鶴峰站斷面變化后測點流速誤差的分析與改正.docx

1、鶴峰站斷面變化后測點流速誤差的分析與改正王曉陽（鄂西土宗底苗族自治州水文分站）一、問題的提出實現(xiàn)統(tǒng)道測流以后，為水文測驗工作帶來了方便.但對沖淤變化較大的測站就存在個由于斷面沖淤變化使測速相對位置不準而產(chǎn)生一定誤差的問題.目前處理的辦法有兩個，一是改用峰后斷面，不改1E流速而更新計算流量；二是認為斷面與流速兩者產(chǎn)生的誤差可以互相抵銷而不需進行改正。為此本文針對剖峰站由于斷面變化對測點流速引起的誤差作如F分析,供參考.二、流速曲線的擬合與分析對于一個測站來說，垂線上的流速分布是有一定規(guī)律的，可以用實測流速資料，并用解析法將其擬合成某種近似曲線，從而求出垂線上任一點的相對流速，然后對流速進行改正.

2、由于同一條垂線上各級不同水位的流速相差很大，為了便于比較，在分析計算時，將每個測點流速分別除以該次垂線平均流速，用相對流速V；來表示。（一）流速曲線的擬會采用幫穌水文站5年共121條垂線的實測流速資料分別進行橢圓、卡門對數(shù)兩種垂線流速分布曲線的擬合計算（推導從略），其結(jié)果如表I所示.（二）兩神擬合曲線的選用將鶴峰站5年共345個實測流速資料與擬合曲線相比較，并求出各測點相對流速，進行誤差計算，其結(jié)果如表2.從表2可以看出，兩種擬合曲線基本接近，其綜合誤差小于10%的橢圓曲線為95.4%,卡門對數(shù)曲線為95.7%.除河底一點受到的影響因素較多，流速昧動影響較大，位置難以固定，因而測搶本身誤差較大

3、外，其余誤差均較小.但從一條垂線來說，其綜合誤差都能滿足表1餌峰站棚圓、卡門對敷蚤線流速分布曲線方程0為相點水琮。垂級起點電<m）摭圓臨線卡門對數(shù)曲線27.7V'=0.631+。.444/l-gV/-1.128+0.I201n(l'-l/)32.7V'=*0.522個！>.703/1-礦U'l.J25+0.I341n(I37.7V0.557-P0.5S2V-yVf-1.124十0.133比以於41.7V'=0.606卜0.497JIV'd1.13B*0.1£>71n<I甘)'45.7V'=0.65

4、5F9.437/i-j/'101+0.U21n(|y)49.7VrD,G)0卜".522、/ifU'=】.164扣D.】82Jn(lg埃合U0.599+。.5。1/1一礦Vz=-i.l27+0.13Sln(I-J表2慌IS曲表門對數(shù)曲線相對水深H5%識整W±)0%»誤至W土5%洌點數(shù)；%測點»牝?qū)c數(shù)%沔點敬%'一-一0.05275<46391.35681.2659*1.20.26504.2689S.66492.86898.60.66898.C6910069100691000.85985.56797.15985.56797.

5、!0.94。58.0628D.94058.06188.4徐合284E2.3'32995.428883.533095.7要求，兩種曲線比較而言，雖然卡門對數(shù)曲線接近河底時為負無限大是不合理的，但其誤差小于橢圓曲線.因此本文采用卡門對數(shù)曲線進行斷面變化后的測點流速改正.三、流速的改正在采用特門對數(shù)曲線進行測點流速改正時，其流速改正公式的建立，應假設以下相對流速計算公式，即V°/V,=V；/V；P=v：/v;(1)則（1）式可改寫成下式V,=V#>|<2)式中：V-*正確位置的流速；V#-實耐位置的流速；V；-斷面變化后該相對位置的相對流速；V；-斷面變化前該相對位置的

6、相對流速；P-流速改正系數(shù).當已知某垂線沖刷（或淤積）前后的水點時，首先求出某實測流速位置的兩個相對水深，再按卡門對數(shù)流速曲線公式求出該位置處的V；及V；,并與實濯流速V。一井代入（】）式便可求出v為了使用方便，在具體應用時，我們繪制了水深變化率e與P關系圖，可根據(jù)不同水深變化率e（e=d/d。，d為斷面沖淤后水深，d。為原斷面水深），.用卡門對泌的線公式計算出0.2、0.6,0.8相對水深處的相對流速（由于水面及河底相對位置處的流速改正影響不明顯，故未考慮），可求出相對應的流速改正系數(shù)P,并分別點繪。P關系曲線（如附擔所示），其計算結(jié)果如表3.用圖相美閣表3從浪3可以看出，當施測0.6水探時

7、，若斷面獄積30%,流速誤差可達14.4%,而斷面流速改正系數(shù)P0.20.60.80.70.9850,R580.80.9910.934P.90.B960.9740.9091.01.UU01.D001.0001.11.0031.0181.0481.21.PU51.0311.0781.31.0071.0411.J031.41.0091.049I.U7奏4«!次斷而變化率ef實MM*Q.按蠶線變化率改正后Q'cm'/s；坎差按株斷面變化率改正后Qg/6）（岫）西種方法比枚11.09(118L1791.11791.1021.0781621601.3J60J.3031.065f

8、2.581.5L281.7J.20.21.12221.821.32.321.32.3051.C491711720.61710.S61.D5S2522530.42520.00U71.0801491471.41471.4081.074MBM61.4U51.4091.08373.772.41.8172.12.10.4101.109W1831.1J821.8J.5111.0749».392.71.697.3>.7I121.U9251.850.91.851.21.7131.084JC71051.9106i.60.514JA.8.19.32.519.52.41.0151.09944.743

9、.91.844.11.40.5161.0HG10810B“91.90J7J.158:2.280.81.780.41.90.5沖刷30%,流速誤差只4.1%.四、流量的改正通過對歷年實測斷面資料的分析，鶴峰站屬于普遍性沖淤斷面，年際變化均在±3%以內(nèi)，但對于一次洪水來說.有時會超過土10%.在1985年5月5日6月9日的洪水過程中，共測流17次，5月5日以前借用峰前斷面施測！并計算流量：在5月5日峰后施測時，仍借用峰前同一次斷面.但在6月9日實測斷面后，并與峰的斷面相比，沖刷達3%以上.為此我們將峰后流量全部用6月9日的實測斷面，按本文介紹的卡門對效曲線公式進行流速改正，并計算流量，以

10、比較誤差，所采用的方法如下.（一）逐蛆逐點改正法先求出每條垂線的水深變化率e,根據(jù)不同的相對位宣，由eP相關圖，查得相應的流速改正系數(shù)P,用流速改算公式計算出正確的測點流速，用改正后的測點流速計算流景.；（二）總斷面改正法先求出全斷面的變化率（eA/At'4。、A分別為斷面變化前、后的水道斷面面積），由于本站的河寬變化較小，為計算方便,可直接在。P（0.6相對位置圖）關系圖上查得流速改正系數(shù)P,并用流速改算公式計算出正確的斷面平均流速，然后計算斷面流量.用上述兩種方法對鶴峰站17次測流資料遷行流速改正，所求得的流量與原來未進行流速改正的流鼠進行誤差分析，其結(jié)果如表4.從表4可以看出：（

11、1）本次沃峰只有所面沖劇，且變化范圍在1.0491.136之間，引起的流量變化在0.62.5%間.（2）用兩種不同方法進行流速改正后的流量誤差均在±1.0%以內(nèi).五、結(jié)語（1）斷面變化與流速變化可以相互抵箱一部分，但從定量上來看，斷面變化引起的誤差大大超過了流速變化所引起的誤差,因此，當峰前、峰后斷面變化超過土3時，必須借用峰后斷面改算流量，同時，根據(jù)斷面沖淤的大小考慮進行流速改正.（2）當峰后斷面增大15%以上及減少10%以上時，引起流速誤差均超過2%,此時（下轉(zhuǎn)第31頁）IV相應縱坐標各點位置上的信號，經(jīng)命題合取(A)演算后，A組的干擾信號應為，o”，A組的收聲信號經(jīng)合取()演算

12、后其結(jié)果應為“1”。同理,B組的干擾信號演算后為偵,B組的收聲信號演算后為“1”.至于C組，經(jīng)演算后，干擾信號與收聲信號均為“0”然后將A、B、C三組的收聲信號演算結(jié)果代入下式運算：A/B/C=P=T(2)*|«»i*“TMXIKi»XX1H_,執(zhí)1之度碧11XIX”X*MlXSdAflVCMM.11I8«»-,-J".T/E，圖3*機敷攜采條處理示能由將A為“1”，3為“1”，。為“。代入(2)式得：1A1Vo«1演算結(jié)果：干擾信號為“o”，收聲信號為“1”.上面數(shù)理邏輯是通過微機的主程序和服務程序的運算來實現(xiàn)消除干擾信號

13、，保存真正的收聲信號，從而準確地得出順逆水傳播時間和7“以算出流速和流景.微機采集處理超聲測流數(shù)據(jù)的主程序流程圖如圖2所示，采集處理超聲測流數(shù)據(jù)的服務程序從略.四、儀器的組成微機數(shù)據(jù)采集處理超聲測流儀的組成見圖4.儀器由換能器A和B、切換電路、發(fā)聲、控制、收聲、接口和微計算機系統(tǒng)組成.接口電路采用光電精合，以隔離超聲設備與微計算機系統(tǒng)的電的直接聯(lián)系，確保計算機系統(tǒng)的安全運行.S4舞機數(shù)槌采集處理超聲測流僅血成五儀器的測試該儀器測試地址選在湖南省長田電站下游的黃茅水文站.該站距長田電站為2.5km,電站大壩泄水形成的氣泡較多，按一般規(guī)律不宜作超聲測流斷面.但由于使用了微機數(shù)據(jù)采集處理的超聲測流儀，因而能克服氣泡的影響，獲得較好的測驗結(jié)果。在1986年第一次試測中，就準確地測到47次流量，水位變幅為2.9m,實測最大流會為1270m'/s，最大流速2.32m/s,95%的測次誤差土52%,達到了水文規(guī)范要求.1987年經(jīng)總站批準，黃茅水文站應用微機數(shù)據(jù)采集處理的超聲流速儀所測的27次流,(全年共實測73次流量)正式參加了資料整編。該儀器操作簡便，一般測站人員均能使用，從1986年安裝使用至今，運轉(zhuǎn)正常，可靠程度較高.該儀器的兩種測量方法中，測總傳播時間數(shù)據(jù)處理法應用優(yōu)于同類儀器