对流量测验时空分布评价方法的构建探讨

对流量测验时空分布评价方法的构建探讨

济南黄河河务局供水局山东济南250000

摘要:水文测验是水文工作的基础,水文测验质量尤其是水文测验成果质量更是关系到水文测站一年工作的成败。目前,为了保证水文测验精度,提高水文测验成果质量,向社会提供更加可靠的基础资料,同时为了加强水文测验质量管理,规范水文测验质量检查评定办法,水利部水文局编制和颁布了《水文测验质量检查评定办法(试行)》,其中对水文测验成果质量检查评定有了明确的赋分标准。

关键词:测量误差;分析

目前,水文站流量测验成果计算、校核仍然采用手工操作的方式来完成,这种传统的方式不仅繁琐而且计算成果的错误率也很高。应用计算机程序自动计算实测流量不仅缩短了工作量,同时提高了计算精度。

文章主要介绍流速仪测验方式下流量成果,采用一种应用计算机程序来计算流速仪畅流期和冰期实测流量成果的方法。只要将起点距、水深、信号数和历时输入到指定界面下,该次的流量成果就会自动生成。该程序与手工计算的过程方式一样,不仅能计算流量而且还可以计算每条垂线的部分输沙率,同时将输沙率的成果一并体现在流量计算表中。经检验,该程序可适应各种复杂情况下(如复式断面、多岸边系数、测深测速混合、测速垂线多点法混合等不确定因素混合在一起)的流量计算。该程序主要由测站基本信息、畅流期和冰期模板、流量编辑、流量计算与打印、系统设置、数据库管理等部分组成。

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

流速仪检定后在使用过程中,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,故除非在抢测洪峰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,当流向偏角大于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化,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应用软件

采用流量测验计算程序需要用到officeEXCEL和辅助设计软件AutoCAD等,AutoCAD版本应在2007版本以上流量测验计算程序软件采用MicrosoftVisualBasic6.00语言开发,适用于2000/xp/Windows7等操作系统。

3计算方法与过程

结合地区河流特性和现有流量测验方法,设计适合本地区河流特性的流量计算程序是提高本地区流量测验自动化水平的重要因素,该程序结合水文测站流量测验计算的具体要求,并满足《河道流量测验规范》和《水文资料整编规范》的技术要求。除了考虑到流量的计算方法外,还考虑到陡岸边、两股流、测深不测速、死水界定、一条垂线两个水深、多点法、多种流速仪的组合应用,冰期流量计算所涉及到的冰厚(水浸冰厚)、部分清沟等特殊条件下的计算,都可以通过程序中的参数设置将所需要的参数和系数输入到其中,包括岸边系数、流速系数、比降断面间距、流速仪计算公式、水尺高程等。该程序页面布局合理、简洁直观、操作方便。河道断面流量计算程序操作界面如图1所示。

选取晨明水文站2014年实测流量资料,应用该程序计算流量成果。计算成果如表1所示。对于使用流速仪测流的流量计算,首先要获得流速公式的参数,通过建立流速仪基本信息,在计算处理时可直接调用,极大减少公式的输入量。通过系统设置中水尺高程的设置,只要填取开始和终了读数即可。流量测验从水边开始布设测速垂线,逐条输入测速垂线的相关信息,包括起点距、水深、测时、信号数和历时,直至另一水边结束。对于需要计算输沙率的测站,可在每条垂线所对应的位置输入采样方法、垂线平均含沙量,便能自动计算部分输沙率。通过各个信息的输入,流量计算成果表中流量、面积、流速、断面平均含沙量、糙率和水面比降、以及各极值都会一一自动的计算出来,并且会以电子表格的形式保存输出,方便打印、保存和校核。

结束语:

在河道断面流量计算中,流量计算与分析是水文最基础的工作,流量计算的准确性决定了流量资料推求的质量。应用计算机程序进行河道断面流量计算与人工逐步计算相比更为方便快捷,而且精度高,不但减少了工作量而且提高了效率。文章通过汤旺河晨明站实测流量资料来分析验证了该软件在流量计算整编中的成功应用,说明该程序基本可以用于该地区其他水文站的流量资料计算整编。目前采用程序计算流量的软件也很多,但是都存在很大的任意性,特别是出现一些特殊情况时,很难实现自动计算并符合实际情况的处理,比如有冰情、死水界定、一条垂线两个水深等,该程序在实际应用中有较好的效果。但是该程序在进行全面流量汇总方面还存在一定问题,无法汇总成资料整编要求的流量成果表,还有待程序的进一步完善修改。

参考文献:

[1]水文资料整编规范[S].水利水电出版社,2000.

[2]河流流量测验规范[S].中国计划出版社,1993.

[3]张留柱,赵志贡,张法中水文测验学[M].郑州:黄河水利出版社,2003.

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