水文測驗存在的誤差和對策研究

王慧杰

摘 要：水文測驗情況的不可預(yù)估性決定了誤差的存在，而水文測驗結(jié)果的不精確阻礙了社會的有序發(fā)展，因此，必須采取科學(xué)有效的措施及時降低水文測驗誤差出現(xiàn)的概率，保障我國社會經(jīng)濟又好又快的發(fā)展。本文對水文測驗中存在的誤差和對策進行全方位的分析，以期能在一定程度上為相關(guān)專業(yè)的學(xué)者提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：水文測驗;誤差;對策

中圖分類號：P332 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）02-0078-03

Study on the Errors in Hydrological Testing and the Countermeasures

Abstract： The unpredictability of hydrological test results determines the existence of errors， and the inaccuracy of hydrological test results hinders the orderly development of society. Therefore， scientific and effective measures must be taken to reduce the probability of hydrological test errors in time to ensure the sound and rapid development of social economy in China. This paper made an all-round analysis of the errors and countermeasures in hydrological measurement， in order to provide reference for scholars of relevant specialties to a certain extent.

Keywords： hydrologic test;error;responses

水文測驗是關(guān)系國民經(jīng)濟發(fā)展的重要內(nèi)容，其主要是科學(xué)精準(zhǔn)地檢測與分析我國各個區(qū)域內(nèi)河流水資源產(chǎn)生的動態(tài)變化，同時采集與整理測得的數(shù)據(jù)信息。但是，水文測驗經(jīng)常會因受到各種主觀人為因素與客觀自然因素的干擾而產(chǎn)生“水文測驗誤差”，從而造成所測量的結(jié)果與實際情況嚴(yán)重不符。因此，在水文測驗過程中，相關(guān)水文技術(shù)人員要縮小誤差，進而為我國社會經(jīng)濟的協(xié)調(diào)可持續(xù)健康發(fā)展做出卓越貢獻(xiàn)。

1 水文測驗的重要性與測驗誤差的概念

水文測驗在水利工程建設(shè)管理、水資源保護、抗旱工作與防汛預(yù)測等各個領(lǐng)域都占據(jù)著舉足輕重的地位，這是國家的基礎(chǔ)工作，其旨在分析水資源的變化規(guī)律并為環(huán)境保護提供相應(yīng)的科學(xué)依據(jù)，促進我國水資源實現(xiàn)更加合理、科學(xué)的開發(fā)利用。目前，我國水資源枯竭問題日益嚴(yán)峻，因此，加強水資源的保護和管理尤為重要，而做好水文測驗則成為解決該問題的重中之重。水文測驗是經(jīng)濟社會和水利工作對水文領(lǐng)域提出的新要求，既是水文工作的重要組成部分，又是水文監(jiān)測的延伸，作為水文工作中的一項基本工作，水文測驗的地位和重要性日益突出。

在實際的生產(chǎn)生活中，往往由于認(rèn)知能力和科學(xué)水平的制約，各種測量與試驗得到的數(shù)值與實際之間有出入，這就是所謂的誤差，其始終存在于所有的科學(xué)實驗與測量中。

2 水文測驗工作中的數(shù)據(jù)處理方法

2.1 數(shù)據(jù)輸入與數(shù)據(jù)處理

對各個區(qū)域內(nèi)河流的土壤含水量、降雨蒸發(fā)量、地下水位與水質(zhì)等進行觀測，對得到的水文資料要按照統(tǒng)一的格式與方法加以審核，表格式輸入的數(shù)據(jù)較為直觀、立體且容易校核，所有的數(shù)據(jù)都以字符來讀入，這有利于避免因數(shù)據(jù)錯誤而造成程序終止。在水文大斷面數(shù)據(jù)資料中，起點距數(shù)據(jù)不可能出現(xiàn)后面的數(shù)據(jù)小于前面的數(shù)據(jù)。此外，在日平均流量或者水位資料中，對水文數(shù)據(jù)的有效位數(shù)具有非常嚴(yán)格的規(guī)定。在水文資料整編過程中，計算并打印出標(biāo)準(zhǔn)的水文原始數(shù)據(jù)記錄表格，不僅有利于實現(xiàn)計算微機化操作，還有利于提高資料精度與工作效率，極大地降低水文測驗誤差的產(chǎn)生，進而實現(xiàn)我國社會經(jīng)濟的協(xié)調(diào)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。

2.2 系統(tǒng)誤差處理

對于系統(tǒng)誤差，可以借助修正值對系統(tǒng)誤差進行有限程度的補償。在實際水文測驗工作中，工作人員并不知道所測量的約定真值是多少，更難以在單次流量測驗中進行多次測量。因此，必須嚴(yán)格貫徹執(zhí)行好《河流流量測驗規(guī)范》中的明文條令，往往重復(fù)性條件或復(fù)現(xiàn)性條件下所得出的一些測量結(jié)果中的誤差分量是有分散性的。

3 水文測驗常見誤差分析

各種計量工作中都會涉及誤差的概念。一般的水文檢定工作中，用于測驗的儀器最大允許誤差為其擴張不確定度的7倍左右，但由于真值往往不知道，故誤差無法準(zhǔn)確得到。只要測試誤差在最大允許誤差范圍內(nèi)，結(jié)果就是合格的?，F(xiàn)針對水文測驗誤差中的偽誤差、系統(tǒng)誤差與偶然誤差進行一一闡述。

3.1 偶然誤差

一般情況下，偶然誤差主要有水尺讀取時產(chǎn)生的誤差與回流、風(fēng)浪等引起的誤差。水文測驗工作的內(nèi)容煩瑣復(fù)雜，涉及水位、流沙含量、流速與流量等因素，這些因素會對水文測驗工作質(zhì)量造成不利影響，再加上水文測驗易受惡劣天氣等自然狀況的干擾，因此，難以從根本上確保結(jié)果的客觀性和精準(zhǔn)性。如果在有風(fēng)浪的情況下進行水文測驗，觀測值要精確到厘米級，相鄰水位站的降低程度要不大于20cm。為了使視線與水平面相平，觀測人員一定要下蹲，且水文觀測值要取大于三次波谷與波峰數(shù)據(jù)的平均值。在設(shè)計水尺樁的過程中，還要減少水基面流對其的沖擊，以確保數(shù)據(jù)科學(xué)合理[1]。

3.2 系統(tǒng)誤差

系統(tǒng)誤差的出現(xiàn)原因是水文測驗工作的測量設(shè)備誤差或者是受到測量條件中的某些特定因素的系統(tǒng)性影響。水文測驗的系統(tǒng)誤差主要包括：水準(zhǔn)點、工作水準(zhǔn)點及水尺零點的誤差和間接觀測設(shè)備的系統(tǒng)誤差。面對我國水資源污染與瀕臨枯竭的不良現(xiàn)狀，要避免系統(tǒng)誤差的出現(xiàn)，逐步從環(huán)境治理基礎(chǔ)工作做起，加強水資源的環(huán)境保護。具體來說，可以對水位計進行比測，比測時間為1個月左右，比測結(jié)果應(yīng)達(dá)到置信水平95%的綜合不確定度不超過3cm，系統(tǒng)誤差不過1%;優(yōu)先選用精度較高的密度計與傳感器，觀測水位的時間最好在無風(fēng)天氣進行，減少觀測設(shè)備自身存在的誤差;每次對水位進行觀測時，都要采用一致合理的觀測路線，確保各個向量的統(tǒng)一;還要注重對基本水準(zhǔn)點定期進行復(fù)測，將水文測驗誤差降到最低。

3.3 偽誤差

水文測驗工作為水資源的檢測提供了充分的科學(xué)理論依據(jù)，為全面開展水文測驗工作提供了有效的保障。水文測驗中的偽誤差主要是由于測量設(shè)備故障或測量人員粗心產(chǎn)生的誤差。例如：計算與測量錯誤、數(shù)據(jù)記錄出錯、測驗結(jié)果讀取不正確等都屬于偽誤差。

4 懸移質(zhì)泥沙測驗的誤差及解決方案

懸移質(zhì)泥沙測驗的內(nèi)容包括懸移質(zhì)的數(shù)量和顆粒級配分析。懸移質(zhì)泥沙測驗主要是利用輸沙率（或斷面平均含沙量）與其他水文要素建立相關(guān)關(guān)系，由其他水文要素變化過程資料，通過相關(guān)關(guān)系求取輸沙率變化過程。懸移質(zhì)泥沙測驗的誤差產(chǎn)生的根本原因主要有泥沙脈動制約、垂直泥沙取樣的方法不夠科學(xué)規(guī)范、水文測樣用的儀器設(shè)備過于老舊、水樣處理方式不符合要求等，這些因素都在一定程度上妨礙了水文測驗整體的精準(zhǔn)性與科學(xué)性。

減小懸移質(zhì)泥沙測驗誤差的措施：為了確保垂線的位置均勻分布，必須要預(yù)先確定好垂線的數(shù)量，從整體上把握測沙斷面;注重使用烘干稱重法反復(fù)驗證試驗結(jié)果，條件允許的情況下還可以充分利用光電濁度儀器。在選擇水文測量儀器前，要進行率定試驗，確保其從無出現(xiàn)過灌注的狀況，管嘴與管壁中的泥沙含量不能太高。

5 流量測驗誤差及其解決方案

測流有兩種方法，一種是常規(guī)流速儀測流，另一種為走航式聲學(xué)多普勒剖面流速儀測流。流量測驗的誤差既有直接的也有間接的，既有儀器和測量條件引起的誤差，也有人為觀測和數(shù)據(jù)處理的誤差。流量測驗誤差產(chǎn)生的原因主要有以下幾點：①水流回流與紊流是根本原因;②斷面測量出現(xiàn)誤差;③水位觀測誤差;④在對垂線各層的監(jiān)測點進行有限測速時，垂線數(shù)量的多寡也會導(dǎo)致流速脈動有誤差;⑤測試垂線各個層次的時間點不一致，嚴(yán)重激化了流速推斷間的矛盾沖突;⑥在計算平均流速時，因為檢測點設(shè)置不夠科學(xué)而使得水文測驗結(jié)果不夠精準(zhǔn);⑦測量的機械設(shè)備沒有得到及時有效的維修養(yǎng)護而降低工作效率[2]。

6 當(dāng)前我國水文測驗工作中存在的不足

雖然當(dāng)前我國水文測驗工作取得了巨大的突破與成就，但水文測驗在具體的實際應(yīng)用中仍然存在許多不足之處，主要表現(xiàn)在以下幾方面。

6.1 自動收集和傳輸技術(shù)落后

水文測驗作為一項系統(tǒng)性的數(shù)據(jù)資料分析與比對工作，其沒有充分利用高精尖的現(xiàn)代自動收集與傳輸技術(shù)，因此，檢測結(jié)果存在較大誤差，難以全面實現(xiàn)水文數(shù)據(jù)與資料的共享。水文測驗的主要目的是對水土問題進行及時高效的防護與治理，但對于河流汛期與低水溫期間的水文測驗準(zhǔn)確度還有待提高。

6.2 水體差異性與水文區(qū)域差異性之間存在失衡問題

一般情況下，工作人員在進行水文測驗時，往往會對河流的水文情況進行系統(tǒng)檢測，以此作為各個區(qū)域水文深入測驗的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因為該方法是針對水體的總特征進行測驗的，因此，會在一定程度上忽視水文的差異性，從而使測驗結(jié)果出現(xiàn)較大偏差。

7 改善水文測驗存在誤差的有效策略

7.1 強化對水文測驗以及災(zāi)害預(yù)報技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

需要緊跟社會經(jīng)濟的發(fā)展潮流，致力于創(chuàng)新與優(yōu)化水土預(yù)報系統(tǒng)，以提升水土治理成效。水文測驗工作的核心任務(wù)就是對河流進行科學(xué)合理的水文測驗，使水文測驗數(shù)據(jù)資料更加精準(zhǔn)詳細(xì)，提升水土數(shù)據(jù)與水文測驗之間的關(guān)聯(lián)度與共享性，進而有效發(fā)揮其對水土流失的科學(xué)治理與控制職能[3]。

7.2 強化水文測驗工作的準(zhǔn)確度

首先，必須利用互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢，為水文測驗結(jié)果提供科學(xué)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐，對現(xiàn)有水文測驗誤差中存在的漏洞與缺陷進行及時高效的反饋剖析，并且記錄下來作為案例以供日后學(xué)習(xí)鞏固，從根本上維持好水文區(qū)域差異性與水體差異性二者之間的動態(tài)平衡。其次，要切實提升水文測驗人員的綜合素質(zhì)，相關(guān)水文部門的領(lǐng)導(dǎo)者要自始至終以提高內(nèi)部人員的專業(yè)理論知識與實踐操作技能為出發(fā)點與落腳點，充分調(diào)動起水文測量人員對待工作的主觀能動性與積極創(chuàng)造性。

7.3 定期檢查和保養(yǎng)測量儀器和設(shè)備

在開展水文測量工作前，一是要做好測量儀器和設(shè)備的檢查工作，從而減少誤差;二是要檢查測量儀器的功能，看儀器是否符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)問題要及時糾正;三是做好儀器調(diào)整工作，在使用前要對儀器進行校正，使刻度對準(zhǔn);四是做好儀器和設(shè)備保養(yǎng)工作。

8 結(jié)語

本文對水文測驗中存在的誤差與對策進行探究具有重要的現(xiàn)實性意義。水文測驗工作對促進我國社會經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用，要同步進行顆粒級配合分析實驗、懸移質(zhì)含沙量試驗、流速比降觀測試驗等，進而得到相關(guān)水文要素的數(shù)據(jù)資料。在水文測驗工作中，需要通過大量的測量工作來實現(xiàn)對流域內(nèi)信息數(shù)據(jù)的采集歸納與總結(jié)處理。因此，相關(guān)人員要不斷加強研究力度，盡量縮小測量的誤差范圍，且不斷提高水文測驗的整體水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭子君，于國寶，趙彩霞.試論遼寧省水文測驗面臨的主要問題及有效解決對策[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017（11）：267-269.

[2]黃鐵英，王莉莉，田岳明.關(guān)于水文測驗的誤差分析及其對策的研究[J].自然科學(xué)（文摘版），2015（16）：183-185.

[3]李雙偉，劉玉萍，趙義軍.水文測量誤差的原因分析及應(yīng)對措施[J].黑龍江水利科技，2016（27）：326-328.