水文流量測驗誤差分析

齊凱彬

摘 要：水文流量測驗對于推動我國國民經濟發展具有重要作用，其主要內容為科學監測各個區域河流水力資源的動態變化情況，同時全面收集監測數據。但是，水文流量測驗目前極易受到諸多因素的影響，導致測量結果不準確，不符合實際情況。因此，深入研究水文流量測驗，做好測量誤差控制，具有重要意義。

關鍵詞：水文;流量測驗;誤差

中圖分類號：P332 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）06-0097-03

Error Analysis of Hydrological Discharge Measurement

QI Kaibin

（Xinxiang Hydrology and Water Resources Survey Bureau，Xinxiang Henan 453000）

Abstract： Hydrological discharge measurement plays an important role in promoting the development of China's national economy， its main content is to scientifically monitor the dynamic changes of river hydraulic resources in various regions， and at the same time comprehensively collect monitoring data. However， the hydrological discharge measurement is currently extremely susceptible to many factors， resulting in inaccurate measurement results that do not conform to the actual situation. Therefore， it is of great significance to study the hydrological discharge measurement in depth and to control the measurement error.

Keywords： hydrology;discharge measurement;error

在我國經濟社會發展過程中，流域水資源數據具有重要的作用，它也是水文數據的主要組成部分之一[1-2]。影響流量資料質量的因素繁多[3-6]，不僅包括測驗方面的因素，也包括數據加工處理方法等方面的因素。隨著技術水平的不斷進步和資料整編方式的廣泛應用，流量資料處理精度不斷提升。當前，人們要重視水文流量測驗，加強測量誤差的控制。

1 水文測驗誤差對斷面流量、面積及流速的影響

對經濟社會發展來說，流域水資源數據是一項十分重要的基礎數據。其中，流量資料是水文數據不可或缺的內容，其精度對涉水工程設計效果及運行質量有較大的影響[7-9]。但是，影響流量資料質量的因素繁多，不僅包括測驗因素，也包括數據加工處理方法等方面的因素。隨著信息化技術的發展，信息化資料整編模式得到廣泛應用，流量資料處理精度也得到明顯提升。目前，流量資料誤差的主要影響因素為水文流量測驗誤差。河道流量計算公式為：

[Q=A×V]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中，[Q]為河道流量;[A]為河道斷面面積;[V]為河道斷面平均流速。

由式（1）可知，導致水文流量測驗誤差的主要因素為面積誤差和流速誤差。

在進行水文流量測驗時，人們需要按照相關順序，測量各測點水深與測深垂線間距，進而合理計算各個水流斷面的面積，通過相加得到最終的斷面總面積。通常，水文測驗斷面的測深垂線間距保持不變，人們可以不記錄其誤差。水深觀測期間，測深桿進入水中后，迎面水存在壅水情況。如果單單通過迎水面觀讀水深，就會導致觀讀值大于正常值。背水面因為測深桿阻水形成渦流，如果通過背水面進行觀讀，就會導致觀讀值小于正常值。因此，人們需要采取正確的測量方法，通過側面讀取測深桿在水面位置的刻度值，并且對均值進行多次測量，保證其接近真值[10-11]。

讀數誤差會導致水深發生變化，進而導致水流斷面面積發生變化，兩者呈正相關關系。使用測深桿懸掛流速儀對斷面流速進行測量的過程中，流速儀入水深度由完成測量的水深值決定，按照相應的比例系數和計算深度值，人們從水面向下合理放置流速儀，因此水深觀讀誤差會導致流速儀入水深度產生誤差。同時，斷面垂線上，深度不一的水流速度分布形式各不相同，因此又形成了流速測量誤差。面積誤差和流速誤差共同組成了流量計算誤差。水文流量測驗實物圖如圖1所示。

2 水文測驗誤差的常見類型

2.1 系統誤差

導致系統誤差的因素較多，例如，測驗方法制定是否合理、測驗儀器精度是否準確、測驗儀器是否滿足測驗要求、操作是否規范合理等[12-14]。上述因素的共性便是反復性強，易多次出現，并且具有一定的規律性。因此，水文測驗人員可以采取多次試驗對比、儀器定期檢測、加大培訓力度等方式，減少誤差發生風險。

2.2 偶然誤差

偶然誤差主要是指水尺讀取過程中形成的誤差和回流、風浪等導致的誤差[15-17]。水文測驗具有一定的復雜性，內容繁多，包括水位、流沙含量等因素，它們對水文測驗的有效性產生較大的影響。水文測驗極易受到自然因素的影響，所以難以保證結果的準確性。如果在極端天氣進行水文測驗，就要保證觀測值精確至厘米級。人們需要保證視線和水平面平行，減少折光造成的誤差。

2.3 模型誤差

現如今，我國水污染依然比較嚴重，因此水處理技術的要求不斷提高。水文測驗人員不僅需要全面掌握設備操作方法，還需要提高信息化技術的利用水平，如超聲波技術等，保證水文測驗的精準性。隨著信息化技術的飛速發展，水文報告已從傳統模式轉化為信息化、數字化模式，所以人們需要深入學習，優化水文測驗的數學模型，不斷降低模型誤差，提高系統存儲量，保證測算的準確性[18-19]。

3 水文測驗誤差的有效控制措施

3.1 進一步提高水文測驗的精準性

當前，人們需要加強對互聯網技術的應用，為水文測驗結果的準確性提供技術保障，同時及時反饋和分析水文測驗誤差問題，將其作為典型案例，不斷積累經驗，為日后工作的開展提供數據參考，保證水文區域差異性、水體差異性兩者的動態平衡。水文測驗人員需要不斷提高專業能力，強化責任意識，提高工作的主動性。首先，要選擇有利的氣象條件進行水文測驗，盡量避免在風浪中進行測量，尤其是深水作業過程中需要注意氣象、周邊環境對測量的影響。其次，要選擇精度較高的儀器設備進行測量，提高水文測驗的準確性。最后，要對測驗儀器進行定期維護和檢查，確保其始終處于正常運行狀態，并及時更換老化和故障嚴重的儀器，避免影響水文測驗，減少誤差。

3.2 強化水文站網的服務功能

一般來說，水文測驗的周期較長，所以人們需要全面監控水文要素，分析其變化情況，采取有效的處理措施，做好全面分析和計算，詳細記錄最終得到的數據，有效預防問題。因此，各地政府要提高對水文站建設的重視度，加大資金支持力度;建立專門的培訓機制，保證工作人員能夠全面掌握先進的水文測驗技術;優化和完善基礎設施，引入高性能的先進設備，不斷提高水文測驗水平[20-21]。

3.3 強化專業人才隊伍建設，不斷提高工作人員的綜合素質

人才隊伍建設主要包括兩個方面，一是管理人才隊伍的建設，二是水文測驗專業人才隊伍的建設。在這一過程中，要加大水文站改革力度，不斷優化和完善管理模式。首先，要定期組織工作人員參與專業技能培訓活動，不斷提高工作質量和工作效率，做好個人素質教育，強化其責任意識，使工作人員不斷積累經驗，提高專業操作能力，進而不斷豐富工作模式，為水文測驗工作的順利進行奠定扎實基礎。其次，要建立完善的水文應急監測機制，為防洪抗險提供人才保障。最后，以完善組織機構為基礎，深入了解各個水文站設備管理情況，科學制定應急預案，強化人才隊伍建設。

3.4 定期檢查相關儀器和設備，做好保養工作

在進行水文測驗前，工作人員首先需要對儀器、設備等進行全面檢查，確保其處于正常使用狀態，有效防止誤差問題的出現。其次，要對其功能進行全面檢查，確保其滿足規定標準要求，如果存在問題，就要及時進行解決。最后，要合理調整儀器與設備，測驗前對其進行校正，保證刻度的準確性。除此之外，人們需要定期對儀器與設備進行維護和保養，及時更換老舊設備[22]。

3.5 提高水文流量監測水平，減少人類活動的影響

水電站日常運行階段，人們需要保證配套設施發揮其作用，如城市攔河樞紐。但是，人類活動可能會影響水文要素變化規律，為了降低其造成的影響，管理部門需要充分掌握當地涉水工程相關情況，嚴密監控水位變化情況，全面分析水文要素變化后的水文流量變化規律。人們要結合原始數據，詳細分析變化后的數據，對兩者進行對比，然后進行總結。另外，人們需要充分了解水文測驗工作現狀，詳細分析水電站活動及人類活動對水文測驗造成的影響，根據所處位置，深入考慮流域內的環境因素，合理劃分流域斷面結構，加大法律法規宣傳力度，提高水文流量監測水平。

4 水道斷面測量誤差分析

4.1 水深測量

水深測量是水文站測量工作的主要內容之一，具有重要意義。目前，水文站多使用浮子式水位計監測法，數據會出現偏差，主要原因為浮子式水位計豎井前存在壅水，并且豎井進水孔被雜物堵塞，除此之外，浮子式編碼傳感器、懸索的穩定性也是影響測定結果準確性的重要因素。為了有效提高測量數據的精準性，減少偏差，水文站可以不再使用浮子式水位計，而是選用雷達式水位計。工作人員要嚴格遵守相關程序和標準進行操作，有效解決浮子式水位計引起的測量誤差。

4.2 水面寬度測量

為了有效控制誤差，汛期來臨前，水文站通常會采取措施糾正測深、測速垂線等參數，確保其設置的合理性。為了進一步降低水面寬度測量誤差，人們需要使用全站儀全面監測大斷面和測流垂線，明確誤差的影響因素，如汛期水位、測量時間等[22]，不斷提高監測精度。水面寬度測量實物圖如圖2所示。

5 結語

水文流量數據是十分重要的基礎數據，但是受諸多因素的影響，水文流量測驗容易出現較大的誤差。因此，人們需要切實掌握和合理使用水文流量測驗方法，不斷提高自身技能和設備操作水平，有效提高水文測驗的準確性，為經濟社會發展貢獻力量。

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