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        流速儀流量測驗誤差來源分析

        2017-10-19 18:40:29劉磊
        水能經(jīng)濟 2017年8期
        關(guān)鍵詞:分析

        【摘要】文章通過測量流速、測深、測深垂線與測速垂線在斷面上分布的代表性,相應(yīng)水位以及河床沖淤變化等方面對流速儀測量誤差進行了分析,并總結(jié)了可能造成較大或較嚴重誤差的條件。

        【關(guān)鍵詞】流速儀;測量誤差;分析

        流速儀流量測量誤差的來源繁多,而各種誤差的大小又因條件的不同會有很大的變化。本文只對流速儀流量測驗中發(fā)生誤差的可能來源進行定性分析,而不作誤差的定量分析。流速儀流量測量誤差的來源主要可分為五類:①流速的誤差;②測深誤差;③測深垂線與測速垂線在斷面上分布的代表性;④相應(yīng)水位的誤差;⑤河床沖淤變化的影響?,F(xiàn)分述如下:

        1、流速的誤差

        在用流速儀進行流量測量時,流速測定的正確性在流量測量中占有相當重要的地位,它是主要決定測流準確度的因素。

        1.1 儀器性能方面的影響

        流速儀檢定后在使用過程中,誤差程度隨時間的延長和儀器的保護情況而定,若儀器不定期檢查,而總是沿用舊公式,將引起很大的誤差。因此,儀器應(yīng)定期進行檢定,還有所測流速超過流速儀檢定范圍的流速時,也會發(fā)生很大的誤差,特別是低速部分。

        1.2 流速脈動的影響

        流速是有脈動的,為了避免流速脈動的影響,就需要足夠的施測時間,脈動越顯著,所需用以避免脈動現(xiàn)象影響的時間越長,故除非在搶測洪峰必須爭取時間或因測船滑動水草纏繞等現(xiàn)象嚴重的情況下,不應(yīng)縮短測流歷時。

        1.3 儀器懸吊位置不固定的影響

        若測船滑動擺動或上下浮沉,或手持測桿上下滑動等,這種懸吊儀器位置的不固定,使流速儀不能固定在測點上,這就使測得的流速不能代表該測點之流速,因而發(fā)生誤差。

        1.4 停表準確度的影響

        停表的準確度直接影響到測點流速的準確度,還有信號與停表計時配合的誤差,也依工作人員的熟練程度而定。

        1.5 流向偏差的影響

        流向偏角對流速測量成果影響很大,有流向偏角而不改正,將會造成很大誤差,當流向偏角大于10°時,就需加以校正,(偏角ɑ為流向與斷面垂線的夾角)。

        1.6 水位漲落的影響

        由于施測時間水位漲落,使得流速也隨時間而變化,故在水位漲落急劇時測流,在每根垂線每個測點應(yīng)盡量縮短施測時間,也是十分重要的。

        1.7 測船的影響

        若測速點的位置處在測船的影響范圍中,則測得的流速將會偏小,故應(yīng)將流速儀伸到測船外足夠遠處。

        2、測深誤差

        在水淺和河底有大卵石的測點上測深,或在水流很急測繩角甚大(如大于20°以上)時測深,測深的誤差可成為測流中的主要誤差來源之一。

        2.1 河床性質(zhì)的影響

        在卵石河床上測深時,測桿測到卵石上和測到兩卵石的夾縫中,所測得的水深是不一樣的,故在卵石河床上測深時,除在測點上測一個水深外,應(yīng)在測點四周再測四點取其平均值,就是為了消滅這些誤差,同時測深桿底也需加有底盤。

        2.2 偏角誤差

        在水深流急的垂線上測深時,測深桿不易拿直,此時讀數(shù)就有誤差,要避免這種誤差,通常是將測桿向上游插入水中,避免下擺,待擺到垂線位置時,即插到河底,這時再讀測深數(shù)。

        若用測繩懸吊鉛魚測深時,偏角引起的誤差有時很大,此時應(yīng)加重鉛魚,使偏角盡量減小,在偏角大于10°時,即應(yīng)進行偏角校正。

        3、斷面上測深垂線與測速垂線分布的代表性

        3.1 測深垂線的代表性

        測深垂線間的河床如成直線變化,這樣按垂線水深計算部分面積時誤差可以略而不計,但河床很少是直線變化的,轉(zhuǎn)折一般都很多,不可能都符合于兩垂線間成直線變化的理想,這樣在計算部分面積時就帶來了誤差,所以在布置測深垂線時應(yīng)在水深突變的轉(zhuǎn)折點增加測深垂線。

        3.2 測速垂線的代表性

        也和測深垂線一樣,使兩垂線間的流速分布很接近于直線,這樣就在水深突變之處,陡岸附近,死水邊附近,流速紊亂之處等凡流速分布可能轉(zhuǎn)折的地方都應(yīng)分布測速垂線。

        3.3 斷面圖與流速分布圖的相似性

        一般斷面圖與流速分布圖都有相當?shù)南嗨菩裕虼四茈S測隨將斷面圖和流速分布圖點繪在一起,對于選定垂線,檢查固定垂線的代表性,發(fā)現(xiàn)錯誤都是很有幫助的。

        4、相應(yīng)水位的誤差

        孤立的一個流量數(shù)值縱使是很精確的實測流量,但在水文資料的整編分析及使用上是沒有多大意義的,而我們還沒有辦法在每個短時段都能施測流量,這樣就有必要利用水位流量的關(guān)系了,那么實測流量的相應(yīng)水位就有必要找出,而在流量測得很準確,但相應(yīng)水位觀測和計算則有較大誤差的情況也是不能容許的。在水位平穩(wěn)時,相應(yīng)水位的觀測和計算是沒有什么困難的,但在水位急劇漲落的大洪水時,此時水尺處在波高浪大,這就只有熟練而有經(jīng)驗的工作人員才能觀讀到較準確的水位,然后用加權(quán)法計算相應(yīng)水位。

        5、河床沖淤變化的影響

        在沖淤變化主流擺動較大的測站,測流的時間盡量縮短有很大的意義,因為在這種情況下,若流量測驗隨著主流擺動的方向進行施測,就會得到偏大的成果,相反,成果將會偏小,故在沖淤變化主流擺動嚴重的情況下,只有盡量減短測流時間,最好能測得瞬時的流量。

        6、結(jié)語

        在上述各項誤差中,哪些誤差較大較嚴重是隨著各站的條件及測驗時的情況而定。例如在河床變化很急劇的時候,由于施測時間的拖長,造成的誤差將是很嚴重的,在寬淺河道中,水位急劇漲落的大洪水時,由于水位觀測的誤差和相應(yīng)水位計算的誤差也將是很嚴重的,在斷面形狀特殊復(fù)雜時,測深測速垂線的分布就必須特別注意,還有流速儀必須定期進行檢定,所測流速必須在流速儀的檢定范圍內(nèi),否則,將造成較大的而且是系統(tǒng)的誤差,流向偏角引起的誤差同樣也不能忽視。

        參考文獻:

        [1]中華人民共和國國家標準《河流流量測驗規(guī)范》GB 50179-93.

        [2]水文測驗國際標準與說明,第一集,貴州人民出版社,2013.5.

        作者簡介:劉磊,男,1986年9月生,河南省駐馬店市遂平縣人,現(xiàn)供職于浙江省青田縣鶴城水文站,助理工程師,主要從事水文勘測與水文資料整編工作。

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