水文测验误差分析与评定，水尺观测和水位订正

（一）误差来源

水位是指河流、湖泊等水体的自由水面在某一指定基面以上的高程。用水尺观读的水位可表示为

式中：Zz为水尺零点高程；Zg为水尺读数。

水尺观测水位的误差来源是水尺零点高程测量误差、水尺刻划误差和水尺观读误差。

1.水尺零点高程测量误差

水尺零点高程一般由校核水准点引测求得。由于水尺设于河道，可能受到船只和漂浮物的碰撞。对于结冰河流，流冰期水尺可能受流凌的冲撞，还可能受封冻影响造成尺身上拔。这些因素可能改变水尺零点高程，而且这类改变往往对水位观测造成较大系统误差。为了及时掌握水尺零点高程的变化，国家标准GBJ138—90《水位观测标准》对水尺零点高程校测次数和时间作了具体规定。

至于水尺零点高程的测量误差，只要严格按测量规程操作，一般表现为随机误差，不会产生系统误差。当然，作为测量基准的校核水准点高程测量也必须按测量规程操作，避免它的系统误差传递给水尺零点高程。

2.水尺刻划误差

对于正规工厂生产的水尺，规范规定：最小刻度为1cm，误差不大于0.5mm；当水尺长度在0.5m以下时，累积误差不得超过0.5mm；当水尺长度在0.5m以上时，累积误差不得超过0.1%。安装尺板时，应避免其倾斜。使用过程中，一旦发现局部破损或变形，应及时更换。

3.水尺观读误差

水尺观读误差主要来源有：观测员视线与水面不平行产生的折光影响；水尺附近停靠的船只或其他障碍物的影响；受波浪影响，水面在水尺上截取的读数起伏波动。水尺水位受阻水影响时，应设法排除阻水因素，然后再观测。至于折光影响，只要尽量使视线与水面平行即可。

波浪起伏是水尺观读误差的最大来源。有波浪时，可观读波峰波谷水位，取其平均值作为水尺读数，然后利用相同方法进行几次观测，取多次水尺读数的平均值作为最后取用的水尺读数。

（二）水位订正(www.xing528.com)

由于水尺零点高程发生变动将会使水位观测值产生系统误差，必须进行订正。规范规定，当水尺零点高程发生大于1cm的变动时，应查明原因及时间，并对有关的水位记录进行订正。

水尺零点高程变动分突变和渐变两种。突变是指水尺尺身在某一时刻突然受到外界碰撞等原因，使尺身上拔或下沉，水尺零点抬升或下降。渐变是指水尺尺身在某一段时期渐进地发生上拔或下沉，使水尺零点渐进地抬升或下降。结冰河流的水尺因封冻上拔多为渐变。

当确知水尺零点高程突变的原因和时期时，在变动前采用原测高程，校测后采用新测高程，变动开始至校测期间的水位应加上一个改正数ΔZ。改正数ΔZ等于校测后高程与原测高程之差。当水尺上拔时，ΔZ为正值；当水尺下沉时，ΔZ为负值。

当确知水尺零点高程在某一段时间发生渐变时，应在变动前采用原测高程，校测后采用新测高程，渐变期间的水位按时间比例改正，渐变终止至校测期间的水位应加上一改正数。改正数的意义及正负号同突变情况下的改正数。

实际上，由于水尺零点高程变动引起的水位改正，类似于对已定系统误差的修正。如果将水尺零点高程开始变动至新测高程期间的高程值作为测量值，将这一期间的实际高程值作为近似真值，那么两者之差即为系统误差，其负号值即为修正值。

（三）水位观测标准差

根据式（9-1-1），水位观测标准差为

式中：s（Zz），s（Zg），s（Zs）分别为水尺零点高程测量标准差、水尺读数标准差和水尺板刻度标准差。

水尺零点高程测量标准差按下式计算

式中：sm为水准测量1km线路往返测量标准差，mm，三等水准测量为6mm，四等水准测量为10mm；L为往返测量线路的平均长度，km。

水位观测值记至1cm，即δx=1cm，读数标准差s（Zg）=0.29δx=0.29cm=2.9mm。水尺板刻度误差为0.5mm，以此为限差，水尺板刻度标准差s（Zs）=0.25mm，可见刻度误差很小，可以忽略不计。于是，式（9-1-2）可写为

例如，某测站测量水尺零点高程，四等水准测量，L=0.1km，零点高程测量标准差s（Zz）=3.2mm，读数标准差s（Zg）=2.9mm，则水位观测标准差为s（Z）==4.3mm。