误差理论与水文测验误差分析

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1、第三章   流量测验第六讲一、动船法测流（一）动船法测流的基本原理动船法测流是流速仪置于水下某一深度（例如1m）并固定在测船上，测船沿着预定的与水流方向基本垂直的横断面，由一岸向另一岸不停地横渡，沿程按一定间距或一定时间采集测点数据（包括起点距、水深和流速的数据）。在横渡时，测船应尽可能在断面线上。在测船横渡的过程中，回声测深仪记录横断面的几何形状，连续运转的流速仪测出水流与船的合成速度。在断面线采集到大约30～40个观测点的资料，据此可以推算流量。在横断面上的每一观测点记录的流速是矢量，它代表水流与船的合成速度

2、，即水流速度V与测船航速的矢量和。欲求得水流速度，有三种方法：第一种，测量和,则（3—58）第二种，测量和,则第三种，测量和,则而式中：——断面线（航线）与流速仪轴线之间的夹角；——第i及i-1测点到岸上固定标志的距离；——测船横渡部分宽度所需时间。从图可知，测点间距为：式中：——测船沿断面线横渡时两相邻测点的间距。假定保持不变，可作为一个常数处理，则上式可改写成：则式中:——水流通过两相邻测点之间的相对距离。求出水流流速v及两相邻测点的间距，由回声测深仪测得水深h，就能计算部分流量，从而求得断面流量，计算方法同

3、流速仪测流方法。（二）改正系数1．宽度改正系数由上式计算的，是假定速度矢量间存在着直角三角形的关系，事实上由于水流与断面往往不垂直，因此所计算的就会使宽度有偏大或偏小的现象存在。因此，必须进行改正。在断面上的两浮子之间的宽度可以实测，各测点间计算宽度的总和,而实际宽度为,则宽度改正系数为：然后按此改正系数改正所测的总面积和总流量。2．流速改正系数在动船法测流过程中，因流速仪安装在水下约1m的固定深处测速，所以测得的流速v不是垂线的平均流速，因此必须加以改正。流速改正系数为：美国曾采用下式计算值：式中：h——水深。

4、当流速仪在1米水深处，流速改正系数值随水深而变。水深～流速改正系数关系水深（米）2345678910流速改正系数0.960.920.900.890.880.880.880.870.87水深在4～10m之间，流速改正系数的变化只有3%左右。长江流域规划办公室在长江下游大通水文站进行测试。用常规方法测流时，在每条垂线加测水面下1m处的流速，经对比分析计算，统计了648个点次的资料，认为该站是稳定的，平均为0.85。世界许多大河，包括美国100个河流断面（水深大于3m）的试验表明，在水下1.2m处平均流速改正系数约为0

5、.90。（三）动船法测流精度及适用范围影响动船法测流精度的因素，除上述改正系数的可靠性与代表性外，很大程度上取决于野外施测过程中的实施情况。1．测船横渡的过程中是否能保持在预定的断面线上，是影响测流精度的关键。在整个横渡的过程中，要始终保持在断面线上是困难的，但应使测船偏离断面的次数尽可能减少，偏离的程度尽可能小。如测船偏向上游，测得的速度就偏小，反之偏大。假定由于偏离断面线累积的偏大或偏小的量大致相等，则偏差将互为抵消。2．计算水流速度。由于计算时用的正弦函数，故应尽量避免小角度，因为小角度比大角度引起流速的误

6、差为大。最理想的角度为45°左右，即测船的航速最好与当时的流速大致相等。由于测船偏离航线及断面不完全垂直流向等的影响。为了取得一定精度的资料，应连续往返施测数次，取其算术平均值，以此来减少测量的误差。动船法测流具有简单、快速和高精度等特点，而且受天然条件的影响较少，还能比常规测流法测得更大的流速。因此，适用于：大江河的流量测验；在没有固定测站设备的边远站及洪水泛滥期间，测站设施被淹没或毁坏的情况下，人们不易到达的地方；不稳定流的河口地区，可测取连续的流量过程资料；便于巡测或水资源调查、水利查勘工作中的流量测验。国

7、际标准中建议本法一般用于水面宽大于300米，水深大于2米的河流，并将它作为一种测流的重要方法加以推荐。二、缆道积宽法测流缆道积宽法测流是用缆道输送流速仪沿断面横渡进行流速测量的一种测流方法。它能缩短测流历时，提高工作效率，而且计算简便，因此便于掌握流量变化过程。大多数测站试验成果的精度都高于简测法与常测法。在水流变化较大的情况下，采用缆道积宽法测流，特别有效。因为它缩短了历时，避免了水位变化的影响，从某种意义上讲，可以提高测流精度。缆道积宽法的测流原理，与动船法测流原理大体相同，在计算流量的方法上略有不同，下面将

8、缆道积宽法测流原理及有关问题加以介绍。（一）缆道积宽法测流的基本原理1．积宽法测定断面平均流速流速仪安置在水下某一固定深度，由缆道沿断面方向输送仪器作匀速的航行，同时记录仪器从一岸到另一岸所需的时间和流速信号。假如航速极小，流速仪沿程的平均流速称积宽流速：式中：——积宽流速；T——流速仪从一岸到另一岸相应测速历时（秒）；v——瞬时流速（m/s）。由于流速仪是沿断面河宽B连