论文部分内容阅读
摘要：文章通过测量流速、测深、测深垂线与测速垂线在断面上分布的代表性，相应水位以及河床冲淤变化等方面对流速仪测量误差进行了来源分析。并总结了可能造成较大或较严重误差的条件。
关键词：流速仪；测量误差；分析
中图分类号：P207+.1
本文只拟罗列流速仪流量测验中发生误差的可能来源，而不作误差的定量分析。因为误差来源繁多，而各种误差的大小又因条件的不同有很大的变化。
流速仪流量测量误差的来源繁多，但主要可分为五类。①流速的误差；②测深误差；③测深垂线与测速垂线在断面上分布的代表性；④相应水位的误差；⑤河床冲淤变化的影响。现分述如下：
1 流速的误差
在用流速仪进行流量测量时，流速测定的正确性在流量测量中占有相当重要的地位，它是主要决定测流准确度的因素。
1.1 仪器性能方面的影响
流速仪检定后使用当中，误差程度随时间的延长和仪器的保护情况而定，若仪器不定期检查，而总是沿用旧公式，将引起很大的误差。因此，仪器应定期进行检定，还有所测流速超过流速仪检定范围的流速时，也会发生很大的误差，特别是低速部分。
1.2 流速脉动的影响
流速是有脉动的，为了避免流速脉动的影响，就需要足够的施测时间，脉动越显著，所需用以避免脉动现象影响的时间越长，故除非在抢测洪水必须争取时间或因测船滑动水草缠绕等现象严重的情况下，不应缩短测流历时。
1.3 仪器悬吊位置不固定的影响
若测船滑动摆动或上下浮沉，或手持测杆上下滑动等，这种悬吊仪器位置的不固定，使流速仪不能固定在测点上，这就使测得的流速不能代表该测点之流速，因而发生误差。
1.4 停表准确度的影响
停表的准确度直接影响到测点流速的准确度，还有信号与停表计时配合的误差，也依工作人员的熟练程度而定。
1.5 流向偏差的影响
流向偏角对流速测量成果影响很大，有流向偏角而不改正，将会造成很大误差，当偏角大于10°时，就需加以校正，（偏角ɑ为流向与断面垂线的夹角） 。
1.6 水位涨落的影响
由于施测时间水位涨落，使得流速也随时间而变异，故在水位涨落急剧时测流，在每根垂线每个测点应尽量缩短施测时间，也是十分重要的。
1.7 测船的影响
若测速点的位置处在测船的影响范围中，则测得的流速将会偏小，故应将流速仪伸到测船外足够远处。
2 测深误差
在水浅和河底有大卵石的测点上测深，或在水流很急测绳角甚大（ 如大于20°以上） 时测深，测深的误差可成为测流中的主要误差来源之一。
2.1 河床性质的影响
在卵石河床上测深时，测杆测到卵石上和测到两卵石的夹缝中，所测得的水深是不一样的，故在卵石河床上测深时，除在测点上测一个水深外，应在测点四周再测四点取其平均值，就是为了消灭这些误差，同时测深杆底也需加有底盘。
2.2 偏角误差
在水深流急的垂线上测深时，测深杆不易拿直，此时读数就有误差，要避免这种误差，通常是将测杆向上游插入水中，避免下摆，待摆到垂线位置时，即插到河底，这时再读测深数。
若用测绳悬吊铅鱼测深时，偏角引起的误差有时很大，此时应加重铅鱼，使偏角尽量减小，在偏角大于10°时，即应进行偏角校正。
3 断面上测深垂线与测速垂线分布的代表性
3.1 测深垂线的代表性
测深垂线间的河床如成直线变化，这样按垂线水深计算部分面积时误差可以略而不计，但河床很少是直线变化的，转折一般都很多，不可能都符合于两垂线间成直线变化的理想，这样在计算部分面积时就带来了误差，所以在布置测深垂线时应在水深突变的转折点增加测深垂线。
3.2 测速垂线的代表性
也和测深垂线一样，使两垂线间的流速分布很接近于直线，这样就在水深突变之处，陡岸附近，死水边附近，流速紊乱之处等凡流速分布可能转折的地方都应分布测速垂线。
3.3 断面图与流速分布图的相似性
一般断面图与流速分布图都有相当的相似性，因此能随测随将断面图和流速分布图点绘在一起，对于选定垂线，检查固定垂线的代表性，发现错误都是很有帮助的。
4 相应水位的误差
孤立的一个流量数值纵使是很精确的实测流量，但在水文资料的整编分析及使用上是没有多大意义的，而我们还没有办法在每个短时段都能施测流量，这样就有必要利用水位流量的关系了，那么实测流量的相应水位就有必要找出，而在流量测得很准确，但相应水位观测和计算则有较大误差的情况也是不能容许的。在水位平稳时，相应水位的观测和计算是没有什么困难的，但在水位急剧涨落的大洪水时，此时水尺处在波高浪大，这就只有熟练而有经验的工作人员才能观读到较准确的水位，然后用加权法计算相应水位。
5 河床冲淤变化的影响
在冲淤变化主流摆动较大的测站，测流时间的尽量减短具有很大的意义，因为在这种情况下，若流量测验随着主流摆动的方向进行施测，就会得到偏大的成果，相反，成果将会偏，故在冲淤变化主流摆动严重的情况下，只有尽量减短测流时间，最好能测得瞬时的流量。
6 结语
在上述各项误差中，哪些误差较大较严重是随着各站的条件及测验时的情况而定。例如在河床变化很急剧的时候，由于施测时间的拖长，造成的误差将是很严重的，在宽浅河道中，水位急剧涨落的大洪水时，由于水位观测的误差和相应水位计算的误差也将是很严重的，在断面形状特殊复杂时，测深测速垂线的分布就必须特别注意，还有流速仪必须定期进行检定，所测流速必须在流速仪的检定范围内，否则，将造成较大的而且是系统的误差，流向偏角引起的误差一样是系统偏大的，也不能忽视。
关键词：流速仪；测量误差；分析
中图分类号：P207+.1
本文只拟罗列流速仪流量测验中发生误差的可能来源，而不作误差的定量分析。因为误差来源繁多，而各种误差的大小又因条件的不同有很大的变化。
流速仪流量测量误差的来源繁多，但主要可分为五类。①流速的误差；②测深误差；③测深垂线与测速垂线在断面上分布的代表性；④相应水位的误差；⑤河床冲淤变化的影响。现分述如下：
1 流速的误差
在用流速仪进行流量测量时，流速测定的正确性在流量测量中占有相当重要的地位，它是主要决定测流准确度的因素。
1.1 仪器性能方面的影响
流速仪检定后使用当中，误差程度随时间的延长和仪器的保护情况而定，若仪器不定期检查，而总是沿用旧公式，将引起很大的误差。因此，仪器应定期进行检定，还有所测流速超过流速仪检定范围的流速时，也会发生很大的误差，特别是低速部分。
1.2 流速脉动的影响
流速是有脉动的，为了避免流速脉动的影响，就需要足够的施测时间，脉动越显著，所需用以避免脉动现象影响的时间越长，故除非在抢测洪水必须争取时间或因测船滑动水草缠绕等现象严重的情况下，不应缩短测流历时。
1.3 仪器悬吊位置不固定的影响
若测船滑动摆动或上下浮沉，或手持测杆上下滑动等，这种悬吊仪器位置的不固定，使流速仪不能固定在测点上，这就使测得的流速不能代表该测点之流速，因而发生误差。
1.4 停表准确度的影响
停表的准确度直接影响到测点流速的准确度，还有信号与停表计时配合的误差，也依工作人员的熟练程度而定。
1.5 流向偏差的影响
流向偏角对流速测量成果影响很大，有流向偏角而不改正，将会造成很大误差，当偏角大于10°时，就需加以校正，（偏角ɑ为流向与断面垂线的夹角） 。
1.6 水位涨落的影响
由于施测时间水位涨落，使得流速也随时间而变异，故在水位涨落急剧时测流，在每根垂线每个测点应尽量缩短施测时间，也是十分重要的。
1.7 测船的影响
若测速点的位置处在测船的影响范围中，则测得的流速将会偏小，故应将流速仪伸到测船外足够远处。
2 测深误差
在水浅和河底有大卵石的测点上测深，或在水流很急测绳角甚大（ 如大于20°以上） 时测深，测深的误差可成为测流中的主要误差来源之一。
2.1 河床性质的影响
在卵石河床上测深时，测杆测到卵石上和测到两卵石的夹缝中，所测得的水深是不一样的，故在卵石河床上测深时，除在测点上测一个水深外，应在测点四周再测四点取其平均值，就是为了消灭这些误差，同时测深杆底也需加有底盘。
2.2 偏角误差
在水深流急的垂线上测深时，测深杆不易拿直，此时读数就有误差，要避免这种误差，通常是将测杆向上游插入水中，避免下摆，待摆到垂线位置时，即插到河底，这时再读测深数。
若用测绳悬吊铅鱼测深时，偏角引起的误差有时很大，此时应加重铅鱼，使偏角尽量减小，在偏角大于10°时，即应进行偏角校正。
3 断面上测深垂线与测速垂线分布的代表性
3.1 测深垂线的代表性
测深垂线间的河床如成直线变化，这样按垂线水深计算部分面积时误差可以略而不计，但河床很少是直线变化的，转折一般都很多，不可能都符合于两垂线间成直线变化的理想，这样在计算部分面积时就带来了误差，所以在布置测深垂线时应在水深突变的转折点增加测深垂线。
3.2 测速垂线的代表性
也和测深垂线一样，使两垂线间的流速分布很接近于直线，这样就在水深突变之处，陡岸附近，死水边附近，流速紊乱之处等凡流速分布可能转折的地方都应分布测速垂线。
3.3 断面图与流速分布图的相似性
一般断面图与流速分布图都有相当的相似性，因此能随测随将断面图和流速分布图点绘在一起，对于选定垂线，检查固定垂线的代表性，发现错误都是很有帮助的。
4 相应水位的误差
孤立的一个流量数值纵使是很精确的实测流量，但在水文资料的整编分析及使用上是没有多大意义的，而我们还没有办法在每个短时段都能施测流量，这样就有必要利用水位流量的关系了，那么实测流量的相应水位就有必要找出，而在流量测得很准确，但相应水位观测和计算则有较大误差的情况也是不能容许的。在水位平稳时，相应水位的观测和计算是没有什么困难的，但在水位急剧涨落的大洪水时，此时水尺处在波高浪大，这就只有熟练而有经验的工作人员才能观读到较准确的水位，然后用加权法计算相应水位。
5 河床冲淤变化的影响
在冲淤变化主流摆动较大的测站，测流时间的尽量减短具有很大的意义，因为在这种情况下，若流量测验随着主流摆动的方向进行施测，就会得到偏大的成果，相反，成果将会偏，故在冲淤变化主流摆动严重的情况下，只有尽量减短测流时间，最好能测得瞬时的流量。
6 结语
在上述各项误差中，哪些误差较大较严重是随着各站的条件及测验时的情况而定。例如在河床变化很急剧的时候，由于施测时间的拖长，造成的误差将是很严重的，在宽浅河道中，水位急剧涨落的大洪水时，由于水位观测的误差和相应水位计算的误差也将是很严重的，在断面形状特殊复杂时，测深测速垂线的分布就必须特别注意，还有流速仪必须定期进行检定，所测流速必须在流速仪的检定范围内，否则，将造成较大的而且是系统的误差，流向偏角引起的误差一样是系统偏大的，也不能忽视。