上津水文站流量測驗Ⅰ型誤差試驗資料分析方法探討

蔣四維，周文靜

(長江水利委員會水文局漢江水文水資源勘測局，湖北襄陽441021)

1 研究背景

2011年中央1號文件明確提出：把嚴格水資源管理作為加快轉變經濟發展方式的戰略舉措，實施最嚴格水資源管理制度，建立用水總量控制制度、用水效率控制制度、水功能區限制納污制度和水資源管理責任和考核制度。為落實最嚴格的水資源管理制度，支撐“用水總量控制紅線”等的監督考核，加快省界斷面水資源監測站網建設，加強省界水資源監測和建設工作，水文漢江局完成了上津水文站、茅塔水文站及梅鋪水文站等三站的測驗河段基礎設施、水位監測設施設備、流量測驗設施設備、雨量監測設施設備及生產業務用房等基礎設施設備項目。按相關規范及規定，需要對水位、流量、降水量等監測設施設備進行比測。

本文以其中上津水文站流量測驗部分Ⅰ型誤差試驗資料為例，在兼顧測站測驗精度和山溪性河流水情特性的情況下，對該站的測驗歷時進行分析。

2 研究區域概況

圖1 上津水文站地理位置

3 誤差試驗模型

3.1 Ⅰ型誤差試驗應符合下列規定：

1)應在測流斷面選取包括最深點和水深分別為最大水深的60%和30%的垂線3條以上，作為試驗垂線；

2)在高、中、低每級水位中分別作長歷時連續測速，每隔10 s～20 s或較短時段觀測1個等時段流速，使測得的時均流速個數不少于100個；

3)單條垂線試驗應符合表1的規定。

表1 Ⅰ型誤差試驗

3.2 Ⅰ型誤差試驗資料的整理和計算

1)剔除原始測量系列中存在粗大誤差或偽誤差的等時段流速點。

2)單次測量(測點)的平均流速計算

3)原始測量時段的標準差計算

式中：t0為原始測量時段(一般情況下，可取10 s)；S(t0)為原始測量時段平均流速的(相對)標準差(%)，即流速脈動(Ⅰ型誤差)的相對標準差。

需求分析的缺失還表現在教材質量參差不齊。目前我國圖書市場上不乏各種專業ESP教材，但這些教材在內容的系統性和時效性上不突出，表現為缺乏真實場景的語言訓練，不利于學習者語用能力的發展。以商務英語教材為例，在教材中沒有對語言輸出和與專業結合的交際能力的訓練，直接影響學生語用能力的培養和教學效果。再看科技英語教材，文章加練習的傳統精讀教材的編排格式，體現科技英語的地方就是文章是科普類文章。人的認知能力和語言能力應互為促進，學習者專業語言能力應通過教材的學習得到發展。ESP教材單薄的設計沒有體現專業英語的語用功能，也不能滿足學生對科技英語學習的要求。

4)時段長平均流速nt0(相對)標準差計算

原始實驗系列流速的測量時段t0很短(如10 s)，其測量流速的相對標準差較大，而實際的流速測量中通常采用的時段長為nt0(如60 s、100 s等，這里n為6或10)，因此需要根據實驗資料，分析計算nt0時段流速的(相對)標準差。測點的Ⅰ型相對標準差應按下列方法估算：

①方法一

②方法二

首先計算nt0時段的平均流速，然后在與總時段(nt0時段)的平均流速直接計算標準差，應按下列公式計算：

M按下式計算：

式中：int為表示取整。

5)垂線的Ⅰ型相對標準差應按下式估算：

式中：Sei為測點測速歷時為nt0的第i條垂線的Ⅰ型相對標準差，%；P為用以確定垂線平均流速的垂線測點數；dk為確定垂線平均流速時測點流速的權系數；Sk(nt0)為測點k處的測速歷時為nt0的Ⅰ型相對標準差，%。

4 模型驗證

上津水文站大斷面見圖2，選取上津斷面水深最深處垂線，即起點距20.0 m處進行數據列舉分析，該垂線采用方法二，兩點法，在上游玉皇灘電站開閘發電到水位級穩定時進行誤差分析試驗。在試驗過程中，每個測點的時段測速歷時約為10s～20s不等，單個測點測驗102個時段。測驗流程見圖3。

圖2 上津水文站大斷面

圖3 上津水文站流量測驗Ⅰ型誤差試驗流程圖

102個時段分別劃分為102個10 s歷時時段，17個60 s歷時時段以及10個100 s歷時時段，進行測點流速誤差分析，經數據統計，計算成果見表2～表7，相對標準差統計見表8。

表2 在相對水深0.2處n=1測點流速誤差分析

表3 在相對水深0.2處n=6測點流速誤差分析

表4 在相對水深0.2處n=10測點流速誤差分析

表5 在相對水深0.8處n=1測點流速誤差分析

表6 在相對水深0.8處n=6測點流速誤差分析

表7 在相對水深0.8處n=10測點流速誤差分析

表8 相對標準差統計

經計算，相對水深0.2處測點平均流速權系數為0.58，相對水深0.8處測點平均流速權系數為0.42.由此推算出各歷時時段下水深最深處垂線Ⅰ型誤差試驗相對標準差，見表9。允許誤差見表10。

表9 垂線相對標準差

表10 Ⅰ型允許誤差 單位：%

5 結論

從相對標準差結果來看，三種歷時的相對標準差均在允許誤差范圍內，且當一個時段的測速歷時越長，該垂線的相對標準差越小。考慮到上津站山溪性河流以及受上游玉皇灘電站調度影響的情況，建議采用單個測點60 s的方式進行流量測驗。