摘要：本文根據(jù)筆者多年的水文測站工作實踐，就如何提高浮標(biāo)測流精度問題進行闡述。
　　關(guān)鍵詞：浮標(biāo)定型；系數(shù)分析
　　
　　在現(xiàn)有測驗設(shè)施設(shè)備條件的情況下，浮標(biāo)測流是我省陜北地區(qū)徒漲徒落，柴草較多、泥沙大的山溪性河流常用的一種測洪方法。而浮標(biāo)測流在目前還有很多問題要進一步探討解決。我根據(jù)近十三年的水文測站工作實踐，就提高浮標(biāo)測流精度問題談一下幾點意見。
　　1、浮標(biāo)要定型
　　浮標(biāo)的形式、材料、尺寸大小、入水深度等因素都直接影響著浮標(biāo)系數(shù)。凡是采用水面浮標(biāo)測流的測站，首先應(yīng)該在本站將浮標(biāo)形式固定下來，這樣在計算浮標(biāo)流量過程中就可以通用一個浮標(biāo)系數(shù)，避免因浮標(biāo)類型不同造成系數(shù)變動的麻煩，方便了計算工作。
　　目前陜北地區(qū)廣泛采用的形式是十字形草把浮標(biāo)，為浮標(biāo)平衡，并具有一定的入水深度，通常在浮標(biāo)下方系有小石（小磚）塊。所以材料一般本著就地取材的原則，用高粱桿、玉米桿、谷桿等材料均可捆扎。由于山溪性河流水流湍急，波浪較大，浮標(biāo)尺寸不宜太小，一般0.6~0.8m為宜。為使白晝浮標(biāo)醒目，一般可在上端插一彩色小旗或白色泡沫，夜間使用安裝發(fā)光體夜明浮標(biāo)，通常在浮標(biāo)上端插一附著棉球的鐵絲，使用時將棉球浸蘸柴油，有時為延長燃燒時間，棉球內(nèi)適量地包些衛(wèi)生球碎塊。如遇到風(fēng)雨大，浪花急的情況下，不能使用火光照明時，可改用電池夜明浮標(biāo)，制作方法是用二號電池焊接1.5伏的燈泡，為加大發(fā)光面，外面罩上充氣氣球，然后將光體附在定型浮標(biāo)上使用。為了避免浮標(biāo)系數(shù)變化，白晝浮標(biāo)和夜明浮標(biāo)的基本形式、尺寸、重量應(yīng)大致保持一致。
　　目前所用的十字草把浮標(biāo)體積大，保管困難，存放久了容易霉?fàn)�，松散�？梢跃C合各地浮標(biāo)之優(yōu)點統(tǒng)一用塑料或硬質(zhì)紙加工定型浮標(biāo)，這樣更有利于A值統(tǒng)一應(yīng)用。不論那種形式的浮標(biāo)，一經(jīng)先定，就不要隨時變動，免得影響浮標(biāo)系數(shù)的穩(wěn)定性。
　　2、浮標(biāo)系數(shù)的分析
　　浮標(biāo)系數(shù)是影響浮標(biāo)測流成果精度的主要因素之一，因此對浮標(biāo)系數(shù)分析工作必須重視。浮標(biāo)系數(shù)是受多種因素影響的一個綜合系數(shù)，河流的水力因素、氣流因素以及浮標(biāo)的類型等都與浮標(biāo)系數(shù)有密切關(guān)系，而不同的河流、斷面開關(guān)，水流情況其水力因素都可能表現(xiàn)出不同的特性，對浮標(biāo)系數(shù)產(chǎn)生不同的影響。浮標(biāo)系數(shù)本來應(yīng)該由測站試驗得出本站的系數(shù)，但就目前測站人力和設(shè)備條件，要求用流速儀與浮標(biāo)同時施測的方法來試驗、擴大試驗范圍，提高水幅是困難的。筆者認(rèn)為可以分析浮標(biāo)系數(shù)的基本公式樣中各因素的性質(zhì)，然后采取分別試驗方法來進行。
　　式中：
　　—水面浮標(biāo)系數(shù)
　　—斷面平均水面流速系數(shù)
　　—浮標(biāo)阻力分布系數(shù)
　　—平均空氣阻力參數(shù)
　　由浮標(biāo)系數(shù)公式的指導(dǎo)過程可知在式中為空氣與水的密度之比，它與氣溫和水溫有關(guān)，但在一般情況下，由于溫度的變化對值的影響甚微，故可視為常數(shù)。為空氣和水的阻力系數(shù)之比，它與水流含沙量大小及浮標(biāo)的質(zhì)料、型式有關(guān)，在通常情況下，其比值變化很小，亦可視為常數(shù)。由引可見A值的大小主要是依浮標(biāo)的類型而定，一個測站所用浮標(biāo)的質(zhì)料，型式確定之后，A值應(yīng)為一固定的常數(shù)。
　　據(jù)有關(guān)資料證明，A值本身數(shù)值較小，在天然河道或渠道作試驗，要得出理想成果是比較困難的。建議可根據(jù)定型后浮標(biāo)的質(zhì)料、型式、入水深度、選擇水流條件較好的河段，或在靜水池內(nèi)進行試驗，得出A值，推廣應(yīng)用。
　　水面流速系數(shù)是測驗河段內(nèi)一定水力因素的綜合反映，它與斷面形狀、河床糙率、水面比降的變化等，有著密切關(guān)系。有些河段，斷面比較規(guī)則，河床穩(wěn)定。反之，水面流速系數(shù)往往隨水力因素的變化而變化�？梢哉f水面流速系數(shù)，各站應(yīng)根據(jù)河流特性自行試驗確定。測站可在水流條件許可的情況下，用儀器施測流量時加測水面流速，積累一定數(shù)量資料，建立斷面流量Qm與斷面流量Q相關(guān)圖，該直線的斜率即為所求的斷面平均水面流速系數(shù)。但是用儀器實測資料可求得值，一般水深幅度較低，要取得較大水深的值，還可利用歷年浮標(biāo)系數(shù)試驗資料，根據(jù)浮標(biāo)系數(shù)推求公式：反求出值。A值采用已知試驗值，這樣可以將水深幅度適當(dāng)?shù)靥岣撸�還可以利用有比降的流量資料，通過曼寧公式來推求值。用幾種方法推求的值與水深H建立相關(guān)關(guān)系，以備在各種不同水深時查用值。據(jù)有關(guān)資料驗證，在一定水深以上，H～關(guān)系比較穩(wěn)定。
　　當(dāng)A值與值確定后，可用浮標(biāo)系數(shù)基本公式：分別計算不同值的，點會～關(guān)系線以備查用。
　　通過上述方法推求的浮標(biāo)系數(shù)是建立在實測資料基礎(chǔ)上的，要比目前各站現(xiàn)在所采用浮標(biāo)系數(shù)按風(fēng)力分配的辦法實際得多，因浮標(biāo)系數(shù)不同于水面流速系數(shù)的關(guān)鍵在于浮標(biāo)露出水面部分受空氣阻力影響的程度，而這種影響程度又決定于水面流速與風(fēng)速順逆差的大小，所以單以風(fēng)力大小平均分配浮標(biāo)系數(shù)是不妥的。在暫無試驗資料的情況下，可分別借用經(jīng)驗和A值，通過公式計算浮標(biāo)系數(shù)較為妥當(dāng)。
　　3、斷面沖淤變化規(guī)律的探討
　　影響浮標(biāo)流量精度有兩個關(guān)鍵問題，一是浮標(biāo)系數(shù)問題，一是斷面問題。目前陜北大部分站實測斷面的幅度很低，大洪水時仍以借用斷面為主，對于沖淤變化大的河流來說，借用斷面欠妥所造成的誤差可能達(dá)到20～30%，或者更多，例如，陜北的趙石窯水文站，實測斷面與借用斷面（從水位面積關(guān)系線上查得）之間的誤差往往達(dá)到20～30%，有時甚至達(dá)到近40%。解決這個問題必須從兩方面著手，一方面發(fā)揮人的主觀能動性，改進測驗設(shè)施和測具，努力提高實測幅度。實測全斷面有困難的，可盡量爭取實測水深較小的部分?jǐn)嗝�，而這部分?jǐn)嗝嬗滞�往是變化��，變化快的部分，特別是落水過程塌岸，淤積多發(fā)生在兩邊近岸，能抓緊時機不論測流和不測流把這部分變化過程測出來，對分析借用斷面有很大幫助。即是能在取沙時盡量把水深測量出來，有時也能為借用斷面提供重要參考資料；另一方面就是如何比較恰當(dāng)?shù)亟栌脭嗝娴膯栴}，筆者多年來的觀察，每個斷面的特性和每次洪水的特征都是有所不同的，比如有的斷面是漲水沖、落水淤；有的時候卻是峰前淤，峰頂過后沖；有的斷面水流方向不正，往往落水過程主流擺動，造成此岸沖、彼岸淤等等。同一斷面在各次洪水過程中變化也不一樣，斷面沖淤與當(dāng)時的各種水力因素變化有關(guān)，如流速變化，主流擺動學(xué)，含沙量大小，泥沙粒徑，沉速等直接影響著斷面的沖淤。所以，借用斷面的分析是一項細(xì)致的工作，不能千篇一律。
　　4、測速過程要細(xì)致
　　要提高浮標(biāo)測流的精度除注意以上幾個環(huán)節(jié)外，還應(yīng)該注意浮標(biāo)測速有關(guān)環(huán)節(jié)，即浮標(biāo)橫向定位、浮標(biāo)運行歷時，浮標(biāo)運行距離等，每個環(huán)節(jié)出了漏洞，都會影響所測流量精度。陜北地區(qū)各站目前多以經(jīng)緯儀、小平板交會來確定浮標(biāo)橫向分布位置，用經(jīng)緯儀監(jiān)距時在流速大、浪頭頻繁的情況下難度大、問題多，容易形成流速曲線上點子散亂，或者形成流速曲線系統(tǒng)位移變形。要提高精度，只有視鏡人員平時苦練技術(shù)。另外，筆者覺得用小平板監(jiān)距從儀器角度來說，要求精度不及經(jīng)緯儀，但使用簡單，視物直觀，計算方便，從使用效果講精度并不亞于經(jīng)緯儀。就浮標(biāo)監(jiān)距而言，小平板比較實用，浮標(biāo)運行歷時誤差，在上下斷面間距一定的情況下，流速愈大，誤差愈大。假定上下斷面間距為200米，流速為4.00米/秒，歷時每差一秒就會造成2%的誤差。所以在流速較大時，秒表必須記至0.1秒，以減少誤差。運行距離對浮標(biāo)流量誤差造成機會更多，存在問題更大。大部分站沒有瞄準(zhǔn)設(shè)備，尤其是夜間測流影響更大。大于200米間距，上下斷面如若各差2米，其誤差就是2%，所以提高測流精度，各站應(yīng)設(shè)置浮標(biāo)斷面瞄準(zhǔn)器。