有关水文测船测流误差分析
水文流量测验水深测量误差分析
水文流量测验水深测量误差分析摘要:在水资源管理与治理工作中，需要应用有效的方法、技术以及设备来对相关水域的各项参数，状态进行深入的了解，并结合有关数据，来进行下一步的治理与管理工作。
所以，在水资源管理与治理过程中，需要结合水文流量测验数据来掌握水域的详细情况，但是在水文流量测验过程中，会由于技术运用，设备原因，以及操作人员的专业性等而导致在进行水文流量测验时产生水深测量误差。
误差的产生显然不利于水资源的高效管理与治理，因此，必须深入研究并分析水文流量测验过程中导致水深测量误差产生的原因，并结合具体的原因进行针对性的解决，以更为有效的方法与技术来确保水文流量测验的精准性。
关键词：水文测量测验；水深测量误差；原因分析；解决对策前言：水资源的充分利用，有效管理，关系到社会的可持续发展，以及人民群众高质量生产生活目标的实现。
我国地域广袤，水资源的分布十分不均，并且从本质上来说，我国是水资源较为缺乏的国家。
近年来，在绿色发展观的指引下，构建绿色和谐社会，还群众绿水蓝天的发展理念尤为突出，要实现生态社会的建设，就需要做好水资源的管理与治理工作。
而水资源管理的前提是详细且精准的水文资料、数据支持。
从当前水文测量测验工作的现状来看，在水深测量等实施过程中还会存在一定的误差现象，从而制约了水资源管理质量的提升。
本文就水文测量测验水深测量误差的原因进行分析，并结合原因提出相应的解决对策供参考。
1水文流量测验水深测量误差原因分析1.1测验方法以及系统导致的误差水文流量测验是一个技术与经验兼具的系统性工作，在水文流量测验，以及水哉数据获取的过程中，往往会由于诸多因素的影响而产生误差。
水深测量误差产生的原因是多方面的，这其中，首先会受到测验方法，比如，在水文流量测验过程中，往往会结合水域特征，当时的环境特征，来选择相应的测验方法以及测验设备，而不同的测验方法与设备在测验过程中，以及数据获取时，都有可能存在一定的差异性。
比如，当所选择的方法与设备与实际情况或是水环境不匹配时，就有可能产生水深测量误差。
水文监测中ADCP流量测验与误差控制举措
Hydraulic Technology360《华东科技》水文监测中ADCP 流量测验与误差控制举措姚春捷（南京水利水文自动化研究所，江苏 南京 210012）摘要：声学多普勒流速剖面仪英文简称ADCP。
由于在实际应用过程当中所具有的一系列优势，被人们广泛的应用在有关于和流量监测的工作当中。
在应用的时候只要注意相应的方式方法就能使测量结果的准确性得到强有力的保障，同时还能够在一定程度上降低相关工作人员的工作量。
由于这些优点的存在，该仪器受到了人们的广泛欢迎。
然而在该仪器实际应用的过程当中，由于各种因素的影响其结果的准确性不易受到保障。
因此工作人员在使用该项仪器的过程当中，需要结合河流的实际情况采取一系列科学合理的方式方法进一步加大对误差的控制力度。
本文对水文监测中ADCP 流量测验与误差的控制进行了全方位的分析，希望通过本文可以为相关工作提供一些参考。
关键词：水文监测；ADCP；流量测验；误差控制在水流监测相关工作正式进行的过程当中，为了对水资源进行更有效的保护，人们为其设立了多项内容。
在这些诸多的内容当中，流量测验活动是非常重要的一个环节。
通过流量测验相关工作的顺利进行，可以使得相关部门得到该条河流中水位和流量之间的密切关系，并且按照水位的实际情况判定该条河流的流量情况。
随着我国科学技术的不断向前发展，为了使得流量监测相关工作进行得更加顺利，人们为其研发了各种设备辅助该项工作的进行。
在诸多的仪器设备当中，ADCP 由于在实际应用中所具有的一系列优势逐渐在流量监测工作中取得了愈加广泛的应用。
通过ADCP 的合理利用，可以使得流量监测的自动化水平得到实质性的提升。
然而如果在应用ADCP 的过程当中，由于各种因素的干扰使其受到了流沙河床磁场等影响，其结果的准确性很难得到有效的保障。
因此，现场工作人员需要采取一系列科学合理的方式方法对其产生的误差进行严格的控制工作。
1 ADCP 流量测验基本原理及方法 1.1 ADCP 流量测验基本原理 ADCP 通过向水体发射一个（一对或一组）声脉冲，这些声脉冲碰到水体中悬浮的且随水体运动的颗粒后产生反射波，发射声波的频率和回波的频率会产生频率的改变，其频率差为： 2d V F F C 在ADCP 实际应用的过程当中，每一个换能器轴线都可以表将其表现为一个声速坐标，而三个换能器轴线就可以形成一组空间声速坐标。
ADCP流速测量技术在水文测量中的应用与分析
ADCP流速测量技术在水文测量中的应用与分析水文测量是旨在了解水体运动和变化状况的科学技术。
而流速的测量是水文测量中至关重要的一环。
在过去的几十年中，各种方法被用于测量水体流速，其中ADCP（Acoustic Doppler Current Profiler）流速测量技术被广泛应用，成为水文测量领域中的重要工具。
ADCP是一种利用多普勒效应原理测量水流速的设备。
它通过发送一束高频声波进入水体，当声波遇到水流时，声波的频率会发生变化。
通过测量这种频率的变化，我们可以准确地计算出水体流速。
这种技术不仅可以测量水体表面的流速，还可以深入到水体的底部，提供更全面的水文数据。
ADCP流速测量技术在水文测量领域中的应用广泛且多样化。
首先，ADCP可以用于测量河流、湖泊和海洋等各种水体的流速和流向。
通过安装ADCP设备在水体中的固定位置，我们可以实时地获取水体不同深度处的流速数据，从而帮助我们了解水体的流动情况及其变化规律。
这对于水资源的管理和保护至关重要。
其次，ADCP流速测量技术还可以应用于水文模型的建立和验证。
通过收集ADCP测量数据，我们可以获得具有时空分辨率的水体流速信息。
这些数据可以用于建立水文模型，模拟和预测水文过程，比如水位变化、洪水预警等。
同时，通过与模型结果进行对比和验证，我们可以不断改进和优化模型，提高水文模拟的准确性。
此外，ADCP流速测量技术还可以用于沉积物运动的研究。
沉积物是河流、湖泊和海洋中的重要组成部分，其运动对于水体环境和生态系统具有重要影响。
通过测量水体流速和沉积物浓度的变化，我们可以了解沉积物的输移和分布规律，从而为河流治理和生态修复提供科学依据。
尽管ADCP流速测量技术在水文测量中的应用广泛，但也存在一些挑战和限制。
首先，ADCP测量结果受到水体底部和侧壁的反射干扰，可能会影响测量的准确性。
其次，ADCP需要借助其他设备，如全球定位系统（GPS）和船舶悬挂系统，才能获得准确的位置信息。
水文监测中ADCP流量测验与误差控制分析
水利科技 水文监测中ADCP流量测验与误差控制分析饶 晟（湖南省长沙水文水资源勘测中心，湖南 长沙 410014）摘要：对于水文监测工作而言，流量监测是其必不可少的重要环节之一。
流量监测工作在实际进行中最为主要的目的是根据一定的方式方法创建并且寻求水位和流量之间的密切联系，并且根据水位的具体情况对相应流量的状态进行准确地判断。
通过ADCP作用的正常发挥，可以对偏差进行有效控制。
本文对ADCP流量监测以及误差偏差进行了全方位的研究，希望通过本文可以为相关工作提供一些参考。
关键词：水文监测；ADCP；流量测验；误差控制所谓的ADCP实际上指的就是通过声学多普勒原理的合理应用，对各个层次水介质散发信号的平移状态进行全方位的监测，并且通过矢量合成技术进一步得到海流垂直剖面水流状态的一些设备。
ADCP流量监测工作的正常进行可以使监测效果得到有效地保障。
然而当该技术应用在一些有流沙河床或者是磁场时，则相应的准确性很难得到有效地保障。
在对河流断面进行测量的过程当中，为了满足测量工作的实际需求，必须要有一些牵引设备的监测。
同时还需要在测量中输入相应的断面参数。
1 ADCP流量测验基本原理及方法1.1 ADCP流量测验基本原理就一般情况而言，测量设备与声源之间的欧式距离成正比。
发射声波的具体频率和回波频率之差为下式：2 d VF FC由于换能器轴线的实际表现形式可以将其表示为一个分数坐标，三个换能器轴线可以形成一组空间声束坐标系。
首先通过ADCP 作用的正常发挥，可以对每一声束坐标的流速分量进行准确测量。
测量完成之后，可以通过声束坐标和ADCP的直角坐标系实施变换后形成（X-Y-Z）坐标系的三维流速.最后通过罗盘以及倾斜计将得到的一系列数据转化为地球坐标系下的实际流速。
1.2 ADCP流量测量方法在实际的工作中对断面进行测量时，ADCP由于其强大的作用可以对断面中部区域的流速进行有效测量。
除此之外，由于ADCP在应用中的特殊情况存在着4个无法对其流量数据进行有效测量的非实测区。
水文监测中ADCP流量测验与误差控制探讨
水文监测中ADCP流量测验与误差控制探讨◎ 尚巧巧 阜阳水文水资源局（界首勘测队）摘 要：近些年水文监测在国民经济和生态文明建设中的作用日益凸显。
准确的水文监测数据不仅是水资源合理配置、水环境保护和水灾害防治的重要依据，也是推动水利现代化和可持续发展的重要支撑。
鉴于此，本文从误差来源分析出发，探讨适用于ADCP流量测验的误差控制方法，并通过实例分析验证其有效性，以期为水文监测实践提供借鉴和指导。
关键词：ADCP；水文监测；误差控制1.引言水文监测是水资源管理、水文循环研究、防洪减灾等方面的基础工作，而流量测验是水文监测的核心内容之一。
随着科技的进步，A DCP （声学多普勒流速剖面仪）作为一种现代化流量测量设备，被广泛应用于水文监测中[1]。
然而，在实际应用中，ADCP流量测验受到多种因素影响，可能导致测量误差。
因此，如何控制误差、提高ADCP流量测验的准确性，成为水文领域关注的焦点。
2.ADCP流量测验概述2.1ADCP工作原理简介声学多普勒流速剖面仪（ADCP）是一种利用声学多普勒效应进行流速测量的设备。
其工作原理基于多普勒效应，即当声源与观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的声波频率会发生变化[2]。
ADCP由发射器、接收器和处理系统三部分组成。
发射器发出一定频率的声波信号，这些声波信号在水中传播并遇到悬浮颗粒或水体中的微小气泡时产生反射。
由于水流的存在，反射回的声波频率会发生变化。
接收器接收这些反射回的声波，并将它们转换成电信号。
处理系统通过对这些电信号进行处理，根据多普勒效应的原理，计算出反射体的速度，从而得到水流的流速剖面。
在众多A D C P设备中，走航式ADCP是目前应用较为广泛的一种。
它安装在测船或浮体上，通过走航方式横渡水面测量断面的流速分布。
由于其可以在移动中进行连续测量，因此被广泛应用于海洋、河流、湖泊等水体的流速和流量测量。
2.2ADCP流量测验在水文监测中的应用一是精确测量河流流量。
浅析吴家渡水文站枯水流量不稳定的成因
近年来 由于 国家提 出最严格水资源管理 和水 资源管理 的“ 三条红 线” ， 枯水流量 成为干旱 时期水 资源管理 的决定 性数据 ，同时水文年鉴 的刊印和水 文测 验资料整编又对测 验精度提 出较高 的要求 ， 因此 ， 探索吴家 渡水 文站乃至各类 类似水文站 的低水 、 枯水流量 的测验方法迫在眉睫。
ｌ 【 科技论坛 】 Ｉ
浅 析吴家渡水文站枯水流量不稳定帕成因
顾 捷’ 田 硕 何 晶。
（ １ ． 蚌 埠水 文水 资源 局
蚌埠
２ ３ ３ ０ ０ ０ ２ ． 安徽 省水 文局 南京
合肥
２ ３ ０ ０ ２ ２
３ ． 南 京灵快 水 测量技 术 有 限公 司
【 摘
２ １ １ １ ０ ３ ）
导致 的河道情况发生变化 ， 河底高程变低 ， 在深坑处便形成 了“ 漩涡” 流， 从 而给测验带来 困难 。
３ ． ２流 向 混 乱
由于河道不平整 ， 特别是河底局部深坑 的存在 ， 在河道 流速较低 时（ 小 于等于 ０ ． １ ｍ ／ ｓ ） ， 整 个河道 流场是 “ 紊流 ” 状
宽度在 ３ ０ ０—４ ０ ０ ｍ之 间 ， 断面 面积 在 ２ ０ ０ ０～４ ０ ０ ０ ｍ 上下 ，
流量在 ３ ５ ～３ ０ ０ ｍ Ｖ ｓ 左右 ， 平均流速在 ０ ． ０ １ ８ ～ ０ ． １ ５ ｍ ／ ｓ 之 间，
且 流 向不 定 ， 测验 难 度 极 大 。 当遇 到 枯 水 时 期 ， 上 游 蚌 埠 闸闸 门电 机全 关 时 ， 只 剩 下
要】 为应 对最严格 水资源管理 ， 以淮河干 流上 吴家渡水文站 为例 ， 对 大断面、 小流量 、 低 流速等不利于测验状 态的成 因 枯水 流量测验 不稳 定
河流流量测验成果精度评定
河流流量测验成果精度评定8.1 一般规定8.1.1流量测验误差试验或比测试验应选择在具有一定代表性、试验或比测条件适宜的水文站进行，其成果精度可通过误差试验或比测试验资料分析评定；同一地区，测站特性和测验方法相同的水文站，可采用本地区综合的成果精度作为评定依据。
8.1.2单次流量测验的精度指标应根据资料用途或服务对象的要求确定：1流速仪法应符合表8.1.2的规定；具有综合功能的水文站，应取最高精度指标。
表8.1.2流速仪法单次流量测验允许误差X'——置信水平为95%总随机不确定度；注： 1Qμ——系统误差，为不同资料用途控制指标。
测验资料用于其他用途的单次流量测验允许误2 Q差，可根据需要分析确定。
2 ADCP法，流量测验系统误差应不大于±2.5%，随机不确定度应不大于5%～12%。
潮流量测验系统误差应不大于±3%，随机不确定度应不大于10%～15%。
3 采用其它测流方法可参照表8.1.2执行。
8.1.3水文站应根据表8.1.2确定的精度指标，选择合适的测验仪器和方法。
当常规仪器和方法难以达到所规定的精度要求时，应改变测验方法或对测验河段或对测验断面进行人工整治处理。
8.1.4专用水文站的测验精度可根据设站目的和需求确定。
8.1.5测验环境条件受人类活动影响严重的水文站，单次流量测验精度难以达到本标准8.1.2条的规定时，可降低精度类别或采用精度相当的测流方法。
8.1.6对于水量较小的河流，低水期流量测验允许误差达不到本标准8.1.2条的规定时，可用绝对误差表示，其指标应通过本站历史资料分析确定。
8.1.7无误差试验资料的地区，应选择有条件的代表性测站对本标准所规定的精度指标进行检验。
当测站误差检验结果不符时，应对资料进行分析，并提出改进测验方案。
8.1.8开展在线监测的误差分析，单次流量测验误差估算或误差综合方案宜根据传感设备精度及流量测算模型方法综合分析确定，各分量之间宜相互独立。
水文站高洪流量测验方案及单次不确定度优化探讨
水文站高洪流量测验方案及单次不确定度优化探讨青海省水文测站多分布在山溪性河流上，洪水特性涨落率较大，流速较高，由于测验设施标准不高，流速仪实测困难。
水文站高洪流量测验实践中，使用的方法有：浮标法、流速仪水面法、比降面积法。
2 流速仪水面法流速仪水面法是在高洪水设施施测断面面积困难的情况下，利用缆道流速仪施测河流水面的表面流速，借用邻近断面形状计算断面流量的一种补救措施。
2.1方案的种类及条件种类：流速仪水面均匀布点和流速仪在中泓附近布点。
条件：必须有完整邻近的大断面图，布点方案必须有流量测验实测试验系数，流速仪下深位置要固定。
2.2实践中存在的问题流速仪的下深位置不固定统一；方案系数未经试验率定，凭经验，有多站互用现象；方案操作不规范，不充分利用设备，更有甚者用流速仪在水面一点测流。
2.3操作要求严格按规范操作，在设施测深条件受阻时，可借用断面用流速仪水面法测速，方案要统一，系数要率定，形成文字材料加以规范保存，严禁流速仪水面一点法操作。
3 比降面积法比降面积法测流可以在一定条件下使用，特别是在使用流速仪和水面浮标法困难时，是一种有效的方法。
比降面积法主要用于特大洪水测验及洪水调查工作。
3.1适用的条件河道选择要基本顺直，断面稳定，断面形状沿程变化不大，岸边水流通畅，无回流区，比降上下断面应避开急滩、支流分叉、斜流等干扰；水面比降观测应同时准确；糙率系数应确定准确，主槽和漫滩应分开选用，计算不同水位级应视具体情况选用；适用于恒定非均匀流，即峰顶和水流平稳期。
3.2糙率的影响因素可从实测资料中来分析糙率，也可采用沿程损失反求的途径，或根据断面河床情况在相应的糙率表中查用。
为便于分析与合理确定糙率曲线，应将影响糙率大小和糙率曲线线性变化的主要原因，如河床、岸壁组成，河床、岸壁表面粗糙程度，以及植被情况，用简要文字和数据标注糙率曲线相应高程部位。
确定糙率曲线时，应结合各方面因素综合分析考虑。
4浮标法浮标法测流是河道流量测验的主要方法之一，我省水文测站多分布在山溪性河流上，浮标法测流在高洪流量测验中应用广泛，值得重视学习推广。
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有关水文测船测流误差分析及探讨摘要水文观测通过对江河湖泊等水体的水位、泥沙、流量等情况进行观测，对水文情况进行分析，以了解我国主要水体的水文情况。
本文从水文观测的误差着手，探讨测船测流观测法在水文观测中的误差情况，以减少水文观测误差，提高水文观测的精度。
关键词水文测船测流；误差；分析
中图分类号tv5 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）87-0053-02
1 误差概述
在水文观测中，要获取不同的观测数值，就必须通过有效的观测装置和设备来实现，实践中因观测结果通常会受到各种人为、计算等因素的影响，所以经常会出现一些误差。
在水文观测中，误差主要由以下几个方面产生：设备误差、方法误差、环境误差、人员误差。
设备误差是由于设备不同的性能所引起的。
方法误差由于测量方法不当而产生的误差。
从理论上说，水位测量值是某一时间的数值，但在实际观测过程中，由于水位及流量都在不断发生变化，测量值一般为该时段的综合值或平均值，由此也会产生一定的误差。
环境误差是由于水文测验一般是在野外环境中进行，测验环境的复杂以及水面的波动，都可能导致观测值失准。
人员误差指的是由于观测者的熟练程度、技术水平及生理心理状况而产生的误差。
在水文观测中，误差产生通常表现为综合值，但减少各项误差，能大大提高水文测验的准确性。
2 水文测船测流误差分析及探讨
经过几十年的发展，水文测流的方法形成了一整套相对完整的体系，缆道测流为其主要方法，加之超声波测流、测船测流、水利法测流等流量测验技术。
缆道测流的方法主要应用于中小断面上，在大断面上，测船测流技术比较常用，下面就常规流速仪法中的测船测流法做简要介绍。
所谓测船测流法，实际上就是把测量船本身当作是测量设备，通过对绞车运作流速仪的应用对该河段的水文流速进行测量，实践中将该方法称为是测船绞车测流法。
在测船测流法中，先测定起点距离，在指定地点停船，用绞车将流速仪控制住，然后在每条垂线的指定地点测流，再用绞车测量出垂线的水深，这样就可以通过平均流速和断面面积而得出流量。
该方法虽然测量的时间较长，但使用范围较广，且成本较低，因而在实际工作中被大量采用。
在测船测流法测量过程中，所有的测速垂线、测深能否与测流横断面、垂线起点保持一致，对实测流量会产生很大的影响。
在单次测量中，实测流量的准确性会对水位流量产生影响，进而造成整个流量产生较大误差。
因此，单次流量测量的精度非常重要，在实际测量中，应布置好垂线的位置，尽可能使其保持同一断面上，提高单次测量的精度。
测船测流误差可以通过以下两种方法来分析：1）仪器交会法误差分析
在测船测流中，为了保证测验过程中的垂线都能在同一断面上，应确定测船位置，然后利用光学仪器设备对其是否在一个断面之上
进行判定，同时还要利用基线公式对断面的实际位置进行计算。
仪器交会法又可以分为六分仪、平板仪以及经纬仪交会法等，在目前的测量过程中被广泛使用。
以经纬仪交会法为例，在测算距离时，把经纬仪置于基线终点位置，对测深垂线与断面桩之间的夹角进行测量，设为β，按照正弦定律可以计算出起点距d，d=，l表示基线长度，α表示断面与基线的夹角。
以仪器交会法测量起点距的精度，与交会角和基线长度有很大关系。
2）gps法误差分析
仪表交会法虽然操作比较简单，但两座刚标的距离和断面宽度差距较小，以延长法很难使垂线保持在同一断面上，从而导致测验误差较大。
加之雨雾天气和光线条件较差时，断面定位比较困难，起点距的观测精度受到影响。
随着gps全球定位系统在水文测验中的广泛应用，解决了很多的技术难题。
gps在水文测验中的应用，对测验宽度没有要求，也不需要实现断面测验的相互通视，断面两侧也不需建立高大刚标，气候对测量精度的影响小。
同时，夜间使用也不需要设立灯标，对测船测流定位技术产生了根本性变化。
gps 定位法测量误差的来源主要有以下三个方面：
首先是卫星方面的偏差。
具体而言，其主要有卫星历、卫星钟以及相对论等方面的偏差或错误。
卫星的瞬间位置主要决定于卫星的星历，而卫星星历误差实际上就是卫星的位置偏差，这是原始数据方面的误差，其数值大小通常与卫星的跟踪站数量、分布状况以及轨道的模型等因素存在着密切的关系。
实践中，为有效减少卫星
方面的偏差，建议建一个卫星跟踪定轨，将卫星星历的轨道设定为初始值。
卫星是高空观测的重要工具，因此在实际测量中其位置应当保持动态的变化，尤其是瞬间的变化也要重视，这样方可确保测量的准确性。
在利用gps技术进行测量过程中，它主要是通过信息接收、处理以及传输等流程，来实现对目标的准确定位，由此可见，只有准确地对gps信息数据的传播时间进行测控，才能准确地测量观测点到卫星的实际距离。
同时，卫星钟受到广义相对论和狭义相对论的影响，gps卫星频率比地面静止钟频率偏移，因而产生了偏差。
其次，卫星信号传播的误差。
卫星信号在传播过程中，由于电离层折射、对流层折射和多路径误差，导致误差的产生。
当信号在电离层出现时，通常会发生弯曲现象，进而造成传播速度的不断改变。
同时，由于对流层中的电离子及大气压力等情况，对大气折射率产生影响，导致信号传播的干扰因素较多。
最后，接收设备的误差。
利用gps技术进行定位测量过程中，因所观测的数值通常要以接收机天线位置为准，加之实际操作过程中，天线的中心位置通常会随着信号的强度、方向等因素的变化而变化，因此可能会偏离几何中心，对精度定位产生影响。
3对测船测流法误差的思考
在测船测量法中，测船与垂线的偏离越远，摆动越大，则误差就越大。
在某一河段上，低水区和高水区的测验误差有所不同，在低水区，由于垂线的水深较小，边界条件的变化对流速的影响较大，
局部流速的断面方向变化也比较大，因而测船的摆幅较大，误差较大。
在高水区，测船摆幅增大时，误差增加的趋势并不明显，原因在于水深流急，边界条件对流速变化不大。
在其他误差存在的条件下，测船测流变化的重要影响因素是测船的摆动。
在测流实践中，测船通常是围绕着垂线不断摆动的，这将在很大程度上影响误差补偿，导致误差的流量要比预先估计的小。
参考文献
[1]涨潮，王涛.gps用于测船定位的探讨[j].水文，2007，6.
[2]丁良卓.探测定位误差对枝城站流速仪法流量测验的影响[j].水文，2009，3.
[3]陈利晶，韦浩，陈澄.在感潮河段中adcp与常规流速仪的测流应用比较[j].科技资讯，2012，16.。