中小河流枯水期流量测验精度探讨

2016-02-15徐志国王慧杰周口水文水资源勘测局

河南水利与南水北调 2016年11期

□徐志国 □王慧杰（周口水文水资源勘测局）

中小河流枯水期流量测验精度探讨

□徐志国 □王慧杰（周口水文水资源勘测局）

水文站枯水期流量测验由于受各种环境和因素影响，其流量测验的精确度一直是广大水文工作者关注的问题，同时也给水位流量关系曲线定线带来了很大困难，特别是在中小河流水文站，本来测流断面流量比较小，再加上枯水期断面、水草、漂浮物等因素的影响，测流设施甚至无法正常进行流量测验，还有些水文站甚至出现断流，流量根本无法进行施测，无法定线，针对这些现象，根据多年水文测验工作经验，结合实际情况，提出以下办法供大家参考。

中小河流；枯水期；流量测验；措施

1 引言

测流定线是水文站水位流量资料整编的一个主要环节，一般情况下，在测站控制良好、水位流量关系稳定的站，其水位流量关系曲线枯水期一般为单一线，洪水期为复式线，可是很多时候，由于受各种因素影响，枯水期的流量测验很不稳定，因此，导致水位流量关系点出现散乱现象，甚至同一级水位的多次实测流量点，流量成果相差较大，点绘的关系曲线偏离较多，当然误差也就较大，这就给资料整编带来很大困难，导致这一因素的原因主要有两个：一是流量测验精度问题；二是要选择合适的测流时机，只有做到这两点，才能弥补枯水期流量测验的不稳定因素。影响流量测验精度还有测流时的水位、水深、起点距等都会影响到流量测验精度。图1为槐站水文站水位流量关系单一曲线图。

图1 槐站水文站水位流量关系曲线图

2 影响枯水期流量测验精度的因素

2.1 水位对流量测验精度的影响

测流时的相应水位是绘制水位流量关系曲线的重要依据，所以测流时的水位观测精度对计算相应水位非常重要，当然水尺读数的精确也决定着水位的精度，因为水文站基本水尺在观读时，实际上都存在着0.50 cm的误差，但是在计算水位时就会出现1.00 cm的误差。（当然，这都是在水尺进行校测后，没有变动的情况下）比如：当观测基本水尺读数为76.50 cm时，按水位观测规范要求，水尺读数应记为76 cm;当基本水尺读数为75.50 cm时，按水位观测规范要求，水尺读数应记为75 cm。而实际工作中，仅凭视觉观察，水尺读数的76.50 cm和76.60 cm是很难分辨的，所以，不同的人记录观测水位时，有可能记录为77 cm;而75.50的水尺读数也许会读成75.40 cm，则记录为75 cm，这样就可能人为造成实际水尺读数出现2 cm的误差。这对本来水位涨落较小的测站来说，可能导致该次流量偏离值较大，影响到标准差计算，这种情况就是，流量成果接近，但是水位却相差2 cm的原因，这种错误在水文站是经常出现并且会影响枯水期的水位流量关系曲线定线问题，应该引起重视。

表1 水位观测读数误差统计表（单位:cm）

枯水期，水面一般较为平静，几乎没有波浪，读准水尺读数相对较为容易。测站控制稳定期测流时，尽量选择出现整厘米读数时进行测流，即需要测水尺读数为16 cm时的流量，理想状态是水尺读数恰好为16 cm，这样测出的流量才是16 cm对应的流量。实际工作中，一般这种时机出现不多，但可以尽量选择接近水尺读数16 cm的时间，这样可大大提高水位的代表性。

通过分析一些中小河测站近几年水位流量关系曲线低水流量发现，低、枯水位级水位观测值的进舍，直接影响了水位流量关系曲线标准差的百分比。为了及时发现因水位取舍带来的误差，在低、枯水位级，水位流量关系为临时曲线时段内，按照“四随”制度，把所测水位、流量及时点绘在相应的关系曲线图纸上，通过水位流量关系线来检验分析所测水位及流量的精度。在排除各种影响因素的情况下，确定是否因水位取舍造成偏离误差，以便及时修正水位，保证推流精度，使水位流量关系曲线的3种检验顺利通过，使推求的逐日平均流量更趋合理。资料整编时，整编人员的相当一部分精力都耗在对一些突出点的考证上，且一些突出点难以准确考证其真实原因，不得不以测验误差为由舍弃。

2.2 水深对流量测验精度的影响

对于一般河道，比如矩形河槽，假设水深为14.60 cm，按水文测验规范要求，应采用“四舍六入，奇进偶舍”的取舍原则，水深应取为15 cm，这样就会造成水深比实际偏大2.74%，从而也就导致流量偏大;若水深更小，假设水深读数为7.40 cm，按水文测验规范要求，水深应记为7 cm，这样就造成了水深比实际偏小5.41%，也就导致流量偏小;若水深为45.50 cm，按规范要求水深应记为46 cm，水深仅偏大1.10%，由此可以看出，水深越小，其数值精度对测流精度的影响越大。

2.3 起点距对流量测验精度的影响

按水文测验规范要求，水面宽＜5 m时，起点距应记至1cm，假如水面宽为2.25 m，如果不严格按要求有可能记为“2.20 m”，也可能记为“2.30 m”，这样的结果，对测量的断面宽度都会造成2.22%的误差;若水面宽再小(一般为临时断面)，假如仅为0.75 m，如果不严格按要求可能记“0.70 m”，也可能记为“0.80 m”，这样的结果，对测量的断面宽度都会造成6.67%的误差；由此可见，水面宽越窄，其数值精度对断面宽度的影响越大，当然，断面宽度也就影响到断面面积，从而影响到流量测验精度。因此，水面宽度越小，越更要注意起点距测量的准确性。

2.4 测点定位对流量测验精度的影响

对于一般河道，假如测量水深为20 cm，采用一点法，相对水深为0.60处的流速，计算测点深应为12 cm，若定位时不慎将其定位在11 cm或13 cm，都会造成0.05倍水深的定位误差，也就是说，实际测量的位置是相对水深0.55处的流速，或者是相对水深0.65处的流速，但是测流记载表上记录的测速位置却是相对水深0.60处的流速，这些在整编工作中是被忽略的，这些也会影响到流量的测验精度。枯水期，由于水深、流速都比较小，进行测速点定位时更加注意准确定位测点位置。

3 提高枯水期流量测验精度的措施

在中小河流枯水期流量测验中，由于水位观测的代表性不高导致的流量测验误差，在流量测验中是一个很普遍的现象，因此，要在枯水期水位流量关系稳定的情况下测流时，应尽可能选择水尺读数是整厘米数时，这样才具有代表性，假如不能选择在整厘米数时，要尽量选择离整厘米数最近的时间测流，这样将大大提高水位的代表性，也就间接提高了流量测验精度。

水深、起点距的测量应严格按规范要求进行，测流断面需要清理时，严格按断面清理的相关要求进行清理，规范合理的测流断面也是保证流量测验精度的重要条件之一。

枯水期一般使用低速流速仪LS-78、LS-10进行测流，根据水文测验规范规定，该型流速仪的使用水深下限一般是0.10 m，所以当水深＜10 cm时，既不能采取壅水措施，束狭后又不能满足流速仪测流时，只能使用小浮标法测流。

枯水期流量测验，在水深满足相对水深0.60时，应采用一点法，施测相对水深0.60处的流速，不宜直接测水面流速，水面流速没有相对水深0.60处的流速具有代表性。因为低水情况下，水面流速系数一般都是采用经验值，很少有测站试验分析出低水水面流速系数，采用经验值计算的流量往往存在不同程度的误差。

测流时测深垂线的布设应能完整控制断面水深沿河宽分布变化的转折点，测速垂线应能控制水深和流速分布变化的转折点，任何情况下，测速垂线不宜少于3条，否则很难保证流量测验精度。