水文测验中测流误差及控制措施分析

郭 成

（运城市水文水资源勘测站 山西运城 044000）

在开展水文测验工作中，测流是最基础的工作，在实际测验过程中，主要是由技术人员借助仪器设备开展数据收集，可能会受到人、设备、环境因素等多方面影响，造成水文测验结果不符合实际数值，从而导致误差的产生。客观来看，误差的存在难以避免，但在实际工作中为保证测验数据的准确可靠，应当采取合理手段进行误差控制，从而实现对水资源的有效管理。

1 水文测验中存在的误差类型

1.1 伪误差

误差是测量结果和被测量真值之间的差值，在对误差进行分析时，通常建立在测量结果获取符合测量要求的基础之上。在实际测量过程中受到各类因素的影响，经常会出现人员数值读取错误、数据记录错误、数据计算错误等情况，从而导致误差的产生[1]。此类误差产生主要是由于忽略测量要求，因此被称之为伪误差。在开展水文测量工作时，伪误差通常会造成测量结果严重偏差，导致测量进度受到影响，为尽可能减少此类情况的出现，必须严格遵守各类测量规范以及操作流程，通过对影响误差多个因素的不断规范，减少伪误差的出现。在实际测量过程中，测量人员必须对数据严格读取与计算，避免误差的出现，并通过检查以及验算的方式控制伪误差。

1.2 系统误差

系统误差主要是指由于测量设备或测量条件中某些特定因素的影响引起的误差[2]。在进行实际测量工作时，即使是在相同条件下进行多次测量，其测量结果与真实结果之间也存在误差，因此系统误差在数值、符号等方面也会有所差异，并会发生一定的函数规律变化。人为、仪器、环境等方面的影响，这是造成系统误差的主要原因。1）人为误差是测验人员受到自身测量习惯影响，认为测量目标值相较于某次测量而导致系统误差的出现；2）仪器误差则是由于仪器设备本身存在相应问题导致测量结果受到影响；3）环境误差是由于自然环境条件不符合要求所产生的误差，如气压、温度、风力、大气等客观因素。为实现对水文测验中误差的有效控制，首先应当积极总结人为因素导致系统误差的规律，利用数学公式计算确定数值偏差范围，以提高测量结果准确性。其次对于所使用的仪器，需要及时更新补充、规范操作手段，并在使用过程中对仪器进行有效的检验和率定，降低由于仪器老旧等问题导致的测量结果与真实数值之间的差值。系统误差通常是由于多次重复测试同一目标，导致平均值与真实结果之间存在差值，可以使用补偿测量法不断修正存在的误差，当测量结果以代数和的方式与修正值相加时，系统误差会比修正前减少，但不会为零。

1.3 偶然误差

由于偶然因素的影响，可能会导致水文测验结果发生影响，从而造成数据不准确，出现测量结果与真实结果之间的偏差，此类误差也被称之为随机误差。此类误差的出现缺乏规律，只能通过数据的统计进行研究和总结。偶然误差的出现受人为因素影响较小，出现具有很强的随机性，偶然误差需要测量人员结合自身经验进行控制。

2 水文测验中测流误差出现的原因

2.1 测船测流法误差

测船测流法在进行测流数据采集时，受到测速垂线影响导致数据存在误差，这种情况有可能是测深与测流的垂线有时不一致，也有可能是垂线起点不一致，都会导致数据准确性受到影响。当单次测量数据不准确的情况发生时，它会使整体数据产生严重误差。例如在利用经纬仪交汇法开展测流工作时，首先需要将经纬仪放置在确定好的基线终点位置，然后测量横断面与测流垂线的水平夹角，在水平夹角测量不准等因素的影响下，一定会出现不同程度的误差；又如在使用卫星定位方法进行测船测流时，也会产生一定的误差，导致其误差的原因：1） 因为卫星的勘测可能会有误差；2） 因为受到大气层中的电离子折射和对流层折射的影响，导致卫星信号在传播过程中出现数据错误；3）测量结果也会受到设备实际接收信号位置的影响。

2.2 超声波测流法误差

超声波测流法在实际使用中也会有一定的偏差，1）是因为不同超声波流量计的精确度是不一样的，超声波计算时的精确度有误差，那么在测量时就会有不同程度的误差和失准；2）受到超声波仪器的影响，当超声波仪器缺乏保养时，水下工作容易受到复杂工作环境的影响，很有可能出现测量误差，此类问题的存在会直接影响计算结果；3）在测量瞬时流量时，瞬时流量的不稳定也会产生相应误差；4）有可能对测量结果产生影响的就是水温，在正常工作水温范围内的情况下，超声波会以1 500 m/s 的速度传播，而在温度不断升高的情况下，超声波的传播速度会出现先升后降的现象，平时在工作中如果只以超声波在常温状态下的传播速度作为参考的话，这就会导致误差的产生[3]。

2.3 水文缆道测流法误差

水文缆道测流法测流过程中产生的误差，1）由于流速中的脉动现象，脉动流速与时间变化有关，长时间脉动变化会趋近于零，但在短时间内由于测速时间过短必然会产生一定的测速误差，波动变化也会影响测量结果，误差就会出现。2）测流垂线不足，测量的数据会影响曲线平均流速计算产生误差。3）在传统测流过程中，低水位时流量的测验往往是被忽视的，这就会使实际测验与水位和流量关系曲线相偏离，从而造成数据误差。

3 水文测验中测流误差控制措施

3.1 测船测流法误差控制措施

针对测船测流法而言，减少测流误差的出现，1）测量仪器的校调是必须要注重的，尽可能避免由于设备原因而造成数据误差；2）测流方式的合理调整和控制，可以通过在垂线上布置合理的测流列，从而避免由于不合理测流点布置所导致的误差；3）合理地调整控制测流方式，在保证断面测深和测速垂线一致的前提下，通过布置合理的测流点在垂线上减少因为不合理测流点布置而导致的误差，同时根据实际情况进行合理调整；4） 在保证测流数据准确和测量精度的同时，要求布设测线必须结合实际测流要求，合理调整和控制测流线数量。

3.2 超声波测流法误差控制措施

为实现对超声波测流法精确度的控制，必须从测流的实际情况、具体要求出发，确保调整精确度的合理性，保证最终结果能够为水文测验提供数据支撑。在超声波测流法实际应用过程中，精确度调整应当视情况而定。应对精度要求较高的水文测验项目，选择的超声波流量计精度就高，在应对相对比较低要求的项目，则可选用精度较低的流量计，从而降低因为选择仪器而造成的误差。另外妥善维护和保养超声波流量计也是很重要的一项工作，定期清理探头等设备从而减少因为设备老化而导致的误差情况。

3.3 水文缆道测量法误差控制措施

水文缆道测量法作为一种常用的测流法，应当尽可能避免流速脉动引起的误差，在实际测量中可以通过控制测速的时间，从而保证数据的正确性。如果在测流过程中，测速干扰因素较为明显，需要合理调整控制测速时间，控制测速的时间在50 s 以内。最根本的措施是在控制测点上，使垂线上的测点间距大于或等于水文缆道直径[4]，以应对测速垂线不足造成的误差。同时，一定要保证测深杆在流畅期测试水深时不会露出水面。在实际工作中，注意合理准确的分布垂线，尽量固定测速垂线，保证分布均匀，以避免在中低水位测验中出现的误差[5]。另外在利用该方法开展测验时，注重悬索偏角对于测流精确度的影响，通过湿绳改正和缆道位移抬升改正保证数据的正确性。

4 结语

当前水文测验中各类测流方式都可能出现误差，为保证所获得数据的准确性，从而实现水资源有效管理，应当选择合理措施，针对不同误差出现的原因进行相应控制。在实际工作中，必须不断研究和总结测验中误差存在的原因，并根据相关经验提供解决方法，从而保证水文测验数据的有效性，为水文工作的开展提供数据支撑。