三門峽水文站流速儀測驗誤差來源的分析.docx

1、Totalof73No.72014現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化總第73期.2014年第7期工程技術ModernIndustrialEconomyandInformationization三門峽水文站流速儀測驗誤差來源的分析董玉龍，董文革,趙剛，白玉光，李建軍（黃委三門峽庫區(qū)水文水資源局三門峽水文，河南三門峽472000）摘要：文章比對三門塊水文站歷年實測流量資料，分析平均流速，對水位-流速關系點散亂的因索進行詳細的分析，為今后水位-流速關系線上找到一定的規(guī)律。關鍵詞：水位流速關系；變化規(guī)律；研究方法；三門峽水文站中圖分類號：P335文獻標識碼：A文章編號：2095-0748（2014）07a-0112

2、-031 三門峽水文站概況三門峽水文站195】年7月1日設立，位于河南省三門峽市高廟鄉(xiāng)壩頭，東經(jīng)111。22'搟件妙，該站是三門峽水庫的出庫站，斷面流量和含沙量均受閘門變動調(diào)節(jié)控制。水沙量主要集中于每年69月，汛期庫內(nèi)一般不蓄水，渤娜。壩117«盛0的寸下灑健最為1150013旌右。每年的11月至次年的5月河水清澈（蓄水發(fā)電）o沙峰分上游來沙和大壩底孔開啟時形成的“人造沙峰“，“人造沙峰”一Mtf可短、變化快、難控制。水庫多在每年的6月下旬放柚渺，沖瀉庫內(nèi)泥沙。2 測驗河段及斷面狀況測流河段順直，左岸靠山，右岸為沙石斜坡。中水河寬約200m,高水380mo基本水尺斷面位于三門

3、峽大壩壩下1350m,基上850m處有一混凝土鋼橋?；?50m為流速儀測流斷面，490m處為老鴨嘴卡口，卡口寬約200m,對水流有控制作用。測驗河段為塊石河床，斷面基本無沖淤變化。水位流量關系穩(wěn)定，多年呈單一曲線。1987年以來用歷年綜合線推流。3 流測驗采用流速儀三門峽水文站從建站以來一直使用旋漿25-1型流收稿日期：2014-06-05第一作者簡介：董玉龍（1962-）,男，河南鹿邑人，本科，畢業(yè)于中央黨校天水分校黨政管理專業(yè)，現(xiàn)任黃委三門峽水文水資源局工程師，多年從事基層黃河水文測報工作及黃河水文泥沙的研究C速儀測定過水斷面某測點流速，再根據(jù)斷面流速分布公式計算其斷面平均流速及流量。該

4、站以懸吊鉛魚測量流速，首先將旋漿25-1型流速儀固在鉛魚某位置上，同時流速儀跟鉛魚保持平行，鉛魚在水中也保持水平狀態(tài)并根水流斷面垂直，使流速儀的長軸線平行水流方向。這種方法在該站使用被認為是最準確的河道流量測驗方法。其流速測量采用二點法、三點法、五點法。采用旋漿25-1型流速儀法測流應具備的條件：1）旋漿25-1型流速儀是一種具有一個轉子的流速儀，轉子繞著水流方向的垂直軸或水平軸轉動，其轉速與周圍流體的局部流速成單值對應關系。2）斷面內(nèi)大多數(shù)測點流速不超過流速儀的測速范圍，當流量達到3000n?/s以上時，某測點流速可能超過5m/s以上流速，應在實測原始資料備注欄中說明，并將流速儀封存重新檢定

5、。3）當流最小于100m3/s時，該站測驗斷面水深小于】m時，每條測速垂線水深不應小于流速儀一點法測速的實際水深。又如在汛期的某次測流時間內(nèi)，洪水過程中水位的漲落差不應大于平均水深的20%o旋漿25-1型流速儀在三門峽水文站實測流誤差來源4.1流速的誤差該站選用旋漿25-1型流速儀進行流量測驗時，全年每份流量資料的每一條流速的準確性，占全年現(xiàn)代【:業(yè)經(jīng)濟和信息化xdgyjjxxhx現(xiàn)代【:業(yè)經(jīng)濟和信息化xdgyjjxxhx第4卷的依據(jù)。4.2儀器性能方面的影響每年3月份該站對旋漿25-1型流速儀都必須重新檢定，通過檢定，誤差的來源隨使用次數(shù)和含沙量的變化以及儀器的保養(yǎng)性能而定。流速儀每次使用完

6、必須維護和保養(yǎng)，如果超過使用次數(shù)，將會引起很大的誤差。因此，旋漿25-1型流速儀必須定期鑒定，還有所測流速超過流速儀檢定范圍流速時，也會發(fā)生很大誤差，特別是流速達到5m/s以上。4.3流速脈動的影響凡是流豪測驗河床的每條測點流速是有脈動的，為避免流速脈動的影響，在水位變幅不大和波浪不大的性況下，測點流速的測速歷時必須保證在60s100s內(nèi)。如在汛期洪水測驗中測點流速脈動越明顯或水草纏繞流速儀的性況下，必須爭取時間和縮短測速歷時，這樣才能保證測點流速單次質(zhì)量。4.4流速儀位置不固定的影響若旋漿25-1型流速儀在鉛魚上不能固定，致使流速儀不能下到有效水深的測速位置上，所測得的流速也不能代表實際有效

7、測點流速，因而發(fā)生誤差。4.5停表準確度的影響測速秒表必須在使用過程中跟石英鐘進行1()mins比測，如秒表符合測驗規(guī)范規(guī)定要求，才能繼續(xù)使用，反之必須更換。同時在測速當中，測速信號數(shù)必須跟測速歷時一致。4.6流向偏差的影響該站測驗斷面順直，由于鉛魚的自重導致河寬為30()m以內(nèi)流速儀跟水面成垂直方向，這樣每條測點的流速不會出現(xiàn)流向偏角。如鉛魚不能跟水面方向成90°,并出現(xiàn)流向偏角，同時某條測點流速又不進行流向偏角改正，這將造成實測點流量較大誤差(流向偏角大于10°時必須改正)。4.7水位漲落的影響該站水尺斷面的主流在斷面的左岸，水位觀測以自計水位i己為主，自記水位計探頭到

8、水面還有一定距離，當出現(xiàn)風力和水面出現(xiàn)波浪時,摘錄水位是以.113.6分鐘倍數(shù)來摘錄水位，這對計算日平均水位產(chǎn)生誤差。又因為測流斷面在水位斷面下游】50m處，同時，水位斷面到測流斷面之間存在0.40m上下游比降，因此在摘錄實測流量每條測點流速水位跟自記水位計實測水位時間也會產(chǎn)生時間誤差。4.8測深誤差該站測驗河段為塊石河床，如鉛魚運行速度掌握不一致，在固定的起點距用鉛魚測河底水深是不一樣的。其次在流速很大時測水深時如鉛魚是單向拉偏，必然導致鉛魚順著水流方向下移出現(xiàn)鋼絲繩偏角，如鋼絲繩偏角大于20。時，測深誤差也是測速誤差來源之一O4.9河床性質(zhì)的影響該站為大石塊河床，如鉛魚水平運行速度掌握不一

9、樣，所測得的河底水深也不一樣。因此除了掌握鉛魚測深運行速度外，還要注意測深次數(shù)，必要時在較大測速垂線上測三次水深取其平均值。4.10偏角誤差用懸吊鉛魚測繩測深時，在水流很急時鉛魚引起的誤差有時也很大。因此該站根據(jù)主纜設計要求應加重鉛魚重量和拉偏外，必須使鉛魚跟測點水深垂直，盡量減少鉛魚偏角。4 測驗斷面測J深垂線與測速垂線分布的代表性5.1測深垂線的代表性該站基下150m測驗斷面左右岸河床出現(xiàn)橫比降橫斷面又不是一條水平直線而變化轉折點較多，因此在布置測深垂線時應在水深突變和河床轉折點處增加測深垂線數(shù)目。5.2測速垂線的代表性該站基下150m測驗河床左右岸斷面橫比降比較明顯，這樣就在河床突變處、

10、水深轉折之處、陡岸附近等增加測速垂線來保證實測流量資料單次質(zhì)量。5.3斷面圖與流速圖的相似性因該站測驗斷面受條件限制出現(xiàn)橫比降，但是大石塊河床斷面無沖淤變化。在完整控制洪水測驗過程和根據(jù)測站任務書實測流量過程中，能隨時測驗、隨時將斷面圖和流速分布圖點繪在一起.來掌據(jù)河床變時將斷面圖和流速分布圖點繪在一起，來掌據(jù)河床變化規(guī)律和測點流速變化性況，同時對選定測速垂線和檢查河床固定測速垂線具有一定的代表性。還對同級水位、同級起點距、同級水深實測某點流速不一樣的檢查很有幫助。5.4相應水位的誤差測洪過程中洪水位的變化會引起水道斷面面積的變化，當斷面平均水深大于1m時不超過5%或當斷面平均水深小于Im時不

11、超過10%,同時當測流過程跨越水位峰頂或谷底時，應采取摘錄每條實測流速的水位來計算相應水位。如有一份實測流量點在水位流量三關線上很孤立，并且這份實測流量點單次測驗質(zhì)量也很精確，但在水位資料整編分析上沒有多大意義。因此這就有必要利用水位流量關系來分析，如在水位平穩(wěn)時相應水位的摘錄和計算很容易掌握。但在水位漲落急劇變化較大時過河水面又出現(xiàn)風力和波浪的洪水時，自計水位計計錄數(shù)據(jù)和人工比測的水位又不一致，并且超出水位比測范圍，這就需要加密摘錄水位變化的轉折點來計算相應水位。5.5河床沖淤變化的影響該站測流河段順直，測驗河段為大塊石河床，測驗斷面無沖淤變化。但測驗河床出現(xiàn)橫比降主流擺動較大，因而導致在同

12、級別水位、同樣水深、起點距一樣的性況下但測點流速不一樣，和不同級別水位、不同水深、固定起點距但測點流速一樣各別性況。因此在主流擺很大時應縮短測速歷時。6結語在上述各項誤差中，有些誤差是跟該站測驗條件和測站特性而定。如測深誤差，由于本站測驗河段為塊石河床，在固定的起點距用鉛魚測河底水深是不一樣的。在300m左右寬淺河道中，水位漲落急劇變化較大同時在水面上又出現(xiàn)風力和波浪的洪水過程時，由于水位計的摘錄和人工觀測水位讀數(shù)誤差會引起相應水位計算的誤差。在河床主流擺動很大時測深測速垂線的布設必須注意流速儀隨時保養(yǎng)和定期鑒定。流速儀在鉛魚上不能正確固定，從而產(chǎn)生測速水深和測點流速的錯誤和誤差。（編輯：王璐）AnalysisofErrorSourcesbyFlowMeterinSanmenxiaHydrologicalStationDongYulong,DongWenge,ZhaoGang,BaiYuguang,LiJianjun(HydrologyandWaterResourcesBureauofHuangweiSanmenxiaReservoir,SanmenxiaHenan472000)AbstractThispapercomparesflowdataofpastyearsandanalyzestheaveragevelocityoftheflow.Thedetailedanalysi