上津水文站流量測(cè)驗(yàn)Ⅰ型誤差試驗(yàn)資料分析方法探討

蔣四維，周文靜

(長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局漢江水文水資源勘測(cè)局，湖北襄陽(yáng)441021)

1 研究背景

2011年中央1號(hào)文件明確提出：把嚴(yán)格水資源管理作為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的戰(zhàn)略舉措，實(shí)施最嚴(yán)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(qū)限制納污制度和水資源管理責(zé)任和考核制度。為落實(shí)最嚴(yán)格的水資源管理制度，支撐“用水總量控制紅線”等的監(jiān)督考核，加快省界斷面水資源監(jiān)測(cè)站網(wǎng)建設(shè)，加強(qiáng)省界水資源監(jiān)測(cè)和建設(shè)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(cè)驗(yàn)河段基礎(chǔ)設(shè)施、水位監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備、流量測(cè)驗(yàn)設(shè)施設(shè)備、雨量監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備及生產(chǎn)業(yè)務(wù)用房等基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備項(xiàng)目。按相關(guān)規(guī)范及規(guī)定，需要對(duì)水位、流量、降水量等監(jiān)測(cè)設(shè)施設(shè)備進(jìn)行比測(cè)。

本文以其中上津水文站流量測(cè)驗(yàn)部分Ⅰ型誤差試驗(yàn)資料為例，在兼顧測(cè)站測(cè)驗(yàn)精度和山溪性河流水情特性的情況下，對(duì)該站的測(cè)驗(yàn)歷時(shí)進(jìn)行分析。

2 研究區(qū)域概況

圖1 上津水文站地理位置

3 誤差試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h2>

3.1 Ⅰ型誤差試驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定：

1)應(yīng)在測(cè)流斷面選取包括最深點(diǎn)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(yàn)垂線；

2)在高、中、低每級(jí)水位中分別作長(zhǎng)歷時(shí)連續(xù)測(cè)速，每隔10 s～20 s或較短時(shí)段觀測(cè)1個(gè)等時(shí)段流速，使測(cè)得的時(shí)均流速個(gè)數(shù)不少于100個(gè)；

3)單條垂線試驗(yàn)應(yīng)符合表1的規(guī)定。

表1 Ⅰ型誤差試驗(yàn)

3.2 Ⅰ型誤差試驗(yàn)資料的整理和計(jì)算

1)剔除原始測(cè)量系列中存在粗大誤差或偽誤差的等時(shí)段流速點(diǎn)。

2)單次測(cè)量(測(cè)點(diǎn))的平均流速計(jì)算

3)原始測(cè)量時(shí)段的標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算

式中：t0為原始測(cè)量時(shí)段(一般情況下，可取10 s)；S(t0)為原始測(cè)量時(shí)段平均流速的(相對(duì))標(biāo)準(zhǔn)差(%)，即流速脈動(dòng)(Ⅰ型誤差)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差。

需求分析的缺失還表現(xiàn)在教材質(zhì)量參差不齊。目前我國(guó)圖書(shū)市場(chǎng)上不乏各種專(zhuān)業(yè)ESP教材，但這些教材在內(nèi)容的系統(tǒng)性和時(shí)效性上不突出，表現(xiàn)為缺乏真實(shí)場(chǎng)景的語(yǔ)言訓(xùn)練，不利于學(xué)習(xí)者語(yǔ)用能力的發(fā)展。以商務(wù)英語(yǔ)教材為例，在教材中沒(méi)有對(duì)語(yǔ)言輸出和與專(zhuān)業(yè)結(jié)合的交際能力的訓(xùn)練，直接影響學(xué)生語(yǔ)用能力的培養(yǎng)和教學(xué)效果。再看科技英語(yǔ)教材，文章加練習(xí)的傳統(tǒng)精讀教材的編排格式，體現(xiàn)科技英語(yǔ)的地方就是文章是科普類(lèi)文章。人的認(rèn)知能力和語(yǔ)言能力應(yīng)互為促進(jìn)，學(xué)習(xí)者專(zhuān)業(yè)語(yǔ)言能力應(yīng)通過(guò)教材的學(xué)習(xí)得到發(fā)展。ESP教材單薄的設(shè)計(jì)沒(méi)有體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)的語(yǔ)用功能，也不能滿(mǎn)足學(xué)生對(duì)科技英語(yǔ)學(xué)習(xí)的要求。

4)時(shí)段長(zhǎng)平均流速nt0(相對(duì))標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算

原始實(shí)驗(yàn)系列流速的測(cè)量時(shí)段t0很短(如10 s)，其測(cè)量流速的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差較大，而實(shí)際的流速測(cè)量中通常采用的時(shí)段長(zhǎng)為nt0(如60 s、100 s等，這里n為6或10)，因此需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料，分析計(jì)算nt0時(shí)段流速的(相對(duì))標(biāo)準(zhǔn)差。測(cè)點(diǎn)的Ⅰ型相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)按下列方法估算：

①方法一

②方法二

首先計(jì)算nt0時(shí)段的平均流速，然后在與總時(shí)段(nt0時(shí)段)的平均流速直接計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差，應(yīng)按下列公式計(jì)算：

M按下式計(jì)算：

式中：int為表示取整。

5)垂線的Ⅰ型相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)按下式估算：

式中：Sei為測(cè)點(diǎn)測(cè)速歷時(shí)為nt0的第i條垂線的Ⅰ型相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差，%；P為用以確定垂線平均流速的垂線測(cè)點(diǎn)數(shù)；dk為確定垂線平均流速時(shí)測(cè)點(diǎn)流速的權(quán)系數(shù)；Sk(nt0)為測(cè)點(diǎn)k處的測(cè)速歷時(shí)為nt0的Ⅰ型相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差，%。

4 模型驗(yàn)證

上津水文站大斷面見(jiàn)圖2，選取上津斷面水深最深處垂線，即起點(diǎn)距20.0 m處進(jìn)行數(shù)據(jù)列舉分析，該垂線采用方法二，兩點(diǎn)法，在上游玉皇灘電站開(kāi)閘發(fā)電到水位級(jí)穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行誤差分析試驗(yàn)。在試驗(yàn)過(guò)程中，每個(gè)測(cè)點(diǎn)的時(shí)段測(cè)速歷時(shí)約為10s～20s不等，單個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)驗(yàn)102個(gè)時(shí)段。測(cè)驗(yàn)流程見(jiàn)圖3。

圖2 上津水文站大斷面

圖3 上津水文站流量測(cè)驗(yàn)Ⅰ型誤差試驗(yàn)流程圖

102個(gè)時(shí)段分別劃分為102個(gè)10 s歷時(shí)時(shí)段，17個(gè)60 s歷時(shí)時(shí)段以及10個(gè)100 s歷時(shí)時(shí)段，進(jìn)行測(cè)點(diǎn)流速誤差分析，經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，計(jì)算成果見(jiàn)表2～表7，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表8。

表2 在相對(duì)水深0.2處n=1測(cè)點(diǎn)流速誤差分析

表3 在相對(duì)水深0.2處n=6測(cè)點(diǎn)流速誤差分析

表4 在相對(duì)水深0.2處n=10測(cè)點(diǎn)流速誤差分析

表5 在相對(duì)水深0.8處n=1測(cè)點(diǎn)流速誤差分析

表6 在相對(duì)水深0.8處n=6測(cè)點(diǎn)流速誤差分析

表7 在相對(duì)水深0.8處n=10測(cè)點(diǎn)流速誤差分析

表8 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差統(tǒng)計(jì)

經(jīng)計(jì)算，相對(duì)水深0.2處測(cè)點(diǎn)平均流速權(quán)系數(shù)為0.58，相對(duì)水深0.8處測(cè)點(diǎn)平均流速權(quán)系數(shù)為0.42.由此推算出各歷時(shí)時(shí)段下水深最深處垂線Ⅰ型誤差試驗(yàn)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差，見(jiàn)表9。允許誤差見(jiàn)表10。

表9 垂線相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差

表10 Ⅰ型允許誤差 單位：%

5 結(jié)論

從相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差結(jié)果來(lái)看，三種歷時(shí)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差均在允許誤差范圍內(nèi)，且當(dāng)一個(gè)時(shí)段的測(cè)速歷時(shí)越長(zhǎng)，該垂線的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)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(diào)度影響的情況，建議采用單個(gè)測(cè)點(diǎn)60 s的方式進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)。