摘要：本文根據筆者多年的水文測站工作實踐，就如何提高浮標測流精度問題進行闡述。
　　關鍵詞：浮標定型；系數分析
　　
　　在現有測驗設施設備條件的情況下，浮標測流是我省陜北地區徒漲徒落，柴草較多、泥沙大的山溪性河流常用的一種測洪方法。而浮標測流在目前還有很多問題要進一步探討解決。我根據近十三年的水文測站工作實踐，就提高浮標測流精度問題談一下幾點意見。
　　1、浮標要定型
　　浮標的形式、材料、尺寸大小、入水深度等因素都直接影響著浮標系數。凡是采用水面浮標測流的測站，首先應該在本站將浮標形式固定下來，這樣在計算浮標流量過程中就可以通用一個浮標系數，避免因浮標類型不同造成系數變動的麻煩，方便了計算工作。
　　目前陜北地區廣泛采用的形式是十字形草把浮標，為浮標平衡，并具有一定的入水深度，通常在浮標下方系有小石（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，浮標尺寸不宜太小，一般0.6~0.8m為宜。為使白晝浮標醒目，一般可在上端插一彩色小旗或白色泡沫，夜間使用安裝發光體夜明浮標，通常在浮標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，棉球內適量地包些衛生球碎塊。如遇到風雨大，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，制作方法是用二號電池焊接1.5伏的燈泡，為加大發光面，外面罩上充氣氣球，然后將光體附在定型浮標上使用。為了避免浮標系數變化，白晝浮標和夜明浮標的基本形式、尺寸、重量應大致保持一致。
　　目前所用的十字草把浮標體積大，保管困難，存放久了容易霉爛，松散。可以綜合各地浮標之優點統一用塑料或硬質紙加工定型浮標，這樣更有利于A值統一應用。不論那種形式的浮標，一經先定，就不要隨時變動，免得影響浮標系數的穩定性。
　　2、浮標系數的分析
　　浮標系數是影響浮標測流成果精度的主要因素之一，因此對浮標系數分析工作必須重視。浮標系數是受多種因素影響的一個綜合系數，河流的水力因素、氣流因素以及浮標的類型等都與浮標系數有密切關系，而不同的河流、斷面開關，水流情況其水力因素都可能表現出不同的特性，對浮標系數產生不同的影響。浮標系數本來應該由測站試驗得出本站的系數，但就目前測站人力和設備條件，要求用流速儀與浮標同時施測的方法來試驗、擴大試驗范圍，提高水幅是困難的。筆者認為可以分析浮標系數的基本公式樣中各因素的性質，然后采取分別試驗方法來進行。
　　式中：
　　—水面浮標系數
　　—斷面平均水面流速系數
　　—浮標阻力分布系數
　　—平均空氣阻力參數
　　由浮標系數公式的指導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，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。為空氣和水的阻力系數之比，它與水流含沙量大小及浮標的質料、型式有關，在通常情況下，其比值變化很小，亦可視為常數。由引可見A值的大小主要是依浮標的類型而定，一個測站所用浮標的質料，型式確定之后，A值應為一固定的常數。
　　據有關資料證明，A值本身數值較小，在天然河道或渠道作試驗，要得出理想成果是比較困難的。建議可根據定型后浮標的質料、型式、入水深度、選擇水流條件較好的河段，或在靜水池內進行試驗，得出A值，推廣應用。
　　水面流速系數是測驗河段內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，有著密切關系。有些河段，斷面比較規則，河床穩定。反之，水面流速系數往往隨水力因素的變化而變化。可以說水面流速系數，各站應根據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，積累一定數量資料，建立斷面流量Qm與斷面流量Q相關圖，該直線的斜率即為所求的斷面平均水面流速系數。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，還可利用歷年浮標系數試驗資料，根據浮標系數推求公式：反求出值。A值采用已知試驗值，這樣可以將水深幅度適當地提高，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建立相關關系，以備在各種不同水深時查用值。據有關資料驗證，在一定水深以上，H～關系比較穩定。
　　當A值與值確定后，可用浮標系數基本公式：分別計算不同值的，點會～關系線以備查用。
　　通過上述方法推求的浮標系數是建立在實測資料基礎上的，要比目前各站現在所采用浮標系數按風力分配的辦法實際得多，因浮標系數不同于水面流速系數的關鍵在于浮標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速順逆差的大小，所以單以風力大小平均分配浮標系數是不妥的。在暫無試驗資料的情況下，可分別借用經驗和A值，通過公式計算浮標系數較為妥當。
　　3、斷面沖淤變化規律的探討
　　影響浮標流量精度有兩個關鍵問題，一是浮標系數問題，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（從水位面積關系線上查得）之間的誤差往往達到20～30%，有時甚至達到近40%。解決這個問題必須從兩方面著手，一方面發揮人的主觀能動性，改進測驗設施和測具，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斷面，而這部分斷面又往往是變化大，變化快的部分，特別是落水過程塌岸，淤積多發生在兩邊近岸，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地借用斷面的問題，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，斷面沖淤與當時的各種水力因素變化有關，如流速變化，主流擺動學，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致的工作，不能千篇一律。
　　4、測速過程要細致
　　要提高浮標測流的精度除注意以上幾個環節外，還應該注意浮標測速有關環節，即浮標橫向定位、浮標運行歷時，浮標運行距離等，每個環節出了漏洞，都會影響所測流量精度。陜北地區各站目前多以經緯儀、小平板交會來確定浮標橫向分布位置，用經緯儀監距時在流速大、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位移變形。要提高精度，只有視鏡人員平時苦練技術。另外，筆者覺得用小平板監距從儀器角度來說，要求精度不及經緯儀，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緯儀。就浮標監距而言，小平板比較實用，浮標運行歷時誤差，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。運行距離對浮標流量誤差造成機會更多，存在問題更大。大部分站沒有瞄準設備，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，各站應設置浮標斷面瞄準器。