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        制材廠站RG-30型非接觸式流速儀與旋漿式流速儀測流比測分析報告

        2021-11-08 08:03:32
        陜西水利 2021年10期
        關(guān)鍵詞:比測廠站系統(tǒng)誤差

        時 強

        (新疆維吾爾自治區(qū)昌吉水文勘測局,新疆 昌吉 831100)

        通過制材廠站流量測驗對比分析。RG30型非接觸式流速儀具有傳感器信息采集數(shù)據(jù)可靠,內(nèi)置電臺通訊暢通、軟件操作和設(shè)備安裝簡便,易行易會,能夠在特殊水情下(漂浮物多)和大雨、黑夜等惡劣自然環(huán)境中穩(wěn)定地工作。完成流量測驗,RG30型非接觸式流速儀是解決基層測站流量測驗和中小河流應急監(jiān)測的可選設(shè)備。

        1 概況

        制材廠水文站為頭屯河的區(qū)域代表站,設(shè)立于1957年5月,屬國家基本水文站。位于新疆烏魯木齊縣甘溝鄉(xiāng)謝家溝村,地理位置位于東經(jīng)87°00′,北緯43°31′,測站海撥高度為1430.00 m,現(xiàn)測驗斷面以上集水面積840 km2,流域來水量主要以冰川融雪和降水補給為主。

        2 比測目的

        由于RG-30型非接觸式流速儀與旋漿式流速儀的工作原理不同,因此結(jié)果存在系統(tǒng)偏差。通過收集對比分析兩種儀器所測流量資料,將兩者建立相關(guān)關(guān)系,找出相關(guān)系數(shù),再用系數(shù)改正后的RG-30型非接觸式流速儀流量與旋漿式流速儀流量進行線性分析,以達到相對偏差和系統(tǒng)誤差在允許范圍內(nèi),使其能夠在比測站點的河流流量測驗中應用,達到自動觀測目的。

        3 測站水位(流量)級劃分

        制材廠站為流量測驗二類精度水文站,根據(jù)頻率計算劃分出:當流量小于22.7 m3/s 時為低水,流量在22.7 m3/s~62.7 m3/s時為中水,流量大于62.7 m3/s 時為高水。

        4 比測方法的選取

        為保證比測數(shù)據(jù)系列的一致性,旋漿式流速儀與RG-30型非接觸式流速儀的測速垂線施測位置重合,均在起點距10.0 m、14.0 m 和16.0 m 處并同步進行流速測量[1]。

        為保證比測數(shù)據(jù)時間的同步性,在7 月3 日~8 月27 日,采用旋漿式流速儀與RG-30型非接觸式流速儀在同一基本斷面同步施測。

        比測方法采用旋漿式流速儀測得的32 份流量與RG-30型非接觸式流速儀同步測得的32 份流量進行對比分析,建立兩組數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系,進行線性分析。

        5 比測實驗內(nèi)容

        主要根據(jù)《水文巡測規(guī)范》(SL 195-2015)有關(guān)技術(shù)要求,用旋漿式流速儀與RG-30型非接觸式流速儀進行流量的對比觀測,旋漿式流速儀型號為:LS(25-1)型。

        比測時段分布于主汛期7 月3 日~8 月27 日間,共比測32次,比測水位變幅2.80 m~3.37 m、流量變幅10.4 m3/s~65.1 m3/s、最大流速1.42 m/s~3.68 m/s、低水23 次、中水8 次、高水1 次。具體比測流量數(shù)據(jù)見表1[2]。

        比測數(shù)據(jù)分析過程如下:

        1)本次分析中,在起點距10.0 m、14.0 m 和16.0 m 處3 臺RG30型非接觸式流速儀分別測得水面流速,采用均勻浮標法原理對測驗數(shù)據(jù)進行處理,計算得出32 份斷面虛流量數(shù)據(jù),見表1。

        表1 RG30型非接觸式與旋漿式流速儀32 組實測流量數(shù)據(jù)對比分析表

        2)將旋漿式流速儀與RG-30型非接觸式測速儀分別測得的32 份流量數(shù)據(jù)建立線性關(guān)系,見圖1。

        圖1 制材廠站RG30型非接觸式流速儀與旋漿式流速儀32 組流量分析圖

        3)建立線性關(guān)系后找出相關(guān)系數(shù),再用系數(shù)改正后的RG30型非接觸式流速儀流量與旋漿式流速儀流量進行誤差分析,見表2。

        4)將相對偏差不符合規(guī)范要求的流量數(shù)據(jù)剔除后的16 組流量數(shù)據(jù)再次進行線性分析,見圖2 和表2。

        表2 RG30型非接觸式與旋漿式流速儀16 組實測流量數(shù)據(jù)對比分析表

        圖2 制材廠站RG30型非接觸式流速儀與旋漿式流速儀16 組流量分析圖

        6 比測結(jié)果分析及誤差評定

        1)誤差

        誤差計算包括相對偏差、系統(tǒng)誤差,計算公式如下:

        相對偏差Pi:

        式中:Qi為旋漿式流速儀實測流量;Qci為RG30型非接觸式流速儀實測流量;n 為實測流量份數(shù)。

        2)點繪32 組RG-30型非接觸式流速儀實測流量與流速儀實測斷面流量分析圖建立相關(guān)關(guān)系,關(guān)系點散亂,相對偏差范圍為-14.5%~23.2%,系統(tǒng)誤差為2.68%,不符合《水文巡測規(guī)范》SL195-2015 有關(guān)技術(shù)要求(相對偏差范圍±5%以內(nèi),系統(tǒng)偏差范圍-2.5%~1%以內(nèi))。

        造成關(guān)系點散亂的原因是:參與比測的32 組數(shù)據(jù)中有16 組數(shù)據(jù)超過相對偏差規(guī)范范圍,不符合《水文巡測規(guī)范》(SL195-2015)有關(guān)技術(shù)要求(相對偏差范圍±5%,系統(tǒng)誤差范圍-2.5%~1%)。偏差超范圍的流量數(shù)據(jù)主要集中在8 月份,經(jīng)查明此時設(shè)備處于故障恢復調(diào)試過程中,數(shù)據(jù)收集有誤屬于客觀原因無法避免。

        剔除上述不符合規(guī)范要求的16 組關(guān)系點后,余下16 組數(shù)據(jù)的相對偏差范圍為-4.2%~4.7%,系統(tǒng)誤差為0.85%,符合《水文巡測規(guī)范》(SL 195-2015)有關(guān)技術(shù)要求(相對偏差范圍±5%以內(nèi),系統(tǒng)誤差范圍-2.5%~1%以內(nèi))。再進行線性分析,此時相關(guān)關(guān)系好,關(guān)系點集中,相關(guān)顯著性高,R 值為0.9981。見圖2[3]。

        7 結(jié)論

        根據(jù)RG30型非接觸式流速儀與旋漿式流速儀測得的32 組實測流量數(shù)據(jù),建立相關(guān)關(guān)系,得到y(tǒng)=0.905x+2.183,R值為0.9858。

        剔除偽數(shù)據(jù)后,用符合技術(shù)要求的16 組流量數(shù)據(jù)進行線性分析得到y(tǒng)=0.8983x+2.4123,R 值為0.9981。

        經(jīng)對比分析以上兩種計算方法,剔除偽數(shù)據(jù)后的系統(tǒng)誤差和相對偏差小,相關(guān)顯著性高,均符合《水文巡測規(guī)范》SL 195-2015有關(guān)技術(shù)要求,所以剔除偽數(shù)據(jù)后的流量比測結(jié)果合理、可靠。RG30型非接觸式流速儀可以作為流量測驗設(shè)備在測站使用。

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