水文测验存在的误差和对策研究

王慧杰

摘 要：水文测验情况的不可预估性决定了误差的存在，而水文测验结果的不精确阻碍了社会的有序发展，因此，必须采取科学有效的措施及时降低水文测验误差出现的概率，保障我国社会经济又好又快的发展。本文对水文测验中存在的误差和对策进行全方位的分析，以期能在一定程度上为相关专业的学者提供参考与借鉴。

关键词：水文测验;误差;对策

中图分类号：P332 文献标识码：A 文章编号：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

水文測验是关系国民经济发展的重要内容，其主要是科学精准地检测与分析我国各个区域内河流水资源产生的动态变化，同时采集与整理测得的数据信息。但是，水文测验经常会因受到各种主观人为因素与客观自然因素的干扰而产生“水文测验误差”，从而造成所测量的结果与实际情况严重不符。因此，在水文测验过程中，相关水文技术人员要缩小误差，进而为我国社会经济的协调可持续健康发展做出卓越贡献。

1 水文测验的重要性与测验误差的概念

水文测验在水利工程建设管理、水资源保护、抗旱工作与防汛预测等各个领域都占据着举足轻重的地位，这是国家的基础工作，其旨在分析水资源的变化规律并为环境保护提供相应的科学依据，促进我国水资源实现更加合理、科学的开发利用。目前，我国水资源枯竭问题日益严峻，因此，加强水资源的保护和管理尤为重要，而做好水文测验则成为解决该问题的重中之重。水文测验是经济社会和水利工作对水文领域提出的新要求，既是水文工作的重要组成部分，又是水文监测的延伸，作为水文工作中的一项基本工作，水文测验的地位和重要性日益突出。

在实际的生产生活中，往往由于认知能力和科学水平的制约，各种测量与试验得到的数值与实际之间有出入，这就是所谓的误差，其始终存在于所有的科学实验与测量中。

2 水文测验工作中的数据处理方法

2.1 数据输入与数据处理

对各个区域内河流的土壤含水量、降雨蒸发量、地下水位与水质等进行观测，对得到的水文资料要按照统一的格式与方法加以审核，表格式输入的数据较为直观、立体且容易校核，所有的数据都以字符来读入，这有利于避免因数据错误而造成程序终止。在水文大断面数据资料中，起点距数据不可能出现后面的数据小于前面的数据。此外，在日平均流量或者水位资料中，对水文数据的有效位数具有非常严格的规定。在水文资料整编过程中，计算并打印出标准的水文原始数据记录表格，不仅有利于实现计算微机化操作，还有利于提高资料精度与工作效率，极大地降低水文测验误差的产生，进而实现我国社会经济的协调稳定可持续发展。

2.2 系统误差处理

对于系统误差，可以借助修正值对系统误差进行有限程度的补偿。在实际水文测验工作中，工作人员并不知道所测量的约定真值是多少，更难以在单次流量测验中进行多次测量。因此，必须严格贯彻执行好《河流流量测验规范》中的明文条令，往往重复性条件或复现性条件下所得出的一些测量结果中的误差分量是有分散性的。

3 水文测验常见误差分析

各种计量工作中都会涉及误差的概念。一般的水文检定工作中，用于测验的仪器最大允许误差为其扩张不确定度的7倍左右，但由于真值往往不知道，故误差无法准确得到。只要测试误差在最大允许误差范围内，结果就是合格的。现针对水文测验误差中的伪误差、系统误差与偶然误差进行一一阐述。

3.1 偶然误差

一般情况下，偶然误差主要有水尺读取时产生的误差与回流、风浪等引起的误差。水文测验工作的内容烦琐复杂，涉及水位、流沙含量、流速与流量等因素，这些因素会对水文测验工作质量造成不利影响，再加上水文测验易受恶劣天气等自然状况的干扰，因此，难以从根本上确保结果的客观性和精准性。如果在有风浪的情况下进行水文测验，观测值要精确到厘米级，相邻水位站的降低程度要不大于20cm。为了使视线与水平面相平，观测人员一定要下蹲，且水文观测值要取大于三次波谷与波峰数据的平均值。在设计水尺桩的过程中，还要减少水基面流对其的冲击，以确保数据科学合理[1]。

3.2 系统误差

系统误差的出现原因是水文测验工作的测量设备误差或者是受到测量条件中的某些特定因素的系统性影响。水文测验的系统误差主要包括：水准点、工作水准点及水尺零点的误差和间接观测设备的系统误差。面对我国水资源污染与濒临枯竭的不良现状，要避免系统误差的出现，逐步从环境治理基础工作做起，加强水资源的环境保护。具体来说，可以对水位计进行比测，比测时间为1个月左右，比测结果应达到置信水平95%的综合不确定度不超过3cm，系统误差不过1%;优先选用精度较高的密度计与传感器，观测水位的时间最好在无风天气进行，减少观测设备自身存在的误差;每次对水位进行观测时，都要采用一致合理的观测路线，确保各个向量的统一;还要注重对基本水准点定期进行复测，将水文测验误差降到最低。

3.3 伪误差

水文测验工作为水资源的检测提供了充分的科学理论依据，为全面开展水文测验工作提供了有效的保障。水文测验中的伪误差主要是由于测量设备故障或测量人员粗心产生的误差。例如：计算与测量错误、数据记录出错、测验结果读取不正确等都属于伪误差。

4 悬移质泥沙测验的误差及解决方案

悬移质泥沙测验的内容包括悬移质的数量和颗粒级配分析。悬移质泥沙测验主要是利用输沙率（或断面平均含沙量）与其他水文要素建立相关关系，由其他水文要素变化过程资料，通过相关关系求取输沙率变化过程。悬移质泥沙测验的误差产生的根本原因主要有泥沙脉动制约、垂直泥沙取样的方法不够科学规范、水文测样用的仪器设备过于老旧、水样处理方式不符合要求等，这些因素都在一定程度上妨碍了水文测验整体的精准性与科学性。

减小悬移质泥沙测验误差的措施：为了确保垂线的位置均匀分布，必须要预先确定好垂线的数量，从整体上把握测沙断面;注重使用烘干称重法反复验证试验结果，条件允许的情况下还可以充分利用光电浊度仪器。在选择水文测量仪器前，要进行率定试验，确保其从无出现过灌注的状况，管嘴与管壁中的泥沙含量不能太高。

5 流量测验误差及其解决方案

测流有两种方法，一种是常规流速仪测流，另一种为走航式声学多普勒剖面流速仪测流。流量測验的误差既有直接的也有间接的，既有仪器和测量条件引起的误差，也有人为观测和数据处理的误差。流量测验误差产生的原因主要有以下几点：①水流回流与紊流是根本原因;②断面测量出现误差;③水位观测误差;④在对垂线各层的监测点进行有限测速时，垂线数量的多寡也会导致流速脉动有误差;⑤测试垂线各个层次的时间点不一致，严重激化了流速推断间的矛盾冲突;⑥在计算平均流速时，因为检测点设置不够科学而使得水文测验结果不够精准;⑦测量的机械设备没有得到及时有效的维修养护而降低工作效率[2]。

6 当前我国水文测验工作中存在的不足

虽然当前我国水文测验工作取得了巨大的突破与成就，但水文测验在具体的实际应用中仍然存在许多不足之处，主要表现在以下几方面。

6.1 自动收集和传输技术落后

水文测验作为一项系统性的数据资料分析与比对工作，其没有充分利用高精尖的现代自动收集与传输技术，因此，检测结果存在较大误差，难以全面实现水文数据与资料的共享。水文测验的主要目的是对水土问题进行及时高效的防护与治理，但对于河流汛期与低水温期间的水文测验准确度还有待提高。

6.2 水体差异性与水文区域差异性之间存在失衡问题

一般情况下，工作人员在进行水文测验时，往往会对河流的水文情况进行系统检测，以此作为各个区域水文深入测验的基础数据。因为该方法是针对水体的总特征进行测验的，因此，会在一定程度上忽视水文的差异性，从而使测验结果出现较大偏差。

7 改善水文测验存在误差的有效策略

7.1 强化对水文测验以及灾害预报技术的创新应用

需要紧跟社会经济的发展潮流，致力于创新与优化水土预报系统，以提升水土治理成效。水文测验工作的核心任务就是对河流进行科学合理的水文测验，使水文测验数据资料更加精准详细，提升水土数据与水文测验之间的关联度与共享性，进而有效发挥其对水土流失的科学治理与控制职能[3]。

7.2 强化水文测验工作的准确度

首先，必须利用互联网的优势，为水文测验结果提供科学精准的数据支撑，对现有水文测验误差中存在的漏洞与缺陷进行及时高效的反馈剖析，并且记录下来作为案例以供日后学习巩固，从根本上维持好水文区域差异性与水体差异性二者之间的动态平衡。其次，要切实提升水文测验人员的综合素质，相关水文部门的领导者要自始至终以提高内部人员的专业理论知识与实践操作技能为出发点与落脚点，充分调动起水文测量人员对待工作的主观能动性与积极创造性。

7.3 定期检查和保养测量仪器和设备

在开展水文测量工作前，一是要做好测量仪器和设备的检查工作，从而减少误差;二是要检查测量仪器的功能，看仪器是否符合规定标准，发现问题要及时纠正;三是做好仪器调整工作，在使用前要对仪器进行校正，使刻度对准;四是做好仪器和设备保养工作。

8 结语

本文对水文测验中存在的误差与对策进行探究具有重要的现实性意义。水文测验工作对促进我国社会经济发展具有重要作用，要同步进行颗粒级配合分析实验、悬移质含沙量试验、流速比降观测试验等，进而得到相关水文要素的数据资料。在水文测验工作中，需要通过大量的测量工作来实现对流域内信息数据的采集归纳与总结处理。因此，相关人员要不断加强研究力度，尽量缩小测量的误差范围，且不断提高水文测验的整体水平。

参考文献：

[1]郭子君，于国宝，赵彩霞.试论辽宁省水文测验面临的主要问题及有效解决对策[J].建筑工程技术与设计，2017（11）：267-269.

[2]黄铁英，王莉莉，田岳明.关于水文测验的误差分析及其对策的研究[J].自然科学（文摘版），2015（16）：183-185.

[3]李双伟，刘玉萍，赵义军.水文测量误差的原因分析及应对措施[J].黑龙江水利科技，2016（27）：326-328.