流速仪测流法误差产生的原因及解决措施

李满晶

(新疆水利厅金沟河流域管理处，新疆沙湾 832100)

流速仪测流法误差产生的原因及解决措施

李满晶

(新疆水利厅金沟河流域管理处，新疆沙湾 832100)

用流速仪测流是流量测验常用的方法.在测流过程中，由于诸多因素会产生误差而影响测量结果的精度。文章根据多年测流经验，着重分析了用流速仪测流过程中误差产生的原因，提出了解决方法。

流速仪;测流;精测法;常测法;误差;解决方法

流速仪测流在水文测验中是很普遍的。根据精度的不同及操作繁简不同，可分为精测法、常测法、简测法3种，这3种虽然对测流精度要求不同 ，但测验的一般规定都是一样的。

1 流量测验的一般规定

1)断面内测点的流速不应超过流速仪的测速范围，特殊情况下超出范围，应在资料中说明，当高速流速超出仪器测速范围30%时，应在使用后将仪器封存，重新鉴定。

2)垂线水深不应小于流速仪一点法测速的必要水深。

3)在一次测流的起止时间内，水位涨落差不应大于平均水深的10%;水深较小而涨落急剧时不应大于平均水深的20%;或水位涨落引起的断面面积的变化，当平均水深＞1 m时，不超过5%;当平均水深＜1 m时，不超过10%。

4)流速仪法测流时，应主要做：①观测水位;②测量水深;③测量垂线各点流速;④观测天气情况;⑤计算、检查和分析测流结果。

5)全年测验次数的确定。在全年水位变幅内，均匀分布测次，保证最高最低水位流量的测定，对于稳定断面，全年最少测次≥15次;(且水位级测点分布均匀)对于新设或改建断面，为确定水位流量关系，保证推流精度，应适当增加测次，每一级水位级测次≥3次，且均匀分布;对于受冲於变化影响的断面，在稳定期，可3～5 d测一次流;在冲於变化期，根据冲於程度，测流应1 d为1次或1 d数次。

2 水位观测

水尺读数的方法，当风平浪静或有净水设备时，读静止水面截于水尺上仅有的一个读数即可，在风浪大而无静水设备时，则应读记波浪的峰顶和谷底截于水尺上两个读数，记取其平均值，或等到水面出现瞬时平静时，读其截于水尺上的一个读数，这样连续观测2～3次，取其均值。

2.1 水位观测的误差来源与控制

2.1.1 人工水位观测误差来源

①观测人员视线与水面不平行;②波浪影响;③水尺附近有其他障碍物的阻水、雍水影响;④时钟不准;⑤水位变幅较大，观测时间太短，读数缺乏代表性。

2.1.2 误差消除或控制

1)观测人员视线尽量与水面平行。

2)有波浪，应取水尺度数的峰谷平均值或水流短暂平稳时的直接读数。

3)水尺水位受阻水影响时，应尽可能先排除阻水因素，在进行观测。

4)随时校对观测的时钟。

5)水位变幅较大，采取多次观测，去平均值。

2.1.3 自记水位计测量误差来源

1)机械摩阻产生的滞后误差。

2)悬索重量转移改变浮子入水深度产生的误差。

3)平衡锤入水改变浮子入水深度产生的误差。

4)水位轮、悬索直径公差形成的误差。

5)环境温度变化引起的水位轮悬索尺寸变化造成的误差。

6)机械传动空程引起的误差。

7)走时机构的时间误差。

8)记录纸受环境温湿度产生伸缩引起的误差。

9)水位变率较大，引起的水位记录误差。

10)测井内外水体密度差异引起的水位误差。

2.2 误差的消除或控制

1)记录纸受环境温湿度影响产生的水位和时间误差，可通过密封，加干燥剂的办法控制。

2)对于水位变率引起的水位记录误差，可选择合适的测井和进水口尺寸予以控制;悬索重量转移改变浮子入水深度产生的误差。

3)测井内外水体密度差异引起水位误差，可在测井的上下游面对开进出水孔予以控制。

4)走时机构的时间误差，可通过及时调整、校核予以控制。

3 测量水深误差来源与控制

3.1 测量水深的误差来源

1)不了解断面情况，就直接进行水深的测量。

2)测量水深时，没有根据当时波浪情况进行测量。

3)不根据断面渠底情况，就进行测量。3.2 误差的消除或控制

1)对于新断面，因不了解情况在测水深时，应先用测杆对渠底进行了解，判断出渠底的情况是属于冲於断面还是稳定断面。

2)当水面起伏度较小时，每条垂线可用测杆测深1次。

3)如果是稳定断面且渠底比较平整的段面，每条垂线的水深应连测2次，当两次测得的水深差值不超过最小水深值的2%时，取两次水深读数的平均值;当两次测得的水深差值超出2%时，应增加测次，取符合限差2%的两次侧身结果的平均值;当多次测量也达不到限差2%时，可取多次测深结果的平均值。

4)断面渠底由较大卵石组成时，应在测深垂线处和垂线上、下游及左、右侧共测5点，四周测点距中心点0.2 m，取5点水深读数的平均值为测点水深。

4 断面测深测速垂线的布设的误差及控制

4.1 测量水深的误差来源

1)测深垂线的布设不均匀分布，不能控制断面的转折点，使部分面积无大割大补情况。

2)测速垂线的布设不均匀分布，不能控制断面形状和流速沿渠宽分布的转折点，无大割大补情况。

4.2 误差的消除或控制

1)断面测深测速垂线应尽量一致，位置宜固定;对于冲於断面，应根据淤积的变化随时调整岸边垂线的位置。

2)对于冲淤多变断面，可在最大流速、最大水深、转折点处增加辅助垂线。

3)断面测线布设是根据测流的要求不同，测线布设的条数不同，每条侧线上的测点也不同，见表1。

表1 精测法、常测法最少测速垂线数目

5 测速测量的要求

1)一条垂线上相邻两侧点的最小间距不宜小于流速仪旋桨的直径。

2)测水面流速时，流速仪转子旋转部分不得露出水面。

3)测渠底时，应将流速仪下至0.9 m水深以下，并应使仪器旋转部分的边缘离开渠底2～5 cm;测冰底或冰花底时，应使流速仪旋转部分的边缘离开冰底或冰花底5 cm。

4)测速时，当水深＜0.16 m时，又无LS10型流速仪时可以停止测流，但要测过水断面面积;但如有LS10型流速仪时还可以进行测流，但当水深在0.10 m以下时，也要停止测流，但要测过水断面面积。

5)采用测杆测流时，流速仪应平行于测点当时的流向，当采用固定测杆测流时，测杆一端应装有地盘，地盘应有尖头，以保持仪器的水平和水深观读正确，具体应符合表2要求。

表2 测速垂线测点分布位置 m

6 测速测量的误差及控制

6.1 测速测量的误差来源

①仪器的误差，保养不当或安装不正确，导致测量的误差(导致的结果是错误，不是误差);②流向偏角导致的误差;③紊流导致的误差;④流速仪轴线与流向不平行导致的误差;⑤人为导致的停表计时的误差。

6.2 误差的消除与控制

①施测前应检查仪器并正确安装;②在流向偏角处可增加测次;③测量是应把握好测流时机，尽量避开紊流;④校准停表，可两人同时计时消除误差。

7 结论

流速仪测流法是我流域常用的测流方法，因此正确的使用流速仪进行测流，尽量避免误差，掌握好的方法，为获得更精确的测量数据提供前提保障。

［1］宋茂峰，刘宝华，崔海涛.流速仪测流法的精简分析［J］.黑龙江水利科技，2006，34(1)：36.

［2］马凌云，王新友.灌区流速仪测流误差浅析［J］.商品与质量，2010(28).

［3］黄梅.流速仪流量测验方法探讨［J］.广东水利电力职业技术学院学报，2009(03).

［4］杨俊，丁林军.防渗渠道中测流应注意的误差问题［J］.吉林水利，2010(06).

P33

A

1007-7596(2011)05-0027-02

2011-02-21

李满晶(1976-)，女，新疆石河子人，助理工程师，主要研究方向为水利水文测验。