水文水资源测量不确定度问题探讨

水文水资源测量不确定度问题探讨

高振涛姜俊民

高振涛姜俊民

黑龙江省佳木斯水文局154000

摘要：由于技术的发展，水文水资源测量过程中的检定和校准受到了更多的重视，但是对于水文水资源测量的检定和校准存在较多的影响因素，这些因素会产生系统误差，所以有必要分析测量过程存在的不确定度，以消除误差的干扰。

关键词：测量；不确定度；评定；水文水资源测量

水文水资源测量是依据相关的计量标准，借助各类测量器具，按照相关的检定规程对被测量物的参数实施定量分析。水文水资源测量技术要求保证测量精度，所以测量器要具有高灵敏度性，这样才能保证准确性。但是在实际的水文水资源测量中，存在多方面的影响因素也很多，测量结果难以体现被测产品的真实性，所以有必要分析水文水资源的计量存在的不确定度。

1.水文水资源测量存在的不确定度分析

测量不确定度表征是指测量真值要在某个量值范围内存在的估计。由于测量不确定度的存在，所以测量中存在真值误差概念和误差理论，因此产生了相关的研究，依据测量结果评定会发生变革。在水文水资源的测量中，不确定度问题会影响到测量的效果。在水文水资源的测量中存在许多不确定因素，比如雨量、水位、流量、泥沙、蒸发等内容，所以水情和水质测报存在不确定性，这些内容是水文水资源测量的主要内容。计量过程要保证量值的准确性和可靠性。在当前的发展，许多领域对于水文水资源测量结果真实性提出了更高的要求，比如对于水行政执法与水事纠纷问题的仲裁等，需要借助的水文水资源测量结果，并且对于结果的质量要求较高，如果水质、水量等测量内容存在偏差，当事双方会有意见，甚至会发生诉讼行为，导致水文水资源测量部分会特别被动，并会因此产生经济损失；在水利工程的规划设计中和防汛抗旱的组织中也需要水文水资源测量结果。所以测量结果的可用性在一定程度上依赖于不确定度，测量过程的不确定度体现出测量结果的定量表征。所以在水文水资源的测量中，要对结果进行评价。

2．测量不确定度的评定方式

不确定度体现出测量结果的合理表征，影响参数具有分散性的特点，不确定度的特点是容易定量和发生在操作过程中，直接影响到测量的质量。当前对于不确定度的评定主要采用了两种方式，一种方式基于统计理论，不确定度评定在静态条件下进行，而对于动态测量条件下的不确定度评定借助模型来实现。静态不确定度的评定方式通常采用最大方差法，用于评定来测量结果存在的不确定度。所以评定结果会呈现正态分布，并且相互之间保持独立，在实际测量中用于验证，可以消除测定环节中存在的偏差。借助级数可以分析测量数据的分布特点与存在的趋势；采用模拟法可以确定相关函数的分布特点。测量数据存在的模拟值可以用于计算模拟值，所以可以使用标准差来验证存在的不确定度，这样可以对测量过程中存在的各类不确定度进行评定。模型验证是对动态测量不确定度进行验证的有效方法，符合误差理论，模型验证也是当前误差分析的研究工具。在误差的理论研究方面不同于原有的以统计理论为依据的分析方法，可以有效弥补借助统计理论进行评定分析存在的不足。但是对于评定动态不确定度还需要完善相关的理论，这类方式不能满足所有的不确定度评定，评定理论的应用存在局限性。所以当前评定方式多采用静态和动态静态相结合的方式，以提升不确定度评定的可靠性。

3．水文水资源测量检定和校准存在的误差分析

3.1人为因素的影响

测量人员的操作手法存在差异；由于个人素质的差异所以对于检定规程的理解也有所不同，个人对于水文水资源知识的掌握程度也会差异，所以这些因素都会引发系统误差。对于人为因素产生的误差对测量人员进行培训，并且还要结合理论知识多进行勤练习，以降低测量中产生的误差。另外在测量过程中要注意读数的准确性，读数时视线要垂直于仪表的表面，还要在指针稳定的条件下读取数值。如从读数的角度不正确，或者测量人员的依据个人习惯采有估读方式也会导致系统误差的产生。在水文水资源测量的检定和校准的过程中，操作方法的差异性也会产生一定的误差，比如对于机械式转换开关的操作，如果转换时力度不同也会产生误差工。

3．2仪器的影响

在水文水资源测量的检定和校准过程中，标准量具存在不同的精度等级，比如测量设备就有多种级别，会产生系统误差。仪表的设计和制造会依据性能设定为不同的精度等级，等级会直接影响到检定误差。标准量具还存在有效期的限制，如果已经超过有效期，对于存在系统误差就重新核定。在测量仪器的制造中，由于制作工艺的不同，生产标准的差异，适用的规定不同，仪器的精准度也会不同，这些因素都会导致系统误差的产生。不同仪器还存在灵敏度和准确度的差异，仪表显示出的测量数值的有效位数也会存在差异，如果仪表显示数值的有效位数不能保证检定精度的要求也会产生误差。此外如果仪表的刻线不清晰、光点的亮度不足，仪表的刻度不均匀也会产生误差。数字仪表在数模转化的过程中也会影响到测量值的准确性，从而引发误差。

3.3操作方法的影响

水文水资源测量中对于测量仪器的检定和校准有着严格的要求，仪器的检定需要依据相关的规程规范操作，如果测量人员在检定和校准中没有严格依据检定规程，也会发生误差，对于这类误差是通过规范的检测操作来避免的。所以在校准过程中严格依据检定规程来完成检定和校准，但是部分企业中校准中采用非标方法，校准方法会存在很大的差异性，会影响到结果的准确性，会产生误差。测量环境也是一类不确定度的影响因素。在检定和校准中，外部环境发生的变化会产生误差，比如操作环境中存在磁场的作用，电路元件产生电场和静电的作用，测量环境不符合检定规程的要求，环境中存在湿度、压强以及振动等不利条件的影响都会作用于测量结果，导致测量误差的产生。

3.4电路因素的影响

电路元件在连续使用中会发生老化现象，因此数值的精度也会发生变化，而且这种变化通常难以发现，所以需要特别注意，要严格依据电路元件的设定的周期进行校准，以消除电路元件对检定产生的误差。可以结合元件的线性或非线性选择相应的处理方法，电流和电压的差异也会影响到元件的测量结果，比如元件本身存在电阻。在水文水资源测量中，要全面考虑系统因素对检定和校准产生的误差。虽然误差是不可避免的，但是要通过分析明确测量过程存在的不确定因素，以此来分析影响测量过程系统产生误差的主要原因，要针对这些原因采取相应的防范措施。在检定和校准过程中，要采取措施尽可以使测量仪器的测试值和真实值存在最小的差距。检定人员在校准过程除了要掌握必要操作技术，还要分析影响因素，以严谨的态度完成水文水资源测量工作。

4.结束语

由于技术的进步，各类统计理论的不断发展，对于测量的准确性有了更高的要求。所以要注重分析测量过程中存在的系统误差。由于测量条件受多种因素的影响，所以测量存在不确定性。对于水文水资源测量中存在误差要注意分析原因，并采取相应的措施消除其影响。

参考文献：

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