流速儀測流法誤差產生的原因及解決措施

李滿晶

(新疆水利廳金溝河流域管理處，新疆沙灣 832100)

流速儀測流法誤差產生的原因及解決措施

李滿晶

(新疆水利廳金溝河流域管理處，新疆沙灣 832100)

用流速儀測流是流量測驗常用的方法.在測流過程中，由于諸多因素會產生誤差而影響測量結果的精度。文章根據多年測流經驗，著重分析了用流速儀測流過程中誤差產生的原因，提出了解決方法。

流速儀;測流;精測法;常測法;誤差;解決方法

流速儀測流在水文測驗中是很普遍的。根據精度的不同及操作繁簡不同，可分為精測法、常測法、簡測法3種，這3種雖然對測流精度要求不同 ，但測驗的一般規定都是一樣的。

1 流量測驗的一般規定

1)斷面內測點的流速不應超過流速儀的測速范圍，特殊情況下超出范圍，應在資料中說明，當高速流速超出儀器測速范圍30%時，應在使用后將儀器封存，重新鑒定。

2)垂線水深不應小于流速儀一點法測速的必要水深。

3)在一次測流的起止時間內，水位漲落差不應大于平均水深的10%;水深較小而漲落急劇時不應大于平均水深的20%;或水位漲落引起的斷面面積的變化，當平均水深＞1 m時，不超過5%;當平均水深＜1 m時，不超過10%。

4)流速儀法測流時，應主要做：①觀測水位;②測量水深;③測量垂線各點流速;④觀測天氣情況;⑤計算、檢查和分析測流結果。

5)全年測驗次數的確定。在全年水位變幅內，均勻分布測次，保證最高最低水位流量的測定，對于穩定斷面，全年最少測次≥15次;(且水位級測點分布均勻)對于新設或改建斷面，為確定水位流量關系，保證推流精度，應適當增加測次，每一級水位級測次≥3次，且均勻分布;對于受沖於變化影響的斷面，在穩定期，可3～5 d測一次流;在沖於變化期，根據沖於程度，測流應1 d為1次或1 d數次。

2 水位觀測

水尺讀數的方法，當風平浪靜或有凈水設備時，讀靜止水面截于水尺上僅有的一個讀數即可，在風浪大而無靜水設備時，則應讀記波浪的峰頂和谷底截于水尺上兩個讀數，記取其平均值，或等到水面出現瞬時平靜時，讀其截于水尺上的一個讀數，這樣連續觀測2～3次，取其均值。

2.1 水位觀測的誤差來源與控制

2.1.1 人工水位觀測誤差來源

①觀測人員視線與水面不平行;②波浪影響;③水尺附近有其他障礙物的阻水、雍水影響;④時鐘不準;⑤水位變幅較大，觀測時間太短，讀數缺乏代表性。

2.1.2 誤差消除或控制

1)觀測人員視線盡量與水面平行。

2)有波浪，應取水尺度數的峰谷平均值或水流短暫平穩時的直接讀數。

3)水尺水位受阻水影響時，應盡可能先排除阻水因素，在進行觀測。

4)隨時校對觀測的時鐘。

5)水位變幅較大，采取多次觀測，去平均值。

2.1.3 自記水位計測量誤差來源

1)機械摩阻產生的滯后誤差。

2)懸索重量轉移改變浮子入水深度產生的誤差。

3)平衡錘入水改變浮子入水深度產生的誤差。

4)水位輪、懸索直徑公差形成的誤差。

5)環境溫度變化引起的水位輪懸索尺寸變化造成的誤差。

6)機械傳動空程引起的誤差。

7)走時機構的時間誤差。

8)記錄紙受環境溫濕度產生伸縮引起的誤差。

9)水位變率較大，引起的水位記錄誤差。

10)測井內外水體密度差異引起的水位誤差。

2.2 誤差的消除或控制

1)記錄紙受環境溫濕度影響產生的水位和時間誤差，可通過密封，加干燥劑的辦法控制。

2)對于水位變率引起的水位記錄誤差，可選擇合適的測井和進水口尺寸予以控制;懸索重量轉移改變浮子入水深度產生的誤差。

3)測井內外水體密度差異引起水位誤差，可在測井的上下游面對開進出水孔予以控制。

4)走時機構的時間誤差，可通過及時調整、校核予以控制。

3 測量水深誤差來源與控制

3.1 測量水深的誤差來源

1)不了解斷面情況，就直接進行水深的測量。

2)測量水深時，沒有根據當時波浪情況進行測量。

3)不根據斷面渠底情況，就進行測量。3.2 誤差的消除或控制

1)對于新斷面，因不了解情況在測水深時，應先用測桿對渠底進行了解，判斷出渠底的情況是屬于沖於斷面還是穩定斷面。

2)當水面起伏度較小時，每條垂線可用測桿測深1次。

3)如果是穩定斷面且渠底比較平整的段面，每條垂線的水深應連測2次，當兩次測得的水深差值不超過最小水深值的2%時，取兩次水深讀數的平均值;當兩次測得的水深差值超出2%時，應增加測次，取符合限差2%的兩次側身結果的平均值;當多次測量也達不到限差2%時，可取多次測深結果的平均值。

4)斷面渠底由較大卵石組成時，應在測深垂線處和垂線上、下游及左、右側共測5點，四周測點距中心點0.2 m，取5點水深讀數的平均值為測點水深。

4 斷面測深測速垂線的布設的誤差及控制

4.1 測量水深的誤差來源

1)測深垂線的布設不均勻分布，不能控制斷面的轉折點，使部分面積無大割大補情況。

2)測速垂線的布設不均勻分布，不能控制斷面形狀和流速沿渠寬分布的轉折點，無大割大補情況。

4.2 誤差的消除或控制

1)斷面測深測速垂線應盡量一致，位置宜固定;對于沖於斷面，應根據淤積的變化隨時調整岸邊垂線的位置。

2)對于沖淤多變斷面，可在最大流速、最大水深、轉折點處增加輔助垂線。

3)斷面測線布設是根據測流的要求不同，測線布設的條數不同，每條側線上的測點也不同，見表1。

表1 精測法、常測法最少測速垂線數目

5 測速測量的要求

1)一條垂線上相鄰兩側點的最小間距不宜小于流速儀旋槳的直徑。

2)測水面流速時，流速儀轉子旋轉部分不得露出水面。

3)測渠底時，應將流速儀下至0.9 m水深以下，并應使儀器旋轉部分的邊緣離開渠底2～5 cm;測冰底或冰花底時，應使流速儀旋轉部分的邊緣離開冰底或冰花底5 cm。

4)測速時，當水深＜0.16 m時，又無LS10型流速儀時可以停止測流，但要測過水斷面面積;但如有LS10型流速儀時還可以進行測流，但當水深在0.10 m以下時，也要停止測流，但要測過水斷面面積。

5)采用測桿測流時，流速儀應平行于測點當時的流向，當采用固定測桿測流時，測桿一端應裝有地盤，地盤應有尖頭，以保持儀器的水平和水深觀讀正確，具體應符合表2要求。

表2 測速垂線測點分布位置 m

6 測速測量的誤差及控制

6.1 測速測量的誤差來源

①儀器的誤差，保養不當或安裝不正確，導致測量的誤差(導致的結果是錯誤，不是誤差);②流向偏角導致的誤差;③紊流導致的誤差;④流速儀軸線與流向不平行導致的誤差;⑤人為導致的停表計時的誤差。

6.2 誤差的消除與控制

①施測前應檢查儀器并正確安裝;②在流向偏角處可增加測次;③測量是應把握好測流時機，盡量避開紊流;④校準停表，可兩人同時計時消除誤差。

7 結論

流速儀測流法是我流域常用的測流方法，因此正確的使用流速儀進行測流，盡量避免誤差，掌握好的方法，為獲得更精確的測量數據提供前提保障。

［1］宋茂峰，劉寶華，崔海濤.流速儀測流法的精簡分析［J］.黑龍江水利科技，2006，34(1)：36.

［2］馬凌云，王新友.灌區流速儀測流誤差淺析［J］.商品與質量，2010(28).

［3］黃梅.流速儀流量測驗方法探討［J］.廣東水利電力職業技術學院學報，2009(03).

［4］楊俊，丁林軍.防滲渠道中測流應注意的誤差問題［J］.吉林水利，2010(06).

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1007-7596(2011)05-0027-02

2011-02-21

李滿晶(1976-)，女，新疆石河子人，助理工程師，主要研究方向為水利水文測驗。