水文测量偏角改正法-水文测验若干理论问题研究

利用铅鱼(或其他悬吊测具)测深时,测得的湿绳长,需要对其进行偏角改正后,才能得到实际的水深。具体改正方法为,先将铅鱼恰好放在水面,测其偏角α0;再将铅鱼恰好在河底(趋近于河底,但不落于床面),测其偏角α0及湿绳长度S1,但这样在选定水面流速系数k1后(在一般条件下也可取k1=0.85),即根据上述数据从表5中查λ1,再按

确定水深。例如测得α0=10°,α1=50°,s1=25m,k1=0.85,则可由表4查出λ1=0.169,从而求得其深为H=21.4m。测速时的改正与测深相反,是根据测点深求湿绳长,即按

进行。此式由式(77)及式(78)得出。需要着重强调的是测深改正与测速改正还存在着一个重要差别。测深改正时,确定λ的全部自变量都是已知的,因而能直接从表5中查出λ1来。但是在进行测速改正时,除α1、k1、ηc已知外,α则是未知的,原因是在s(ηc)正确确定之前,α的准确值无法知道,因而无法查出准确的λ不能直接一次改正成功,而必须试放。例如,可以根据已掌握的α1、估计α(ηc),查出λ(ηc)的近似值,并进而求出s(ηc)的近似值,据此施放仪器,测读偏角,看其与原假设是否符合。如果不符合,再进行试放,直至假设α与实测的相等(小于允许误差,例如小于0.5°～1°)为止。为了具体说明这个过程,现举出一个实例。设α0=10°,α1=44°,H=19.7m(s1=22.0m),k1=0.85,要求流速仪放至相对水深0.8m处,试求其湿绳长度。据α1先假定α=41°,由表4求得λ=0.0898,按式(88)求出s=17.5m。再按此值下放,测得偏角α=41.9°,故第二次设α=42°,查出λ=0.0952,求得s=17.6m,再按此值下放,测得α=42°,与假设相符,仪器位置正确,故停止试放。大约三次左右试放,一般即能满足需要;特别在积累一定经验后,还可以减少试放次数。

当然上述试放毕竟还是复杂,所以我们还可以采用一种更简单的方法进行测速时的改正。这种方法的测点偏角α不是根据实测,而是由α0、α1、k1、ηc据偏角沿垂线分布公式(31)计算。进而利用算出的α及α0、k1、ηc直接查出相对改正数λ。因此这种方法改正不需要试放,为了避免使用式(31)的计算,或避免两次查表,我们还可以直接将式(31)代入式(80),做数字计算后并按

编成改正表(表7)。仿照测速时的偏角改正方法,先将仪器恰好放至水面,测记α0,后将仪器放至河底,测定α1、s1,并求出H0,这样据α0、α1、ηc和选定的k1,即可查出各点的相对改正数λ和湿绳长度s,从而直接据此施放流速仪,例如,当α0=10°、α1=60°、k1=0.85、s1=25.0m时,先求得H=19.0m,其次由表7据α1直接查出ηc=0.2、0.6、0.8三处的相对改正数λ=0.0162、0.1533、0.2439,最后按式(88)和到湿绳长度4.11m、13.3m、19.8m。但是如果采用相对湿绳长度的方法,则湿绳长分别为5.0m、15.0m、20.0m,可见在所给条件下,相对湿绳长度方法的误差是很大的。

表7(一)　不带导线的相对改正数(由河底偏角改正)

续表(www.xing528.com)

表7(二)　不带导线的相对改正数(由河底偏角改正)

续表

表7(三)　不带导线的相对改正数(由河底偏角改正)

续表

当然,按表7进行偏角改正,可能有人会怀疑,计算的α与实测的是否符合?这点可以从图2看出。图2表明计算的α与实测的误差,大部分均在+1°～-2°之间;故当α＜50°时,采用计算α对仪器相对位置影响一般不会超过0.02,考虑到误差可正可负,因而对平均流速的影响不会明显,是允许的。如果α＞50°,原则上应进行试放,但此时仍可利用α0、α1、ηc、k1,由表7查出λ及s,作为第一次的假设值,然后测定α,再按表4试放,由于假设值较可靠,一般试放一次就足够了。