤差來(lái)源，提出了具體改進(jìn)建議。

關(guān)鍵詞：流量測(cè)驗(yàn)；水深觀讀；測(cè)深桿；斷面面積；精度檢驗(yàn)

中圖分類號(hào)：P332 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）21-0054-02

Abstract： In this paper， the influence on the accuracy of flow measurement is analyzed according to the different reading methods of viewing water depth when using low water bathymetric rod method. The analysis and demonstration of the example data shows that the incorrect reading method will have a significant impact on the accuracy of the flow data. Whether it is the wrong test method to read the data on the water surface and the back water surface of the bathymetric rod， it will bring great error to the discharge test. Due to the error of the observation mode， the long series of data will cause the water level-discharge relationship curve to deviate obviously. The accuracy of flow data is reduced. Finally， some suggestions for improvement are put forward according to the source of reading error.

Keywords： flow test； bathymetric reading； bathymetric rod； cross-section area； accuracy test

1 概述

流域水資源數(shù)據(jù)是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展建設(shè)的重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之一，其中流量資料屬非常重要水文數(shù)據(jù)。資料系列的精度質(zhì)量直接影響到涉水工程設(shè)施的設(shè)計(jì)和穩(wěn)健運(yùn)行效果。影響流量資料質(zhì)量的因素較多，既有測(cè)驗(yàn)因素也有整編方法和數(shù)據(jù)加工處理精細(xì)化水平的影響，但隨著信息化資料整編手段的普及，流量資料加工處理的精度日益提高，目前流量資料誤差主要以測(cè)驗(yàn)誤差影響為主。

河道流量計(jì)算公式為Q=A×V，式中A為面積（等于斷面平均水深與水面寬的乘積），V為斷面平均流速，因此流量誤差主要受面積和流速影響。

2 水深測(cè)量誤差對(duì)流量的影響

流量測(cè)驗(yàn)斷面面積由若干部份面積累加得出，部分面積由部份平均水深與測(cè)深垂線間距乘積得出。測(cè)深垂線間距一般固定不變的，誤差可以忽略，面積測(cè)量誤差主要體現(xiàn)在水深測(cè)量上。測(cè)深桿測(cè)流時(shí)讀數(shù)誤差經(jīng)常出現(xiàn)在觀讀誤差方面。利用測(cè)深桿讀取水深的正確方法是沿水流垂直方向讀取測(cè)深桿側(cè)面水流切線出的水深值，而不是讀取測(cè)深桿迎水面和背水面的讀數(shù)。否則迎水面雍水會(huì)使觀讀水深高于正常值，背水面渦流導(dǎo)致觀讀值低于正常值。水深觀讀誤差會(huì)引起流速儀入水深度，會(huì)產(chǎn)生流速測(cè)量誤差。所以說(shuō)水深觀測(cè)誤差會(huì)同時(shí)產(chǎn)生面積和流速計(jì)算誤差，共同影響流量計(jì)算精度。

2.1 水深測(cè)量誤差對(duì)流量成果影響實(shí)例數(shù)據(jù)分析

選擇某一流域水文斷面，測(cè)驗(yàn)方式采用測(cè)深桿（圓柱形）涉水施測(cè)法測(cè)取流量。斷面測(cè)速垂線采用一點(diǎn)法施測(cè)，流速儀入水深度為0.6h測(cè)。本次試驗(yàn)采用10個(gè)測(cè)次資料，實(shí)測(cè)水深分別采用測(cè)深桿入水后迎水面、背水面和側(cè)面實(shí)際接觸水面的讀數(shù)，每測(cè)次讀取3組數(shù)據(jù)，以側(cè)面觀讀值作為正常值，見(jiàn)表1。

2.2 誤差分析

由表1可見(jiàn)，測(cè)深桿迎水面觀讀的測(cè)驗(yàn)誤差會(huì)使斷面面積計(jì)算值增大，流速計(jì)算值減??；背水面反之。面積和流速計(jì)算誤差會(huì)影響流量的計(jì)算精度。由圖1可見(jiàn)，迎水側(cè)和背水側(cè)的測(cè)點(diǎn)形成的關(guān)系線分別分布在標(biāo)準(zhǔn)曲線的兩側(cè)，既迎水側(cè)曲線偏左，流量偏小；背水側(cè)曲線偏右，流量偏大。

采用t檢驗(yàn)法，a=0.05檢驗(yàn)2條曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線的偏離程度。計(jì)算公式為t= ，式中x1為標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)點(diǎn)對(duì)關(guān)系線的偏離值，x2為檢驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線的偏離值，？滋1，？滋2為兩組系列數(shù)據(jù)的均值，s ，s 為x1、x2的方差，n1、n2為數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。經(jīng)計(jì)算，t迎水側(cè)曲線=2.50，因|t|>臨界值t（1-a/2）=2.10，所以迎水側(cè)流量曲線沒(méi)有通過(guò)t檢驗(yàn)。t背水側(cè)曲線=83.3，因|t|>臨界值t（1-a/2）=2.10，所以背水側(cè)流量曲線也沒(méi)有通過(guò)t檢驗(yàn)，說(shuō)明這兩個(gè)系列的數(shù)據(jù)不能參與流量資料定線整編。采用迎水側(cè)曲線推求6月份地表水資源量為101.3萬(wàn)m3，小于實(shí)際水量20.8萬(wàn)m3，采用背水側(cè)曲線推求5月份地表水資源量為151.4萬(wàn)m3，大于實(shí)際水量30.3萬(wàn)m3?？梢?jiàn)，水位～流量關(guān)系線的系統(tǒng)偏離會(huì)引起較大的流量計(jì)算誤差。

3 結(jié)束語(yǔ)

流量測(cè)驗(yàn)誤差受面積和流速測(cè)量誤差的共同影響，而水深測(cè)量誤差可同時(shí)引起面積和流速的計(jì)算精度。觀讀測(cè)深桿迎水側(cè)和背水側(cè)水深讀數(shù)是一種習(xí)慣現(xiàn)象，但這會(huì)帶來(lái)明顯觀測(cè)誤差，實(shí)際觀測(cè)時(shí)盡可能讀取測(cè)深桿側(cè)面水流切線處讀數(shù)。再就是測(cè)深桿外形盡可能改為流線型，可以減小阻水和漩渦影響，測(cè)深時(shí)也要避免在水流湍急處，應(yīng)選擇相對(duì)平緩處施測(cè)，便于減少測(cè)深誤差對(duì)流量精度的影響。

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