水文流量測驗水深測量誤差實例分析

黃琦 胡艷嬌 田長濤

摘 要：文章根據采用低水測深桿法測流時觀讀水深讀數方式的不同，對流量測驗精度產生的影響進行了分析。經實例數據分析論證表明，不正確的觀讀方法會對流量資料精度產生明顯影響。無論是在測深桿迎水面和背水面觀讀數據均是錯誤的測驗方式，都會給流量測驗帶來較大誤差，長系列資料因觀測方式的錯誤會引起水位～流量關系曲線明顯偏離，降低了流量資料成果精度。文中針對讀數誤差來源，提出了具體改進建議。

關鍵詞：流量測驗；水深觀讀；測深桿；斷面面積；精度檢驗

中圖分類號：P332 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）21-0054-02

Abstract： In this paper， the influence on the accuracy of flow measurement is analyzed according to the different reading methods of viewing water depth when using low water bathymetric rod method. The analysis and demonstration of the example data shows that the incorrect reading method will have a significant impact on the accuracy of the flow data. Whether it is the wrong test method to read the data on the water surface and the back water surface of the bathymetric rod， it will bring great error to the discharge test. Due to the error of the observation mode， the long series of data will cause the water level-discharge relationship curve to deviate obviously. The accuracy of flow data is reduced. Finally， some suggestions for improvement are put forward according to the source of reading error.

Keywords： flow test； bathymetric reading； bathymetric rod； cross-section area； accuracy test

1 概述

流域水資源數據是經濟社會發展建設的重要基礎數據之一，其中流量資料屬非常重要水文數據。資料系列的精度質量直接影響到涉水工程設施的設計和穩健運行效果。影響流量資料質量的因素較多，既有測驗因素也有整編方法和數據加工處理精細化水平的影響，但隨著信息化資料整編手段的普及，流量資料加工處理的精度日益提高，目前流量資料誤差主要以測驗誤差影響為主。

河道流量計算公式為Q=A×V，式中A為面積（等于斷面平均水深與水面寬的乘積），V為斷面平均流速，因此流量誤差主要受面積和流速影響。

2 水深測量誤差對流量的影響

流量測驗斷面面積由若干部份面積累加得出，部分面積由部份平均水深與測深垂線間距乘積得出。測深垂線間距一般固定不變的，誤差可以忽略，面積測量誤差主要體現在水深測量上。測深桿測流時讀數誤差經常出現在觀讀誤差方面。利用測深桿讀取水深的正確方法是沿水流垂直方向讀取測深桿側面水流切線出的水深值，而不是讀取測深桿迎水面和背水面的讀數。否則迎水面雍水會使觀讀水深高于正常值，背水面渦流導致觀讀值低于正常值。水深觀讀誤差會引起流速儀入水深度，會產生流速測量誤差。所以說水深觀測誤差會同時產生面積和流速計算誤差，共同影響流量計算精度。

2.1 水深測量誤差對流量成果影響實例數據分析

選擇某一流域水文斷面，測驗方式采用測深桿（圓柱形）涉水施測法測取流量。斷面測速垂線采用一點法施測，流速儀入水深度為0.6h測。本次試驗采用10個測次資料，實測水深分別采用測深桿入水后迎水面、背水面和側面實際接觸水面的讀數，每測次讀取3組數據，以側面觀讀值作為正常值，見表1。

2.2 誤差分析

由表1可見，測深桿迎水面觀讀的測驗誤差會使斷面面積計算值增大，流速計算值減小；背水面反之。面積和流速計算誤差會影響流量的計算精度。由圖1可見，迎水側和背水側的測點形成的關系線分別分布在標準曲線的兩側，既迎水側曲線偏左，流量偏小；背水側曲線偏右，流量偏大。

采用t檢驗法，a=0.05檢驗2條曲線與標準曲線的偏離程度。計算公式為t= ，式中x1為標準曲線測點對關系線的偏離值，x2為檢驗數據對標準曲線的偏離值，？滋1，？滋2為兩組系列數據的均值，s ，s 為x1、x2的方差，n1、n2為數據個數。經計算，t迎水側曲線=2.50，因|t|>臨界值t（1-a/2）=2.10，所以迎水側流量曲線沒有通過t檢驗。t背水側曲線=83.3，因|t|>臨界值t（1-a/2）=2.10，所以背水側流量曲線也沒有通過t檢驗，說明這兩個系列的數據不能參與流量資料定線整編。采用迎水側曲線推求6月份地表水資源量為101.3萬m3，小于實際水量20.8萬m3，采用背水側曲線推求5月份地表水資源量為151.4萬m3，大于實際水量30.3萬m3。可見，水位～流量關系線的系統偏離會引起較大的流量計算誤差。

3 結束語

流量測驗誤差受面積和流速測量誤差的共同影響，而水深測量誤差可同時引起面積和流速的計算精度。觀讀測深桿迎水側和背水側水深讀數是一種習慣現象，但這會帶來明顯觀測誤差，實際觀測時盡可能讀取測深桿側面水流切線處讀數。再就是測深桿外形盡可能改為流線型，可以減小阻水和漩渦影響，測深時也要避免在水流湍急處，應選擇相對平緩處施測，便于減少測深誤差對流量精度的影響。

參考文獻：

[1]水利部.河流流量測驗規范[M].中國計劃出版社，1993.

[2]水利部長江水利委員會水文局.水文資料整編規范[M].中國水利水電出版社，2000.

[3]錢學偉，陸建華.水文測驗誤差分析與評定[M].中國水利水電出版社，2007.