水文测验工作中的误差类型及防治措施

胡 斌

（湖南省永州水文水资源勘测中心，湖南永州 425000）

0 引言

水文测验工作是一项复杂性较高的科研工作，其测验结果由于容易受到多方因素影响，一般存在误差。为使水资源管理工作更加科学、合理，就要解决水文测验中存在的问题，尽量减少测验误差。不同原因导致的误差不同，本文着重分析了水文测试误差的类型，并分析了各种误差的防治措施。

1 水文测验中常见的误差类型

1.1 自然性误差

因水文测验的空间、时间等因素都存在差异，所以对资源进行分析时会产生误差，且这种误差是无法避免的，这类误差属于水文测验中自然性误差。参考目前水文测验实际开展的有关文献，可把误差类型归结为地理性误差和气候性误差。

1.1.1 地理性误差

对某一河流的水文测验结果会受河流流域位置、大小、所处海拔、地下水位等多种因素的影响。例如，黄河和长江都流经青海和四川两省，但是对流经这两省的黄河和长江的水资源进行水文测验，其结果是不同的。另外，即使是针对同一条河流水文测试，因为河流不同位置的各项参数不同，结果也不尽相同。例如，黄河在甘肃省所测得的水文测验结果和其在河南省所测得的水文测验结果是不同的。

1.1.2 气候性误差

在开展水文测验工作的过程中，气候性误差也非常常见。气候性误差对水文测验结果所造成的影响主要体现在以下两个方面：首先，夏季检测工作和冬季检测工作的温度不同，导致最终的水文检测结果不同；其次，在水文检测工作中，对河流含沙量的检测是一项重要内容，春夏季节河流流量较大，流速较快，所以泥沙含量较大，而秋冬季节河流流量较小，流速较慢，所以泥沙含量较小。

1.2 人为性误差

人为性误差是主观性的，自然性误差是客观性的，客观性是无法避免的，主观性是可以避免的。人为性误差可把其归结为技术性误差和计算性误差两类。

1.2.1 技术性误差

在进行水文检验时，人类不能违背自然规律，人类和自然应该和谐相处，而和谐相处需要科技不断发展，并且人类文明跟随着科技的发展而发展。但是，在实际中，水文检测工作的精度普遍存在偏差，应用的技术水平也是参差不齐的，所以导致了检测结果存在很多误差，特别对水文中的流沙量、冲击量和流量的检测都出现了误差。不仅如此，分析标准也存在很大的误差。例如，利用人工和数字化程序对区域水流含沙量进行测试的测试结果往往存在不同，这是水文测验技术性误差的代表。

1.2.2 计算性误差

在实际水文测验过程中，专业技术员务必须根据河流流动的规律从整体角度进行计算和分析，以便最终得出比较精确的水文测验结果。检测人员在对水文进行分析检测时，获取的信息和数据不完整，这会影响分析结果，使结果不精准。再者，检测人员在实际检测时所采用的算法不同，他们各自站在自己的角度去分析，也会使检测结果出现误差。

2 有效解决水文测验各类误差的方法

2.1 寻找自然规律，规避自然性检测误差

实践人员只有详尽地了解水文检测的内容，才能避免自然性因素带来的检测误差。A地区的某主干河流全年流量参数如图1所示。检验人员在对该河流开展水文测验工作的过程中，应根据该地区的降水量、海拔高度、河流流速和季节温差等相关数据进行分析，最终得出较为精准的全年流量检测结果，即1.9±0.33。进行水文测验的工作人员应站在综合的地理角度分析，只有这样才能保证检测结果的准确性。

图1 A地区的某主干河流全年流量参数

2.2 实现技术创新，循序渐进减少技术误差

要想使水文测验中的技术性误差问题得到有效解决，就要及时、高效地解决目前水文测验中存在的问题。而只有技术不断创新，才能高效处理水文测验中存在的问题。例如，在进行水文测验工作时，利用新技术进行检测，具体有智能扫描、红外探测、数字化程序等技术，我国在水文检测工作中要跟随时代的进步不断进行技术创新，只有这样才能避免技术水平不一而导致的误差问题。另外，可以假设环境，并在不同时期进行检测，从中找出规律，进而在实践过程中根据这些规律改进检测技术，例如，某种数字检测仪在对河流的流沙量进行检测时，±0.5的误差最为常见，为避免误差，可以在实际检测时，把±0.5的误差作为初始值，在此基础上进行测验。

2.3 综合性检测，高效避免计算类误差

要科学、合理地布设测试断面，如图2所示。另外，要进行综合性检测，在此过程中，不仅要严格把控水文测验的各个环节，保证每个环节的数据精准度，也要在计算时合理应用计算方法并确保计算结果精准度。例如，含沙量的标准是±0.01 kg/m3，流沙量的标准是±0.01 m3/s，根据相应的计算公式可计算出结果，结果可以保留到小数点的第4位，这样可以使计算数值和测验结果更加准确。同时，可对同一个区域中不同时间段的结果进行对比，从中分析产生误差的原因，以便把误差值降到最小[1]。例如，如果某地的水文检测值一直都维持在±0.12左右，但某次检测的数据是0.14，那么就要进一步排查产生误差的原因。

图2 测试断面布设

2.4 培养从业人员，进行新老人员经验对接工作

水文检测需要结合相关知识和实践经验，相关知识包括数学、地理、化学等，所以，如果实际操作人员的能力不足，也会导致检测的结果存在误差[2]。而且，经验丰富和经验欠缺的水文测验人员在检验结果上会大不相同。为规避这类误差问题的产生，既要提高水文检测人员的能力，也要使其能力能够发挥到位。在水文测验单位中，要将进行水文测验的专业人员对接到位，保证相关工作人员的理论知识过硬，让他们进行有效的知识传授，还要加快步伐培训新的检测人员，在实际工作中提高他们的从业能力，丰富他们的工作经验，让新员工能高效准确地使用专业化水文测验设备（图3），这样才能使我国的水文检测工作越来越严密和准确，专业性越来越强。

图3 专业化水文测验设备

3 具体工作方法

3.1 防治措施

（1）要对所使用的仪器、设备进行及时的校调，规避因设备因素而产生的误差。

（2）要加强对施测方法的把控。科学合理地布置测速垂线上的测速点位置，避免由于测速点位置布置不合理而产生的误差。断面的测深垂线测速垂线要尽可能保持一致，而且还要把断面的测深测速垂线的位置固定好，若断面冲淤垂线，就要在实际测流的过程中及时调整垂线的位置，并且要根据淤积变化对岸边垂线的位置进行调整。如果想把测深垂线和测速垂线布设在冲淤多变的断面中，可以增加相应的辅助垂线，但是辅助垂线要加在水深最大、转折和流速最大的地方[3]。在进行断面测线的布设过程中，务必根据实际的测流要求确定测线的条数和每条测线上测点的数量。另外，布置测线要科学合理，既要确保测线垂直的数量准确，又要确保测线的位置精准，只有这样才能高效地避免在实际测流过程中产生的误差。

（3）要把握好测流的时机，尽可能避开紊流，进而提高测流的精准度。

3.2 超声波法测流误差控制措施

要想用超声波法对测流误差进行高效的把控，可从以下3个方面着手。

（1）根据测流的具体要求选择合适精度等级的超声波流量计（图4）。对于精度要求很高的水文测验项目，可以使用精度等级很高的流量计；而对精度要求不高的水文测验项目，可以采用精度等级较低的流量计，从而减少因仪器选择不当而产生的误差[4]。

图4 超声波流量计结构

（2）要重视流量计的日常维护和保养，要定期完成探头的清理工作，这样可规避因仪器老化而产生误差。

（3）及时调整探头的位置，以增强信号强度，保证信号强度的稳定性，进而规避因瞬时流量波动大而产生的误差。如果流体的波动很大，可以选择一个新位置放置流量计，进而缩减误差。可以用声速误差补偿的方式规避温度对超声波法的测流精度产生的影响[5]。当水温在0~50℃时，可以利用式（1）的拟合公式对于声速进行拟合；当水温在50~100℃时，可以利用式（2）的拟合公式对声速进行拟合，然后把拟合得到的超声波速度运用到计算中，这样不仅能提高测流的精准度，还能尽可能减少误差。

4 结语

水文测验工作开展的过程中，会有很多方面因素的干扰，因此，结果就会出现不可避免的误差。虽然不能把误差归零，但是也要最大限度地将误差减小。本文系统地分析水文测验工作产生误差的因素，并针对这些误差问题提出了有效的措施，进而保证水资源管理工作的正常运行。