关于新仪器设备应用于水文测验中误差问题的思考

汤黎明

汉江水文水资源勘测局 湖北 丹江口 442700

1 误差概述

在水文测验工作中，测量值主要是测定定量的大小。主要包括对水位、流量，雨量、蒸发、地下水等项目的测量，其测量精度对水文测验成果有直接影响。实际工作中，所测量的数据，真值是未知的，在测量过程中，往往通过多次测量，然后得到一个和真值相近的测量值[1]。

2 误差理论

误差理论的出现具有较长的渊源，在计量工作中，因为误差的存在，出现了误差理论这一概念。但是，不同领域的工作性质不同，因此对于误差理论的使用也具有一定的差异性。在水文测验中，需要注意的主要为系统误差和偶然误差，其统计的误差形式主要包括极限误差，平均误差，均方差，允许误差，绝对误差，相对误差等。生产过程中，工作人员应当对误差理论有所了解，并应用于成果质量过程控制中。对于水文数据测量，实际的测量值与真值存在一定的差异，测量值并不能完全代表真值，从而有了不确定度概念。其反映的是系统误差与偶然误差综合与真值的一致程度。不确定度往往用来评定成果质量的可靠性，这对于水文测验成果质量评定相当重要[2]。

为了提高水文测量过程中成果的精度，一方面是提高水文测量仪器的性能，另一方面便是应用误差理论，科学的对误差进行分析控制。测量误差是不可避免的，在测量过程中只有最大化的降低误差值才能使测量值最为接近真值。

3 水文测验的误差分析及其对策

3.1 误差来源与控制的思考

在水文测验中，分析误差主要分析误差来源与误差控制，以下是采用转子式流速仪进行流量测验时，误差来源与控制相关分析。

其误差来源主要有以下几个方面：

（1）测流起点距定位误差；

（2）水深测量误差；

（3）流速测点定位误差；

（4）流向偏角导致的误差；

（5）入水物体干扰流态导致误差；

（6）流速仪轴线与流线不平行导致的误差[3]；

（7）计时工具计时不准。

针对上述可能引起误差的来源，在测验中一般采用以下方法控制误差的产生：

（1）建立主要仪器，测具及有关测验装备的定期检查登记制度；

（2）减小悬索偏角、缩小仪器偏离垂线下游的偏距；

（3）在安全前提下加大铅鱼重量。

上述是应用较为传统的设备水文测验下的误差分析与控制，随着科技进步与发展，越来越多的新仪器被应用于水文测验中，比如雷达水位计、浮子式自记雨量计、自记式蒸发采集设备、ADCP、时差法流量计、图像法流量测验装备等。对于这些新仪器的误差分析与控制就比较复杂。针对新仪器新设备的误差分析，往往需要投入更多精力去了解其设备工作原理。这是目前使用新仪器设备所面临的新问题，值得后续深入探讨。

3.2 减小人为因素引起的测验误差

随着水文测验工作中自动化设备应用越来越广泛，水文测验工作的技术含量越来越高。因人工操作不熟练或技术了解造成的误差越来越多。针对这现象，应加强对于新设备的技术原理培训，提高使用人员的技术素养。同时也要加强相关使用规范的编制，采用精细化管理手段，降低人为因素引起的误差[4]。

3.3 应用新技术减小测验误差

针对新仪器新技术，我们的工作人员不仅需要对使用的设备熟练掌握，还应从设备技术层面考虑如何降低误差，随着计算机技术发展，应用计算机技术可有效对误差进行检测与分析。例如在利用水平式ADCP测定流量时可以引入神经网络技术进行指标流速推算模型的建立，从而提高效率并降低一些系统性偏差；应用时差法超声波流量计测定河道流量过程中，可以通过计算机滤波相关技术获取更加准确的流速数据，从而降低水流脉动的影响。总之，在新设备应用过程中，降低测验误差的一些先进技术也应当应用到相关数据处理中。

3.4 加强设备管理减小测验误差

在水文测验工作中，设备检查是非常重要一部分，针对新出现的仪器设备，检查标准还未建立或已经建立但尚未完善。针对这一问题，应当建立起相关检测方法与标准，确保仪器设备在使用过程中的可靠性。平时应加强管理，通过定期对水文设备进行维护和检查，提高水文测验成果的准确性[5]。

4 结束语

随着新仪器设备的应用，水文测验中误差来源与控制变得越来越复杂，为了更好地做好水文测验工作，我们需要从多个方面考虑测验过程中的误差来源，同时针对误差来源，对仪器设备进行改进，充分利用科技进步，提高仪器设备精度。在工作一线，加强工作人员的技能素养的培养，减小因人为因素带来的误差。使水文测验成果质量更加优秀，为水资源管理及保护提供技术支撑，为我国的社会建设与国民经济的不断发展提供基础数据。