水文測驗中新型儀器的應(yīng)用

史婧 介立杰 郭澎 張鑫鑫 郭松

【摘要】：由于現(xiàn)在科技水平的日益提升，水文測驗儀器也必須緊跟時代潮流，應(yīng)用精度高、分辨率好的測驗儀器進行水文測驗，從而精確、快速的獲取水文相關(guān)數(shù)據(jù)。本文就水文測驗中水位、流量、含沙量、降水量等方面代表性新型儀器的應(yīng)用情況進行介紹，希望可以為水文工作者提供一些有價值的參考。

【關(guān)鍵詞】：新型儀器；水文測驗；應(yīng)用情況

水文工作中，水文測驗工作是非常關(guān)鍵的，可以將最新的、最原始的水文資料提供給相關(guān)工作人員，極大方便了相應(yīng)工作的開展。隨著國家對水文工作的日益重視和科技水平的不斷提高，水文工作面臨著良好的發(fā)展形勢，水文的社會影響也越來越廣泛。因此，不斷提升水文測驗工作質(zhì)量，探討傳統(tǒng)設(shè)備、方法與新設(shè)備、新技術(shù)在水文中的應(yīng)用情況，探索水文測驗現(xiàn)代化技術(shù)，實現(xiàn)水文數(shù)據(jù)快速、精準獲取，加快水文科技現(xiàn)代化步伐，更好的服務(wù)國民經(jīng)濟建設(shè)。筆者就水文測驗中幾個代表性新型儀器做初步介紹，以期為水文工作者提供一些參考。

1水位測驗方面新型儀器的應(yīng)用

水位測驗作為水文測驗中最為基本的項目，以往，傳統(tǒng)水位觀測容易受到天氣、風(fēng)浪、特殊洪水的影響，導(dǎo)致測驗結(jié)果產(chǎn)生較大誤差，且人力投入大。新型儀器在水位測試方面相較于傳統(tǒng)儀器來說，優(yōu)勢非常明顯，例如自記式水位觀測儀器的應(yīng)用，提高了水位觀測的工作效率。目前自記式水位觀測儀器主要有浮子式水位計、壓力式水位計、超聲波水位計等種類，但在實際工作中，這些新型的水位測驗儀器會受到制造水平、適用條件、水位變化和外部環(huán)境等因素的影響，也存在著一些弊病。例如，浮子式水位計在高水測驗時，隨著水位漲落，容易出現(xiàn)鋼絲繩打滑、平衡錘觸底等現(xiàn)象，造成水位測驗數(shù)據(jù)不準確；壓力式水位計的感壓面在實際測驗中受泥沙淤積影響，需要進行定期清理；超聲波水位計容易受到河道漂浮物或者泥沙等外部環(huán)境影響，出現(xiàn)水位測驗不準確現(xiàn)象。

2流量測驗方面新型儀器的應(yīng)用

在流量測驗方面，大部分水文站目前采用纜道、測船流速儀方法測流，在河道斷面上布設(shè)多條垂線，在不同深度施放流速儀，測定流速。雖然這些傳統(tǒng)方法使用范圍廣，也取得了一定的成績，但也存在不足，由于測點有限，數(shù)據(jù)獲取復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理工作量較大，測驗工作中需要的人員多、耗時長、工作量大，流量測驗精度受測次影響較大，且不能實現(xiàn)流量實時報汛。在目前的水文流量測驗工作中，一些新型的在線測流儀器已經(jīng)開展使用，例如超聲波測流儀、聲學(xué)多普勒流速剖面儀，在水流平穩(wěn)的河道站、渠道或堰閘站，已取得了良好的使用效果，但這些新型儀器在實際測驗中也受到一些環(huán)境限制，例如一些測站水位陡漲陡落，斷面沖淤變化大、河道漂浮物較多，或是河道含沙量較大的情況下，不適宜采用聲學(xué)多普勒流速剖面儀施測，此時還需要采用傳統(tǒng)的流量測驗方法。

3含沙量測驗方面新型儀器的應(yīng)用

傳統(tǒng)的含沙量測量是工作者將野外現(xiàn)場的水樣取回實驗室中，通過比重瓶法或是烘干法進行含沙量測量，這種方法操作復(fù)雜、效率低，不能實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測。為改變這一現(xiàn)狀，科研工作者研制了同位素測沙儀、光電式測沙儀、超聲波懸沙測量儀等新型儀器。這些新型儀器提高了傳統(tǒng)泥沙分析工作效率的同時，也降低了人力投入，例如光學(xué)后向散射濁度儀利用光學(xué)后向散射原理，通過濁度傳感器監(jiān)測和記錄濁度和懸浮沉積物濃度，監(jiān)測懸浮物質(zhì)，實現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測，在河口、海灣等地區(qū)已經(jīng)得到初步應(yīng)用。但光學(xué)后向散射濁度儀測量的并非是實際含沙量，而是濁度數(shù)據(jù)，需要通過校準試驗，建立濁度和濃度關(guān)系，進行濁度和濃度轉(zhuǎn)化，從而得到含沙量數(shù)值。且光學(xué)后向散射濁度儀作為一種光學(xué)儀器，測量精度會受到泥沙粒徑、級配、濃度、氣泡、生物等許多因素影響，在含沙量變化和水動力條件比較復(fù)雜的地區(qū)，通過研究光學(xué)后向散射強度和含沙量之間的關(guān)系，得到數(shù)據(jù)，存在較大誤差，并不適用。

4、降水量測驗方面新型儀器的應(yīng)用

目前降水量測驗大多采用自記雨量計，其儀器維護、比測校核、測驗精度一般能滿足降水量測驗要求，但在氣候、地理位置特殊的地區(qū)，存在影響降水量測驗精度的因素。例如海拔較高的山區(qū)，冬季氣溫最低的兩個月，特別是背陰的山坡，翻斗雨量計翻斗內(nèi)結(jié)冰后，融化的雨雪水量存在誤差，且這一部分的誤差不容易測定。日常工作中，需要對遙測雨量站點做好巡查和維護，定期檢查雨量傳感器的盛雨器、清理灰塵雜物、清理翻斗、注水聯(lián)調(diào)計算測量誤差。并做好數(shù)據(jù)短期和長期的對比分析，雨量數(shù)據(jù)與鄰近站點的對照，易結(jié)冰站點遙測數(shù)據(jù)與人工觀測數(shù)據(jù)的對比分析工作。

結(jié)語

隨著先進技術(shù)的發(fā)展，水文現(xiàn)代化的不斷建設(shè)和完善，越來越多的新型測驗儀器應(yīng)用在水文測驗工作中，新型儀器相對于傳統(tǒng)儀器，其測量準確度、精度及效率得到了大幅提升，且節(jié)約了人力、物力。但值得注意的是，一些新型儀器雖然在某些區(qū)域得到使用，但新型儀器也存在著一定的弊端，受制于人員、技術(shù)、資金等多方面的因素，新儀器的推廣和應(yīng)用程度遠遠不夠，這需要相關(guān)工作者積極研究，不斷實驗與改進，從而研發(fā)出更加完善的水文測驗儀器，通過水文科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，逐步實現(xiàn)水文測驗現(xiàn)代化。

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