郭輝 孟春麗

【摘? 要】對(duì)于水文測(cè)驗(yàn)而言，其所得到的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性直接影響著水資源管理，因此減少水文測(cè)驗(yàn)的誤差有著至關(guān)重要的意義。測(cè)流是水文測(cè)驗(yàn)的一個(gè)重要內(nèi)容，常用的測(cè)流方法包括流速儀測(cè)流法、測(cè)船測(cè)流等，通過(guò)分析不同測(cè)流方式誤差產(chǎn)生的原因能夠更好地對(duì)于誤差加以防治，從而提高測(cè)流的精度。因此對(duì)于水文測(cè)驗(yàn)中測(cè)流誤差及防治措施進(jìn)行研究有著非常重要的意義。

【關(guān)鍵詞】水文測(cè)驗(yàn);測(cè)流誤差;控制措施

1水文測(cè)驗(yàn)內(nèi)容

第一，原始數(shù)據(jù)采集。在水文測(cè)驗(yàn)站點(diǎn)，通過(guò)人工、機(jī)械、設(shè)備或自動(dòng)化儀器等手段和措施，采集河流、湖泊或水庫(kù)等水域的降水量、水位、流速、流量、蒸發(fā)量、泥沙含量、水溫、水質(zhì)、土壤含水量及地下水狀況等各種原始的水文因素?cái)?shù)據(jù)，并對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。第二，水質(zhì)取樣化驗(yàn)。按有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程規(guī)范根據(jù)水文工作具體要求，將河流、湖泊和水庫(kù)等水域采集到的一定數(shù)量的原水水樣，送到實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)化學(xué)手段和方法，對(duì)水樣化學(xué)成分進(jìn)行化驗(yàn)，獲取大腸菌類、砷、鎘、鉻、鉛、汞、硒、氰化物、氟化物、硝酸鹽、三氯甲烷、四氯化碳、溴酸鹽、甲醛、亞氯酸鹽、氯酸鹽、色度、渾濁度、臭和味、pH、溶解性總固體、總硬度、耗氧量、揮發(fā)酚類、陰離子合成洗滌劑、鋁、鐵、銅、鋅、氯化物、硫酸鹽、總α放射性、總β放射性等微生物、毒理、感官性狀、放射性物質(zhì)指標(biāo)參數(shù)。水文觀測(cè)站點(diǎn)性質(zhì)不同，水質(zhì)化驗(yàn)項(xiàng)目不同。第三，數(shù)據(jù)初步整理。對(duì)采集到的原始水文數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行甄別，去偽存真，去粗取精，并對(duì)有異議、不符合常規(guī)性的水文數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，重新評(píng)判。必要時(shí)，組建專家組專題進(jìn)行研究，確保取得的水文數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)結(jié)果的合理性和可靠性。第四，資料整編分析。在確保采集到的水文原始數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤的基礎(chǔ)上，分門別類，以單站為單位，對(duì)水文要素統(tǒng)一進(jìn)行調(diào)整、分類和項(xiàng)目劃分，并進(jìn)行系統(tǒng)分析和審查，提出水文資料分析處理報(bào)告，并按有關(guān)要求，對(duì)基本站網(wǎng)的各項(xiàng)資料、實(shí)驗(yàn)站和小河站及其配套雨量站的各項(xiàng)資料、專用站對(duì)基本站網(wǎng)具有補(bǔ)充作用的資料、水量調(diào)查資料、暴雨調(diào)查資料、洪（枯）水調(diào)查資料進(jìn)行編制、刊印成系統(tǒng)的水文年鑒，供水利行業(yè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)其他行業(yè)參考。

2水文測(cè)流現(xiàn)狀

“十二五”以來(lái)，國(guó)家大力發(fā)展水利事業(yè)，水文事業(yè)快速發(fā)展，許多新技術(shù)、新設(shè)備，如電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、智能測(cè)控技術(shù)等被應(yīng)用到水文測(cè)驗(yàn)中，逐步建成了以水文纜道和水文絞車為主、水文測(cè)船和橋測(cè)設(shè)備相結(jié)合的水文測(cè)驗(yàn)方式，大大降低了水文工作強(qiáng)度，提高了水文數(shù)據(jù)精度，促進(jìn)水文服務(wù)向著程序化、自動(dòng)化方向發(fā)展。在水文事業(yè)大發(fā)展的同時(shí)，使用現(xiàn)有水文測(cè)驗(yàn)手段進(jìn)行測(cè)流還存在一些不足，具體表現(xiàn)為：（1）水文測(cè)站點(diǎn)多面廣，人員設(shè)備不足。我國(guó)地域遼闊，水文站點(diǎn)數(shù)量多、分布廣。隨著中小河流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目的推進(jìn)，新增多個(gè)水文測(cè)站，同期人員編制卻有所縮減，導(dǎo)致水文測(cè)驗(yàn)人員配置緊張、部分站點(diǎn)無(wú)人值守、測(cè)驗(yàn)設(shè)備缺少。（2）部分測(cè)站自然條件受限，不適用常規(guī)測(cè)驗(yàn)方式。目前，大部分地區(qū)水文測(cè)站流量測(cè)驗(yàn)采用水文纜道或者船載ADCP，測(cè)流方式受地形條件、河流形態(tài)、特殊水情等多種自然因素影響。如：大江大河站點(diǎn)斷面較寬，不適合布設(shè)水文纜道;船載ADCP適用中水測(cè)流，不適用流速較大的站點(diǎn)測(cè)流。（3）災(zāi)后人員設(shè)備受阻，無(wú)法開(kāi)展水文測(cè)驗(yàn)。汛情災(zāi)情結(jié)束后，若出現(xiàn)測(cè)驗(yàn)設(shè)施毀壞或沖走、水面漂浮物過(guò)多儀器無(wú)法入水測(cè)流、山體滑坡人員及測(cè)量?jī)x器無(wú)法到達(dá)測(cè)流現(xiàn)場(chǎng)等;災(zāi)后恢復(fù)重建期，人員設(shè)備無(wú)法進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展水文測(cè)驗(yàn)工作，將失去獲取現(xiàn)場(chǎng)水文資料的最佳時(shí)機(jī)，造成資料缺失。

3水文測(cè)驗(yàn)測(cè)流誤差分類

從水文測(cè)驗(yàn)的實(shí)踐過(guò)程可知，在水文測(cè)驗(yàn)過(guò)程中造成的誤差的原因主要分為以下幾個(gè)方面。一方面，主要由于技術(shù)操作人員的工作失誤，即出現(xiàn)了“偽誤差”，主要表現(xiàn)為在工作中，對(duì)信息測(cè)量數(shù)據(jù)記錄錯(cuò)誤、讀數(shù)錯(cuò)誤、計(jì)算錯(cuò)誤等，而這類誤差在實(shí)際水文測(cè)驗(yàn)過(guò)程中是不允許存在的，對(duì)水文測(cè)驗(yàn)工作會(huì)造成嚴(yán)重的影響。例如，通常采用面積包圍法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，由于所需數(shù)據(jù)相對(duì)繁雜，在數(shù)據(jù)錄入過(guò)程中，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤，導(dǎo)致后面的數(shù)據(jù)計(jì)算錯(cuò)誤。另一方面，表現(xiàn)為系統(tǒng)誤差和偶發(fā)性誤差。在實(shí)際數(shù)據(jù)測(cè)算過(guò)程中，系統(tǒng)誤差主要由于水文測(cè)驗(yàn)工作測(cè)量設(shè)備或測(cè)量條件中的某些特定因素的系統(tǒng)性影響，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果中存在誤差，即系統(tǒng)誤差。實(shí)際工作中，在相同測(cè)量條件中的多次測(cè)驗(yàn)中，系統(tǒng)誤差的大小與符號(hào)也常常變化，有時(shí)還會(huì)呈現(xiàn)一種特定的變化規(guī)律。偶發(fā)性誤差表現(xiàn)形式多為隨機(jī)性，其誘發(fā)原因多為不可抗拒因素，包括水流流速的突變、氣候變化導(dǎo)致水文現(xiàn)狀發(fā)生轉(zhuǎn)變等。

4水文測(cè)驗(yàn)中測(cè)流誤差的控制措施

4.1測(cè)船測(cè)流法誤差防治措施

在采用測(cè)船測(cè)流法進(jìn)行測(cè)流時(shí)，為提高測(cè)流精度，主要應(yīng)該采取以下幾個(gè)方面的措施：首先是加強(qiáng)對(duì)于所使用儀器設(shè)備的校調(diào)，避免由于設(shè)備因素而引起誤差。其次，還需要加強(qiáng)對(duì)施測(cè)方法的控制，合理布置測(cè)速垂線上的測(cè)速點(diǎn)位置，避免因測(cè)速點(diǎn)位置布置不合理而引起的誤差。斷面的測(cè)深測(cè)速垂線應(yīng)該盡量保持一致，并且將其位置固定，如果斷面為沖淤斷面，那么在測(cè)流過(guò)程中可以依據(jù)淤積的變化動(dòng)態(tài)地對(duì)于岸邊垂線的位置加以調(diào)整。如果需要在沖淤多變斷面布設(shè)測(cè)深測(cè)速垂線，還可以在流速最大、水深最大及轉(zhuǎn)折點(diǎn)處增加相應(yīng)的輔助垂線。在斷面進(jìn)行測(cè)線的布設(shè)時(shí)，必須要依據(jù)實(shí)際的測(cè)流要求對(duì)于測(cè)線的條數(shù)以及每一條測(cè)線上測(cè)點(diǎn)的數(shù)量加以確定，以常測(cè)法和精測(cè)法為例，其在不同情況下最少的測(cè)速垂線數(shù)目如表2所示。此外，合理地布置測(cè)線，保證測(cè)速垂線的數(shù)目和位置準(zhǔn)確合理，以有效地避免在測(cè)流過(guò)程中出現(xiàn)誤差。最后，還需要把握好測(cè)流的時(shí)機(jī)，應(yīng)該盡量避開(kāi)紊流，從而保證測(cè)流的精度。

4.2超聲波法測(cè)流誤差控制措施

要想有效地控制超聲波法測(cè)流誤差，首先必須要依據(jù)測(cè)流的具體要求選擇合適精度等級(jí)的超聲波流量計(jì);對(duì)于精度要求較高的水文測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目，可使用精度等級(jí)高的流量計(jì)，而對(duì)于精度要求較低的水文測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目，則可以采用精度等級(jí)相對(duì)較低的流量計(jì)，從而減少因儀器選擇不當(dāng)而引起的誤差。其次，還需要注重對(duì)流量計(jì)的維修和保養(yǎng)，必須要定期對(duì)于探頭進(jìn)行清理，以避免由于儀器損耗老化而引起的誤差。最后，為避免瞬時(shí)流量波動(dòng)大所導(dǎo)致的誤差，需要注重對(duì)探頭位置的調(diào)整，以提高信號(hào)的強(qiáng)度，確保信號(hào)強(qiáng)度穩(wěn)定。如果流體本身的波動(dòng)就較大，可以重新選擇位置放置流量計(jì)，以減小誤差。而為了避免溫度對(duì)超聲波法測(cè)流精度的影響，可以采用聲速誤差補(bǔ)償?shù)姆绞?。?dāng)水溫在0℃―50℃時(shí)，可以采用如式（1）所示的擬合公式對(duì)于聲速進(jìn)行擬合;當(dāng)水溫在50℃―100℃時(shí)，可以采用如式（2）所示的擬合公式對(duì)聲速進(jìn)行擬合，然后再將擬合得到的超聲波速度用于計(jì)算之中，即可提高測(cè)流結(jié)果的準(zhǔn)確度，減小誤差。

C=-0.03956t2+4.671t+1407（1）

C=-0.01975t2+2.959t+1444（2）

5結(jié)束語(yǔ)

水文測(cè)驗(yàn)中，測(cè)船測(cè)流法和測(cè)速儀測(cè)流法是兩種較為常用的測(cè)流方式，在應(yīng)用這兩種測(cè)流方法時(shí)往往會(huì)受到多方面因素的影響進(jìn)而產(chǎn)生誤差。文章分析了以上兩種測(cè)流方式常見(jiàn)誤差產(chǎn)生的原因，提出了相應(yīng)的防治措施，為進(jìn)一步提高測(cè)流精度，保證水文測(cè)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，提供了新的參考途徑。

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（作者單位：河南省鄭州水文水資源勘測(cè)局）