三门峡水文站流速仪测验误差来源的分析.docx

1、Totalof73No.72014现代工业经济和信息化总第73期.2014年第7期工程技术ModernIndustrialEconomyandInformationization三门峡水文站流速仪测验误差来源的分析董玉龙，董文革,赵刚，白玉光，李建军（黄委三门峡库区水文水资源局三门峡水文，河南三门峡472000）摘要：文章比对三门块水文站历年实测流量资料，分析平均流速，对水位-流速关系点散乱的因索进行详细的分析，为今后水位-流速关系线上找到一定的规律。关键词：水位流速关系；变化规律；研究方法；三门峡水文站中图分类号：P335文献标识码：A文章编号：2095-0748（2014）07a-0112

2、-031 三门峡水文站概况三门峡水文站195】年7月1日设立，位于河南省三门峡市高庙乡坝头，东经111。22'擀件妙，该站是三门峡水库的出库站，断面流量和含沙量均受闸门变动调节控制。水沙量主要集中于每年69月，汛期库内一般不蓄水，渤娜。坝117«盛0的寸下洒健最为1150013旌右。每年的11月至次年的5月河水清澈（蓄水发电）o沙峰分上游来沙和大坝底孔开启时形成的“人造沙峰“，“人造沙峰”一Mtf可短、变化快、难控制。水库多在每年的6月下旬放柚渺，冲泻库内泥沙。2 测验河段及断面状况测流河段顺直，左岸靠山，右岸为沙石斜坡。中水河宽约200m,高水380mo基本水尺断面位于三门

3、峡大坝坝下1350m,基上850m处有一混凝土钢桥。基下150m为流速仪测流断面，490m处为老鸭嘴卡口，卡口宽约200m,对水流有控制作用。测验河段为块石河床，断面基本无冲淤变化。水位流量关系稳定，多年呈单一曲线。1987年以来用历年综合线推流。3 流测验采用流速仪三门峡水文站从建站以来一直使用旋浆25-1型流收稿日期：2014-06-05第一作者简介：董玉龙（1962-）,男，河南鹿邑人，本科，毕业于中央党校天水分校党政管理专业，现任黄委三门峡水文水资源局工程师，多年从事基层黄河水文测报工作及黄河水文泥沙的研究C速仪测定过水断面某测点流速，再根据断面流速分布公式计算其断面平均流速及流量。该

4、站以悬吊铅鱼测量流速，首先将旋浆25-1型流速仪固在铅鱼某位置上，同时流速仪跟铅鱼保持平行，铅鱼在水中也保持水平状态并根水流断面垂直，使流速仪的长轴线平行水流方向。这种方法在该站使用被认为是最准确的河道流量测验方法。其流速测量采用二点法、三点法、五点法。采用旋浆25-1型流速仪法测流应具备的条件：1）旋浆25-1型流速仪是一种具有一个转子的流速仪，转子绕着水流方向的垂直轴或水平轴转动，其转速与周围流体的局部流速成单值对应关系。2）断面内大多数测点流速不超过流速仪的测速范围，当流量达到3000n?/s以上时，某测点流速可能超过5m/s以上流速，应在实测原始资料备注栏中说明，并将流速仪封存重新检定

5、。3）当流最小于100m3/s时，该站测验断面水深小于】m时，每条测速垂线水深不应小于流速仪一点法测速的实际水深。又如在汛期的某次测流时间内，洪水过程中水位的涨落差不应大于平均水深的20%o旋浆25-1型流速仪在三门峡水文站实测流误差来源4.1流速的误差该站选用旋浆25-1型流速仪进行流量测验时，全年每份流量资料的每一条流速的准确性，占全年现代【:业经济和信息化xdgyjjxxhx现代【:业经济和信息化xdgyjjxxhx第4卷的依据。4.2仪器性能方面的影响每年3月份该站对旋浆25-1型流速仪都必须重新检定，通过检定，误差的来源随使用次数和含沙量的变化以及仪器的保养性能而定。流速仪每次使用完

6、必须维护和保养，如果超过使用次数，将会引起很大的误差。因此，旋浆25-1型流速仪必须定期鉴定，还有所测流速超过流速仪检定范围流速时，也会发生很大误差，特别是流速达到5m/s以上。4.3流速脉动的影响凡是流豪测验河床的每条测点流速是有脉动的，为避免流速脉动的影响，在水位变幅不大和波浪不大的性况下，测点流速的测速历时必须保证在60s100s内。如在汛期洪水测验中测点流速脉动越明显或水草缠绕流速仪的性况下，必须争取时间和缩短测速历时，这样才能保证测点流速单次质量。4.4流速仪位置不固定的影响若旋浆25-1型流速仪在铅鱼上不能固定，致使流速仪不能下到有效水深的测速位置上，所测得的流速也不能代表实际有效

7、测点流速，因而发生误差。4.5停表准确度的影响测速秒表必须在使用过程中跟石英钟进行1()mins比测，如秒表符合测验规范规定要求，才能继续使用，反之必须更换。同时在测速当中，测速信号数必须跟测速历时一致。4.6流向偏差的影响该站测验断面顺直，由于铅鱼的自重导致河宽为30()m以内流速仪跟水面成垂直方向，这样每条测点的流速不会出现流向偏角。如铅鱼不能跟水面方向成90°,并出现流向偏角，同时某条测点流速又不进行流向偏角改正，这将造成实测点流量较大误差(流向偏角大于10°时必须改正)。4.7水位涨落的影响该站水尺断面的主流在断面的左岸，水位观测以自计水位i己为主，自记水位计探头到

8、水面还有一定距离，当出现风力和水面出现波浪时,摘录水位是以.113.6分钟倍数来摘录水位，这对计算日平均水位产生误差。又因为测流断面在水位断面下游】50m处，同时，水位断面到测流断面之间存在0.40m上下游比降，因此在摘录实测流量每条测点流速水位跟自记水位计实测水位时间也会产生时间误差。4.8测深误差该站测验河段为块石河床，如铅鱼运行速度掌握不一致，在固定的起点距用铅鱼测河底水深是不一样的。其次在流速很大时测水深时如铅鱼是单向拉偏，必然导致铅鱼顺着水流方向下移出现钢丝绳偏角，如钢丝绳偏角大于20。时，测深误差也是测速误差来源之一O4.9河床性质的影响该站为大石块河床，如铅鱼水平运行速度掌握不一

9、样，所测得的河底水深也不一样。因此除了掌握铅鱼测深运行速度外，还要注意测深次数，必要时在较大测速垂线上测三次水深取其平均值。4.10偏角误差用悬吊铅鱼测绳测深时，在水流很急时铅鱼引起的误差有时也很大。因此该站根据主缆设计要求应加重铅鱼重量和拉偏外，必须使铅鱼跟测点水深垂直，尽量减少铅鱼偏角。4 测验断面测J深垂线与测速垂线分布的代表性5.1测深垂线的代表性该站基下150m测验断面左右岸河床出现横比降横断面又不是一条水平直线而变化转折点较多，因此在布置测深垂线时应在水深突变和河床转折点处增加测深垂线数目。5.2测速垂线的代表性该站基下150m测验河床左右岸断面横比降比较明显，这样就在河床突变处、

10、水深转折之处、陡岸附近等增加测速垂线来保证实测流量资料单次质量。5.3断面图与流速图的相似性因该站测验断面受条件限制出现横比降，但是大石块河床断面无冲淤变化。在完整控制洪水测验过程和根据测站任务书实测流量过程中，能随时测验、随时将断面图和流速分布图点绘在一起.来掌据河床变时将断面图和流速分布图点绘在一起，来掌据河床变化规律和测点流速变化性况，同时对选定测速垂线和检查河床固定测速垂线具有一定的代表性。还对同级水位、同级起点距、同级水深实测某点流速不一样的检查很有帮助。5.4相应水位的误差测洪过程中洪水位的变化会引起水道断面面积的变化，当断面平均水深大于1m时不超过5%或当断面平均水深小于Im时不

11、超过10%,同时当测流过程跨越水位峰顶或谷底时，应采取摘录每条实测流速的水位来计算相应水位。如有一份实测流量点在水位流量三关线上很孤立，并且这份实测流量点单次测验质量也很精确，但在水位资料整编分析上没有多大意义。因此这就有必要利用水位流量关系来分析，如在水位平稳时相应水位的摘录和计算很容易掌握。但在水位涨落急剧变化较大时过河水面又出现风力和波浪的洪水时，自计水位计计录数据和人工比测的水位又不一致，并且超出水位比测范围，这就需要加密摘录水位变化的转折点来计算相应水位。5.5河床冲淤变化的影响该站测流河段顺直，测验河段为大块石河床，测验断面无冲淤变化。但测验河床出现横比降主流摆动较大，因而导致在同

12、级别水位、同样水深、起点距一样的性况下但测点流速不一样，和不同级别水位、不同水深、固定起点距但测点流速一样各别性况。因此在主流摆很大时应缩短测速历时。6结语在上述各项误差中，有些误差是跟该站测验条件和测站特性而定。如测深误差，由于本站测验河段为块石河床，在固定的起点距用铅鱼测河底水深是不一样的。在300m左右宽浅河道中，水位涨落急剧变化较大同时在水面上又出现风力和波浪的洪水过程时，由于水位计的摘录和人工观测水位读数误差会引起相应水位计算的误差。在河床主流摆动很大时测深测速垂线的布设必须注意流速仪随时保养和定期鉴定。流速仪在铅鱼上不能正确固定，从而产生测速水深和测点流速的错误和误差。（编辑：王璐）AnalysisofErrorSourcesbyFlowMeterinSanmenxiaHydrologicalStationDongYulong,DongWenge,ZhaoGang,BaiYuguang,LiJianjun(HydrologyandWaterResourcesBureauofHuangweiSanmenxiaReservoir,SanmenxiaHenan472000)AbstractThispapercomparesflowdataofpastyearsandanalyzestheaveragevelocityoftheflow.Thedetailedanalysi