水文测验中测流误差及控制措施分析

郭辉 孟春丽

【摘  要】对于水文测验而言，其所得到的数据的准确性和可靠性直接影响着水资源管理，因此减少水文测验的误差有着至关重要的意义。测流是水文测验的一个重要内容，常用的测流方法包括流速仪测流法、测船测流等，通过分析不同测流方式误差产生的原因能够更好地对于误差加以防治，从而提高测流的精度。因此对于水文测验中测流误差及防治措施进行研究有着非常重要的意义。

【关键词】水文测验;测流误差;控制措施

1水文测验内容

第一，原始数据采集。在水文测验站点，通过人工、机械、设备或自动化仪器等手段和措施，采集河流、湖泊或水库等水域的降水量、水位、流速、流量、蒸发量、泥沙含量、水温、水质、土壤含水量及地下水状况等各种原始的水文因素数据，并对采集的原始数据进行记录。第二，水质取样化验。按有关技术标准、规程规范根据水文工作具体要求，将河流、湖泊和水库等水域采集到的一定数量的原水水样，送到实验室，通过化学手段和方法，对水样化学成分进行化验，获取大肠菌类、砷、镉、铬、铅、汞、硒、氰化物、氟化物、硝酸盐、三氯甲烷、四氯化碳、溴酸盐、甲醛、亚氯酸盐、氯酸盐、色度、浑浊度、臭和味、pH、溶解性总固体、总硬度、耗氧量、挥发酚类、阴离子合成洗涤剂、铝、铁、铜、锌、氯化物、硫酸盐、总α放射性、总β放射性等微生物、毒理、感官性状、放射性物质指标参数。水文观测站点性质不同，水质化验项目不同。第三，数据初步整理。对采集到的原始水文数据和实验室化验结果进行甄别，去伪存真，去粗取精，并对有异议、不符合常规性的水文数据和实验室化验结果进行分析，重新评判。必要时，组建专家组专题进行研究，确保取得的水文数据和实验室化验结果的合理性和可靠性。第四，资料整编分析。在確保采集到的水文原始数据准确无误的基础上，分门别类，以单站为单位，对水文要素统一进行调整、分类和项目划分，并进行系统分析和审查，提出水文资料分析处理报告，并按有关要求，对基本站网的各项资料、实验站和小河站及其配套雨量站的各项资料、专用站对基本站网具有补充作用的资料、水量调查资料、暴雨调查资料、洪（枯）水调查资料进行编制、刊印成系统的水文年鉴，供水利行业及国民经济建设其他行业参考。

2水文测流现状

“十二五”以来，国家大力发展水利事业，水文事业快速发展，许多新技术、新设备，如电子技术、计算机技术、遥感技术、现代通讯技术、智能测控技术等被应用到水文测验中，逐步建成了以水文缆道和水文绞车为主、水文测船和桥测设备相结合的水文测验方式，大大降低了水文工作强度，提高了水文数据精度，促进水文服务向着程序化、自动化方向发展。在水文事业大发展的同时，使用现有水文测验手段进行测流还存在一些不足，具体表现为：（1）水文测站点多面广，人员设备不足。我国地域辽阔，水文站点数量多、分布广。随着中小河流水文监测系统建设项目的推进，新增多个水文测站，同期人员编制却有所缩减，导致水文测验人员配置紧张、部分站点无人值守、测验设备缺少。（2）部分测站自然条件受限，不适用常规测验方式。目前，大部分地区水文测站流量测验采用水文缆道或者船载ADCP，测流方式受地形条件、河流形态、特殊水情等多种自然因素影响。如：大江大河站点断面较宽，不适合布设水文缆道;船载ADCP适用中水测流，不适用流速较大的站点测流。（3）灾后人员设备受阻，无法开展水文测验。汛情灾情结束后，若出现测验设施毁坏或冲走、水面漂浮物过多仪器无法入水测流、山体滑坡人员及测量仪器无法到达测流现场等;灾后恢复重建期，人员设备无法进入现场开展水文测验工作，将失去获取现场水文资料的最佳时机，造成资料缺失。

3水文测验测流误差分类

从水文测验的实践过程可知，在水文测验过程中造成的误差的原因主要分为以下几个方面。一方面，主要由于技术操作人员的工作失误，即出现了“伪误差”，主要表现为在工作中，对信息测量数据记录错误、读数错误、计算错误等，而这类误差在实际水文测验过程中是不允许存在的，对水文测验工作会造成严重的影响。例如，通常采用面积包围法进行数据处理，由于所需数据相对繁杂，在数据录入过程中，容易出现数据输入错误，导致后面的数据计算错误。另一方面，表现为系统误差和偶发性误差。在实际数据测算过程中，系统误差主要由于水文测验工作测量设备或测量条件中的某些特定因素的系统性影响，导致测量结果中存在误差，即系统误差。实际工作中，在相同测量条件中的多次测验中，系统误差的大小与符号也常常变化，有时还会呈现一种特定的变化规律。偶发性误差表现形式多为随机性，其诱发原因多为不可抗拒因素，包括水流流速的突变、气候变化导致水文现状发生转变等。

4水文测验中测流误差的控制措施

4.1测船测流法误差防治措施

在采用测船测流法进行测流时，为提高测流精度，主要应该采取以下几个方面的措施：首先是加强对于所使用仪器设备的校调，避免由于设备因素而引起误差。其次，还需要加强对施测方法的控制，合理布置测速垂线上的测速点位置，避免因测速点位置布置不合理而引起的误差。断面的测深测速垂线应该尽量保持一致，并且将其位置固定，如果断面为冲淤断面，那么在测流过程中可以依据淤积的变化动态地对于岸边垂线的位置加以调整。如果需要在冲淤多变断面布设测深测速垂线，还可以在流速最大、水深最大及转折点处增加相应的辅助垂线。在断面进行测线的布设时，必须要依据实际的测流要求对于测线的条数以及每一条测线上测点的数量加以确定，以常测法和精测法为例，其在不同情况下最少的测速垂线数目如表2所示。此外，合理地布置测线，保证测速垂线的数目和位置准确合理，以有效地避免在测流过程中出现误差。最后，还需要把握好测流的时机，应该尽量避开紊流，从而保证测流的精度。

4.2超声波法测流误差控制措施

要想有效地控制超声波法测流误差，首先必须要依据测流的具体要求选择合适精度等级的超声波流量计;对于精度要求较高的水文测验项目，可使用精度等级高的流量计，而对于精度要求较低的水文测验项目，则可以采用精度等级相对较低的流量计，从而减少因仪器选择不当而引起的误差。其次，还需要注重对流量计的维修和保养，必须要定期对于探头进行清理，以避免由于仪器损耗老化而引起的误差。最后，为避免瞬时流量波动大所导致的误差，需要注重对探头位置的调整，以提高信号的强度，确保信号强度稳定。如果流体本身的波动就较大，可以重新选择位置放置流量计，以减小误差。而为了避免温度对超声波法测流精度的影响，可以采用声速误差补偿的方式。当水温在0℃―50℃时，可以采用如式（1）所示的拟合公式对于声速进行拟合;当水温在50℃―100℃时，可以采用如式（2）所示的拟合公式对声速进行拟合，然后再将拟合得到的超声波速度用于计算之中，即可提高测流结果的准确度，减小误差。

C=-0.03956t2+4.671t+1407（1）

C=-0.01975t2+2.959t+1444（2）

5结束语

水文测验中，测船测流法和测速仪测流法是两种较为常用的测流方式，在应用这两种测流方法时往往会受到多方面因素的影响进而产生误差。文章分析了以上两种测流方式常见误差产生的原因，提出了相应的防治措施，为进一步提高测流精度，保证水文测验结果的准确性，提供了新的参考途径。

参考文献：

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（作者单位：河南省郑州水文水资源勘测局）