高洪時期非常規流速儀法測流的探討

呂守貴

（吉林省水文水資源局通化分局，吉林 通化 134000）

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高洪時期非常規流速儀法測流的探討

呂守貴

（吉林省水文水資源局通化分局，吉林 通化 134000）

摘要：雖然應用現代化的儀器，可突破高洪時期的測驗限制，但是對中小水文測驗站來說，沒有現代化的測驗儀器是工作中遇到的最大問題，為了盡可能利用現有設備獲得準確的數值，中小水文測驗站只能應用非常規的測驗方法測驗高洪時期的流速。通過分析高洪時期非常規流速儀法測流的方法，以獲得較精確的數據。

關鍵詞：水文測驗；水文作業；流速儀法

1　高洪時期流速儀法測流現狀

在水文測驗中，應用實測高精度的方法測驗高洪數據有非常重要的意義。對設施比較齊全、應用了全套現代化設備的水文測驗站來說，也許能在惡劣的高洪環境下測驗水文數據，而對部分水文設施不齊全的水文測站來說，則可能無法即時測驗到數據。高洪測驗設施不齊備、水文測驗人員的生命安全難保證、難以即時測驗到高洪水文數據就是目前高洪時期高精度數據測驗的現狀。應用非常規流速儀法測流是為了能在高洪環境中利用現有測驗設備，精確采集高洪水文數據。

2　高洪時期應用非常規流速儀法測流的原理

目前常規的測流方法為流速儀法、浮標法、比降——面積法測流，各種測流方式既有優勢，也其劣勢。

應用流速儀法測驗的精度最高，是水文測驗部門首選的測流方法。當出現高水位、流速過大、漂浮物多、沖淤大，無法應用流速儀測量時，可以考慮應用其他測流方法測流，幫助校正測流儀湍流的數據。

浮標法，是在流速儀法難以實施時經常使用的一種測流方法。這種測流的方法為在特定的水流中投放浮標，通過測驗浮標的高流速、低流速、小水深的方法了解高洪峰值。其中，浮標系數的確定決定測驗的精確值，該數值是通過試驗來決定的。測驗人員要通過了解水向、風向、風速的數值，反復試驗，通過取值20次以上，確定浮標系統。這種測驗方式決定浮標法不能測驗高洪峰量過急、過速、過短的數值。

比降——面積法，通過實測水位及斷面的方法，應用力學公式來推定某一時段流量的方法。該種方法適用于高洪時段難以測流，而流速又較為均衡的情況。該方法要求斷面數據較為均衡。如果高峰峰斷面面積不均衡，則推定的數據不夠精準。

從以上的數據測速方法來看，流速儀法是最常應用的測流方法，當特殊環境出現，流速儀法測驗的數據不夠精準時，可應用浮標法與比降——面積法測流，結合三種測流的數值進行校正，獲得較為精確的數值。在高洪時段，當常規的測速工具已經不能應用，且流速儀法測量的數值又不夠精準時，可應用特殊的工具測流，這類工具不易受到高洪的影響，可以繼續測流，而湍流的原理與這三種測流方法沒有太大的區別。

3　高洪時期應用非常規流速儀法測流的方法

常規的流速儀測流方式是指將專業的測流設備投入到設定的測流區域，完成測流工作。而在高洪峰時段，專業的測流儀器可能根本無法使用，這時可將非常規的測流依器投放到設定的區域，完成數據采集工作。而非常規則的測流工具測出的數據偏差太大，需要通過糾偏的方法正確取值。通常應用普通吊車懸吊流速儀測流或沖鋒舟船測流。

根據水文橋測規范，橋測斷面的設置通常為2～5m，我國常用的橋測車臂長為3m，如果人工實操時懸吊鉛魚的重量為15～50kg，在特殊的時間，重量還會增加，吊懸吊鉛魚的重量超過75kg時，橋測車臂難以使用。此時一般應用普通吊車完成實測工作，普通吊車車臂長10m，要吊重數噸以上的物件，它的機動性好、穩定性好，只要設計好物件投放及水平位置，就可完成測流工作。經過作業實踐證明，應用普通吊車懸吊流速儀，可完成20條測速垂線測流，測流可控時間為1h，測速的精度較為穩定。

當普通吊車也難以設置時，可應用沖鋒舟測速法。這是指人工操縱沖鋒舟逆水行駛，通過測船速與流速的方法測出高峰時段的流速。這種測流方法存在的問題是需要找到沖峰舟的參照坐標，因為沖鋒舟在高洪峰時段行駛時，船會受到高洪峰的影響上、下、左、右擺動，僅設置一個方向的流速，測驗的垂線數值會不準確。一般應用這種測驗方法時，水文測驗人員會先確定參照坐標，采用儀器交會法確定起點距離，然后開始測流。

結合普通吊車法和沖鋒舟測流法進行測流，然后讓數據彼此參照、對應，可得出較為精準的測驗數據。

4　高洪時期應用非常規流速儀法測流的誤差

4.1流速儀法的數據誤差糾偏

流速儀法測驗的數據偏差有幾種：隨機偏差、未定系統、已定系數偏差、偽偏差。隨機偏差有一定的規律性，呈正態分布，該種偏差糾正的方法為采用置信水平為95%的偏差糾正法；未定系統偏差應用判斷置信水平是否95%的偏差方法；已定系數偏差數值已確定，可用現有的數值修正，偽偏差值則直接剔除減少偏差。

4.2其他測速法單次流量的誤差糾偏

單次流量測量偏差可用即時測流的方法確定偏差，對測驗的數據進行修正。以某次水文站在高洪時期應用沖鋒舟與普通吊舟進行測量為例，實測中水時期最大測點流速為1.91m/s，最大水深為4.49m，而高洪時期的最大流量為822m3/s，結合這次的單次實測誤差，可得到該次實測的所有誤差值，該次的誤差分析如表1：

表1　沖鋒舟動船測流與傳統的吊船測流誤差分析表Tab.1　Flow measurement error of speedboats and traditional gondolas analysis table

4.3其他測速法已定系統誤差的糾偏

已定系數誤差是通過多次實測得到了數據，通過分析比較數據得到誤差值。比如，某次應用現役橋測車測速時，得到實測數據，查閱往年資料，分析橋上游流速受影響最大的距離（Dmax）的方法為：如果天然流速為1m/s，那么影響距離為2.9m，如果天然流速為2m/s，那么影響距離為3.3m……結合以上數據，可取值已定系數誤差，令誤差值能達到規范的要求。

參考文獻：

［1］ 張連翔，肖鵬云，劉懷坤.極坐標法在高洪流量測驗中的應用［J］.水利科技與經濟，2009，（07）：130-131.

［2］ 羅國政，雷東風.水文站高洪流量測驗方案探討［J］.陜西水利，2007，（05）：176-177.

Discussion on unconventional current meter method for flow measurement in high flood period

LV Shou-gui
(Tonghua Branch Office of Hydrology and Water Resources Bureau of Jilin Province,Tonghua 134000,China)

Abstract:Although the application of modern equipment can break through restrictions on the test during high flood period,but for small hydrometry stations,no modern test equipment is the biggest problem encountered in the work.To obtain accurate value using the existing equipment,small hydrometry stations can only take use of unconventional test method for flow velocity in high flood period.Through analysis of unconventional method for flow velocity in high flood period,so as to obtain more accurate data.

Key words:Hydrometry;Hydrology jobs;Current meter

中圖分類號：X171

文獻標志碼：A

文章編號：1674-8646（2016）08-0036-02

收稿日期：2016-02-11

作者簡介：呂守貴（1978-），男，吉林梅河口人，從事水文水資源研究。