關于新儀器設備應用于水文測驗中誤差問題的思考

湯黎明

漢江水文水資源勘測局 湖北 丹江口 442700

1 誤差概述

在水文測驗工作中，測量值主要是測定定量的大小。主要包括對水位、流量，雨量、蒸發、地下水等項目的測量，其測量精度對水文測驗成果有直接影響。實際工作中，所測量的數據，真值是未知的，在測量過程中，往往通過多次測量，然后得到一個和真值相近的測量值[1]。

2 誤差理論

誤差理論的出現具有較長的淵源，在計量工作中，因為誤差的存在，出現了誤差理論這一概念。但是，不同領域的工作性質不同，因此對于誤差理論的使用也具有一定的差異性。在水文測驗中，需要注意的主要為系統誤差和偶然誤差，其統計的誤差形式主要包括極限誤差，平均誤差，均方差，允許誤差，絕對誤差，相對誤差等。生產過程中，工作人員應當對誤差理論有所了解，并應用于成果質量過程控制中。對于水文數據測量，實際的測量值與真值存在一定的差異，測量值并不能完全代表真值，從而有了不確定度概念。其反映的是系統誤差與偶然誤差綜合與真值的一致程度。不確定度往往用來評定成果質量的可靠性，這對于水文測驗成果質量評定相當重要[2]。

為了提高水文測量過程中成果的精度，一方面是提高水文測量儀器的性能，另一方面便是應用誤差理論，科學的對誤差進行分析控制。測量誤差是不可避免的，在測量過程中只有最大化的降低誤差值才能使測量值最為接近真值。

3 水文測驗的誤差分析及其對策

3.1 誤差來源與控制的思考

在水文測驗中，分析誤差主要分析誤差來源與誤差控制，以下是采用轉子式流速儀進行流量測驗時，誤差來源與控制相關分析。

其誤差來源主要有以下幾個方面：

（1）測流起點距定位誤差；

（2）水深測量誤差；

（3）流速測點定位誤差；

（4）流向偏角導致的誤差；

（5）入水物體干擾流態導致誤差；

（6）流速儀軸線與流線不平行導致的誤差[3]；

（7）計時工具計時不準。

針對上述可能引起誤差的來源，在測驗中一般采用以下方法控制誤差的產生：

（1）建立主要儀器，測具及有關測驗裝備的定期檢查登記制度；

（2）減小懸索偏角、縮小儀器偏離垂線下游的偏距；

（3）在安全前提下加大鉛魚重量。

上述是應用較為傳統的設備水文測驗下的誤差分析與控制，隨著科技進步與發展，越來越多的新儀器被應用于水文測驗中，比如雷達水位計、浮子式自記雨量計、自記式蒸發采集設備、ADCP、時差法流量計、圖像法流量測驗裝備等。對于這些新儀器的誤差分析與控制就比較復雜。針對新儀器新設備的誤差分析，往往需要投入更多精力去了解其設備工作原理。這是目前使用新儀器設備所面臨的新問題，值得后續深入探討。

3.2 減小人為因素引起的測驗誤差

隨著水文測驗工作中自動化設備應用越來越廣泛，水文測驗工作的技術含量越來越高。因人工操作不熟練或技術了解造成的誤差越來越多。針對這現象，應加強對于新設備的技術原理培訓，提高使用人員的技術素養。同時也要加強相關使用規范的編制，采用精細化管理手段，降低人為因素引起的誤差[4]。

3.3 應用新技術減小測驗誤差

針對新儀器新技術，我們的工作人員不僅需要對使用的設備熟練掌握，還應從設備技術層面考慮如何降低誤差，隨著計算機技術發展，應用計算機技術可有效對誤差進行檢測與分析。例如在利用水平式ADCP測定流量時可以引入神經網絡技術進行指標流速推算模型的建立，從而提高效率并降低一些系統性偏差；應用時差法超聲波流量計測定河道流量過程中，可以通過計算機濾波相關技術獲取更加準確的流速數據，從而降低水流脈動的影響。總之，在新設備應用過程中，降低測驗誤差的一些先進技術也應當應用到相關數據處理中。

3.4 加強設備管理減小測驗誤差

在水文測驗工作中，設備檢查是非常重要一部分，針對新出現的儀器設備，檢查標準還未建立或已經建立但尚未完善。針對這一問題，應當建立起相關檢測方法與標準，確保儀器設備在使用過程中的可靠性。平時應加強管理，通過定期對水文設備進行維護和檢查，提高水文測驗成果的準確性[5]。

4 結束語

隨著新儀器設備的應用，水文測驗中誤差來源與控制變得越來越復雜，為了更好地做好水文測驗工作，我們需要從多個方面考慮測驗過程中的誤差來源，同時針對誤差來源，對儀器設備進行改進，充分利用科技進步，提高儀器設備精度。在工作一線，加強工作人員的技能素養的培養，減小因人為因素帶來的誤差。使水文測驗成果質量更加優秀，為水資源管理及保護提供技術支撐，為我國的社會建設與國民經濟的不斷發展提供基礎數據。