上津水文站流量测验Ⅰ型误差试验资料分析方法探讨

蒋四维，周文静

(长江水利委员会水文局汉江水文水资源勘测局，湖北襄阳441021)

1 研究背景

2011年中央1号文件明确提出：把严格水资源管理作为加快转变经济发展方式的战略举措，实施最严格水资源管理制度，建立用水总量控制制度、用水效率控制制度、水功能区限制纳污制度和水资源管理责任和考核制度。为落实最严格的水资源管理制度，支撑“用水总量控制红线”等的监督考核，加快省界断面水资源监测站网建设，加强省界水资源监测和建设工作，水文汉江局完成了上津水文站、茅塔水文站及梅铺水文站等三站的测验河段基础设施、水位监测设施设备、流量测验设施设备、雨量监测设施设备及生产业务用房等基础设施设备项目。按相关规范及规定，需要对水位、流量、降水量等监测设施设备进行比测。

本文以其中上津水文站流量测验部分Ⅰ型误差试验资料为例，在兼顾测站测验精度和山溪性河流水情特性的情况下，对该站的测验历时进行分析。

2 研究区域概况

图1 上津水文站地理位置

3 误差试验模型

3.1 Ⅰ型误差试验应符合下列规定：

1)应在测流断面选取包括最深点和水深分别为最大水深的60%和30%的垂线3条以上，作为试验垂线；

2)在高、中、低每级水位中分别作长历时连续测速，每隔10 s～20 s或较短时段观测1个等时段流速，使测得的时均流速个数不少于100个；

3)单条垂线试验应符合表1的规定。

表1 Ⅰ型误差试验

3.2 Ⅰ型误差试验资料的整理和计算

1)剔除原始测量系列中存在粗大误差或伪误差的等时段流速点。

2)单次测量(测点)的平均流速计算

3)原始测量时段的标准差计算

式中：t0为原始测量时段(一般情况下，可取10 s)；S(t0)为原始测量时段平均流速的(相对)标准差(%)，即流速脉动(Ⅰ型误差)的相对标准差。

需求分析的缺失还表现在教材质量参差不齐。目前我国图书市场上不乏各种专业ESP教材，但这些教材在内容的系统性和时效性上不突出，表现为缺乏真实场景的语言训练，不利于学习者语用能力的发展。以商务英语教材为例，在教材中没有对语言输出和与专业结合的交际能力的训练，直接影响学生语用能力的培养和教学效果。再看科技英语教材，文章加练习的传统精读教材的编排格式，体现科技英语的地方就是文章是科普类文章。人的认知能力和语言能力应互为促进，学习者专业语言能力应通过教材的学习得到发展。ESP教材单薄的设计没有体现专业英语的语用功能，也不能满足学生对科技英语学习的要求。

4)时段长平均流速nt0(相对)标准差计算

原始实验系列流速的测量时段t0很短(如10 s)，其测量流速的相对标准差较大，而实际的流速测量中通常采用的时段长为nt0(如60 s、100 s等，这里n为6或10)，因此需要根据实验资料，分析计算nt0时段流速的(相对)标准差。测点的Ⅰ型相对标准差应按下列方法估算：

①方法一

②方法二

首先计算nt0时段的平均流速，然后在与总时段(nt0时段)的平均流速直接计算标准差，应按下列公式计算：

M按下式计算：

式中：int为表示取整。

5)垂线的Ⅰ型相对标准差应按下式估算：

式中：Sei为测点测速历时为nt0的第i条垂线的Ⅰ型相对标准差，%；P为用以确定垂线平均流速的垂线测点数；dk为确定垂线平均流速时测点流速的权系数；Sk(nt0)为测点k处的测速历时为nt0的Ⅰ型相对标准差，%。

4 模型验证

上津水文站大断面见图2，选取上津断面水深最深处垂线，即起点距20.0 m处进行数据列举分析，该垂线采用方法二，两点法，在上游玉皇滩电站开闸发电到水位级稳定时进行误差分析试验。在试验过程中，每个测点的时段测速历时约为10s～20s不等，单个测点测验102个时段。测验流程见图3。

图2 上津水文站大断面

图3 上津水文站流量测验Ⅰ型误差试验流程图

102个时段分别划分为102个10 s历时时段，17个60 s历时时段以及10个100 s历时时段，进行测点流速误差分析，经数据统计，计算成果见表2～表7，相对标准差统计见表8。

表2 在相对水深0.2处n=1测点流速误差分析

表3 在相对水深0.2处n=6测点流速误差分析

表4 在相对水深0.2处n=10测点流速误差分析

表5 在相对水深0.8处n=1测点流速误差分析

表6 在相对水深0.8处n=6测点流速误差分析

表7 在相对水深0.8处n=10测点流速误差分析

表8 相对标准差统计

经计算，相对水深0.2处测点平均流速权系数为0.58，相对水深0.8处测点平均流速权系数为0.42.由此推算出各历时时段下水深最深处垂线Ⅰ型误差试验相对标准差，见表9。允许误差见表10。

表9 垂线相对标准差

表10 Ⅰ型允许误差 单位：%

5 结论

从相对标准差结果来看，三种历时的相对标准差均在允许误差范围内，且当一个时段的测速历时越长，该垂线的相对标准差越小。考虑到上津站山溪性河流以及受上游玉皇滩电站调度影响的情况，建议采用单个测点60 s的方式进行流量测验。