制材厂站RG-30型非接触式流速仪与旋浆式流速仪测流比测分析报告

时 强

（新疆维吾尔自治区昌吉水文勘测局，新疆 昌吉 831100）

通过制材厂站流量测验对比分析。RG30型非接触式流速仪具有传感器信息采集数据可靠，内置电台通讯畅通、软件操作和设备安装简便，易行易会，能够在特殊水情下(漂浮物多)和大雨、黑夜等恶劣自然环境中稳定地工作。完成流量测验,RG30型非接触式流速仪是解决基层测站流量测验和中小河流应急监测的可选设备。

1 概况

制材厂水文站为头屯河的区域代表站，设立于1957年5月，属国家基本水文站。位于新疆乌鲁木齐县甘沟乡谢家沟村，地理位置位于东经87°00′,北纬43°31′，测站海拨高度为1430.00 m，现测验断面以上集水面积840 km2，流域来水量主要以冰川融雪和降水补给为主。

2 比测目的

由于RG-30型非接触式流速仪与旋浆式流速仪的工作原理不同，因此结果存在系统偏差。通过收集对比分析两种仪器所测流量资料，将两者建立相关关系,找出相关系数,再用系数改正后的RG-30型非接触式流速仪流量与旋浆式流速仪流量进行线性分析,以达到相对偏差和系统误差在允许范围内，使其能够在比测站点的河流流量测验中应用，达到自动观测目的。

3 测站水位（流量）级划分

制材厂站为流量测验二类精度水文站，根据频率计算划分出：当流量小于22.7 m3/s 时为低水，流量在22.7 m3/s～62.7 m3/s时为中水，流量大于62.7 m3/s 时为高水。

4 比测方法的选取

为保证比测数据系列的一致性，旋浆式流速仪与RG-30型非接触式流速仪的测速垂线施测位置重合，均在起点距10.0 m、14.0 m 和16.0 m 处并同步进行流速测量[1]。

为保证比测数据时间的同步性，在7 月3 日～8 月27 日，采用旋浆式流速仪与RG-30型非接触式流速仪在同一基本断面同步施测。

比测方法采用旋浆式流速仪测得的32 份流量与RG-30型非接触式流速仪同步测得的32 份流量进行对比分析，建立两组数据的相关关系，进行线性分析。

5 比测实验内容

主要根据《水文巡测规范》(SL 195-2015)有关技术要求，用旋浆式流速仪与RG-30型非接触式流速仪进行流量的对比观测，旋浆式流速仪型号为：LS(25-1)型。

比测时段分布于主汛期7 月3 日～8 月27 日间，共比测32次，比测水位变幅2.80 m～3.37 m、流量变幅10.4 m3/s～65.1 m3/s、最大流速1.42 m/s～3.68 m/s、低水23 次、中水8 次、高水1 次。具体比测流量数据见表1[2]。

比测数据分析过程如下：

1）本次分析中，在起点距10.0 m、14.0 m 和16.0 m 处3 台RG30型非接触式流速仪分别测得水面流速，采用均匀浮标法原理对测验数据进行处理，计算得出32 份断面虚流量数据，见表1。

表1 RG30型非接触式与旋浆式流速仪32 组实测流量数据对比分析表

2）将旋浆式流速仪与RG-30型非接触式测速仪分别测得的32 份流量数据建立线性关系，见图1。

图1 制材厂站RG30型非接触式流速仪与旋浆式流速仪32 组流量分析图

3）建立线性关系后找出相关系数,再用系数改正后的RG30型非接触式流速仪流量与旋浆式流速仪流量进行误差分析，见表2。

4）将相对偏差不符合规范要求的流量数据剔除后的16 组流量数据再次进行线性分析，见图2 和表2。

表2 RG30型非接触式与旋浆式流速仪16 组实测流量数据对比分析表

图2 制材厂站RG30型非接触式流速仪与旋浆式流速仪16 组流量分析图

6 比测结果分析及误差评定

1）误差

误差计算包括相对偏差、系统误差，计算公式如下：

相对偏差Pi：

式中：Qi为旋浆式流速仪实测流量；Qci为RG30型非接触式流速仪实测流量；n 为实测流量份数。

2）点绘32 组RG-30型非接触式流速仪实测流量与流速仪实测断面流量分析图建立相关关系，关系点散乱，相对偏差范围为-14.5%～23.2%，系统误差为2.68%，不符合《水文巡测规范》SL195-2015 有关技术要求（相对偏差范围±5%以内，系统偏差范围-2.5%～1%以内)。

造成关系点散乱的原因是：参与比测的32 组数据中有16 组数据超过相对偏差规范范围，不符合《水文巡测规范》（SL195-2015）有关技术要求（相对偏差范围±5%，系统误差范围-2.5%～1%）。偏差超范围的流量数据主要集中在8 月份，经查明此时设备处于故障恢复调试过程中，数据收集有误属于客观原因无法避免。

剔除上述不符合规范要求的16 组关系点后，余下16 组数据的相对偏差范围为-4.2%～4.7%，系统误差为0.85%，符合《水文巡测规范》（SL 195-2015）有关技术要求（相对偏差范围±5%以内，系统误差范围-2.5%～1%以内)。再进行线性分析，此时相关关系好，关系点集中，相关显著性高，R 值为0.9981。见图2[3]。

7 结论

根据RG30型非接触式流速仪与旋浆式流速仪测得的32 组实测流量数据，建立相关关系，得到y=0.905x+2.183,R值为0.9858。

剔除伪数据后，用符合技术要求的16 组流量数据进行线性分析得到y=0.8983x+2.4123，R 值为0.9981。

经对比分析以上两种计算方法，剔除伪数据后的系统误差和相对偏差小，相关显著性高，均符合《水文巡测规范》SL 195-2015有关技术要求，所以剔除伪数据后的流量比测结果合理、可靠。RG30型非接触式流速仪可以作为流量测验设备在测站使用。