浮标系数分析【林家村水文站低水浮标系数确定的分析】
时间：2019-05-16 03:26:57 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：本文通过介绍林家村水文站概况、测验情况，采用历年流速仪实测流量与浮标虚流量进行相关分析，从而认为浮标系数的确定，是流量测验精度的关键。 关键词：河道低水浮标；系数分析；修正系数
Abstract : Through the introduction of hydrological station of test case in Lin village, we analyze the flow meter measured flow and buoy virtual flux during these years, so we can draw a conclusion that the buoy coefficient of determination is the key of precision.
Key words: River low water buoy; factor analysis; correction coefficient
中图分类号：P333 文献标识码： A文章编号：2095-210（2012）
林家村水文站是渭河干流控制站，属国家重要水文站。担负着渭河河道和宝鸡峡渠道水文要素监测任务。该站于1934年开始观测，观测断面位于陕西省宝鸡市金台区硖石镇，东经107°01′，北纬34°13′，观测项目齐全。
由于2010年站上观测房改造，没有缆道设施，河道流量测验全部选用均匀浮标施测。在测验过程中发现实测的流量系统偏大，经分析查找原因发现目前站上采用的浮标系数0.75是高水的系数(流量在1000m3/s 以上)，为了能使洪水过程测得及时准确，及时采用历年流速仪实测流量与当年浮标虚流量相关法分析低水浮标系数，开展了测流断面的浮标流速系数分析工作。
1.基本情况
1.1林家村站测验断面布设情况
该站测验河段顺直，左右岸为黄土阶地，河床由细沙和沙砾卵石组成，冲淤变化较大。共布设上、中、下三个断面，上下浮标断面兼比降断面、流速仪测流断面兼浮标中断面，基本水尺断面位于流速仪测流断面下游20m，浮标断面与比降断面重合上下断面间距200m。基本断面以上约300m有太寅沟汇入，约800m有宝鸡峡大坝。
1.2林家村站测站特性
洪水主要来源于渭河上游及区间支流，河床冲淤变化受宝鸡峡大坝放水、冲沙及洪水期水位涨落等因素影响较大，也与含沙量变化有一定关系。河床变化主要发生在洪水期。80年代由于上游宝鸡峡水利枢纽加坝，导致该站测验断面水文要素发生变化，洪水过程受拦河闸调蓄影响很大，洪水特性暴涨暴落，涨落率大，历时短。一般洪峰过程水峰在前，沙峰在后。水位流量关系呈绳套型曲线。中泓随水位级不同有所摆动，中泓位置在130-200m之间，流速分布由水边向河心逐渐增大。流速主流分布在150-190m之间。
2.试验情况
2.1分析依据和目的
林家村水文站原均匀浮标系数0.75为流量在1000m3/s 以上使用的浮标系数，由于受观测房工程的影响，流速仪无法施测流量，10 m3/s以上流量全部用均匀浮标施测，在测验过程中发现实测的流量系统偏大，经查使用的0.75是高水系数，本站没有低水浮标系数，在此情况下为了保证站上流量测验和报汛工作能够顺利进行，按照流量测验规范（GB50179-93）规定分析低水浮标系数，使当年测的浮标系列资料，即用系数0.75算的流量偏大问题得以解决，因此要分析确定一个修正系数，即低水浮标系数。
2.2分析方法
根据流量测验规范第5.6.1条和5.6.2条规定在无条件比测试验的情况下，采用相关法进行系数分析。
2.2.1点绘同级水位下浮标虚流量与历年流速仪实测流量（07～09年）绘制水位流量关系图。
2.2.2在图上查同一级水位下流量与虚流量的相关计算进行对应比值计算，求出平均值，确定浮标修正系数。
3.分析计算
3.1分析资料的确定
点绘07～09年实测大断面图与2010年实测大断面图对比分析（如下图）。07～09年大断面与2010年大断面比较变化不大，断面形状相似，主槽部分最大相差在0.5m以内，故选用07～09年实测流量资料进行系数分析。
3.2修正系数确定
Q虚流量是2010年采用均匀浮标法施测而来， Q流速仪是同一级水位下历年流速仪0.6一点法的实测流量。分析采用历年流速仪实测流量与浮标虚流量的比值，求出平均值。计算详见下表。
3.3系数确定后的验证
用2010年浮标施测修正后的流量和2011年流速仪实测流量建立水位流量关系对比图（图二）。为了使此系数能长期使用，2011年，缆道重新架设后，流量测验恢复为流速仪缆道测验，用2011年流速仪实测流量测点与2010年浮标实测值修正后的测点建立关系，两种点子紧密交错，说明两变量的相关程度密切，经检验符合规范规定精度指标。合理性检查中，标准差、随机不确定度、系统误差，均符合规范对一类站的技术指标要求。用所求系数换算2010年浮标所测流量与2011年流速仪所测流量对比误差，平均相对误差、相对误差均值均小于3%，符合流量规范要求，结果是合理的，完全满足测流精度要求。
3.4结论
经过计算分析，历年流速仪实测流量与浮标虚流量的比值大部分在0.41～0.59之间，其均值为0.52，经过2010年浮标资料换算，资料系列回到历年流速仪实测系列，故采用修正系数 0.52合理。
合理性检查，根据资料整编规范规定，关系曲线为单一曲线、且测点在10个以上者，应做符号检验、适线检验和偏离检验。因此对采用修正系数 0.52后的水位流量关系线进行三种检验，参数选用如下：显著性水平a值的选用：(1）符号检验，a值采用0.25,(2）适线检验，a值采用0.10,(3）偏离检验，a值采用0.20。检验结果：标准差Se=3.1%，随机不确定度为6.2%，系统误差为0.22%。符合规范规定的关系定线精度指标。
2010年将修正系数0.52作为低水浮标系数使用，资料通过局资料审线、审查认为合理。在省局资料复审验收中顺利通过，又与2011年流速仪实测点进行验证，充分说明分析正确合理。
4.结束语
通过本次试验分析可知，流速仪、浮标流速呈线性关系。认为浮标系数的确定，是流量测验精度的关键，通过分析只要选好系数，来达到测流精度之目的。
用修正系数 0.52，经过2010年浮标资料换算，资料系列回到历年流速仪实测系列中，又与2011年的实测流速仪资料进行验证，说明采用修正系数 0.52合理。此系数在以后若河道设施出现故障时，可用浮标测流，使用此系数，具有测验简单，精度较高，资料计算整理省时等优点，可以作为测流的一种补充方法。对此法探讨只是初步的，且是很浅的，所分析资料范围较小，有待以后充实资料，继续探讨。
3.4结论
经过计算分析，历年流速仪实测流量与浮标虚流量的比值大部分在0.41～0.59之间，其均值为0.52，经过2010年浮标资料换算，资料系列回到历年流速仪实测系列，故采用修正系数 0.52合理。
合理性检查，根据资料整编规范规定，关系曲线为单一曲线、且测点在10个以上者，应做符号检验、适线检验和偏离检验。因此对采用修正系数 0.52后的水位流量关系线进行三种检验，参数选用如下：显著性水平a值的选用：(1）符号检验，a值采用0.25,(2）适线检验，a值采用0.10,(3）偏离检验，a值采用0.20。检验结果：标准差Se=3.1%，随机不确定度为6.2%，系统误差为0.22%。符合规范规定的关系定线精度指标。
2010年将修正系数0.52作为低水浮标系数使用，资料通过局资料审线、审查认为合理。在省局资料复审验收中顺利通过，又与2011年流速仪实测点进行验证，充分说明分析正确合理。
4.结束语
通过本次试验分析可知，流速仪、浮标流速呈线性关系。认为浮标系数的确定，是流量测验精度的关键，通过分析只要选好系数，来达到测流精度之目的。
用修正系数 0.52，经过2010年浮标资料换算，资料系列回到历年流速仪实测系列中，又与2011年的实测流速仪资料进行验证，说明采用修正系数 0.52合理。此系数在以后若河道设施出现故障时，可用浮标测流，使用此系数，具有测验简单，精度较高，资料计算整理省时等优点，可以作为测流的一种补充方法。对此法探讨只是初步的，且是很浅的，所分析资料范围较小，有待以后充实资料，继续探讨。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
