基于时空图像法监测流量的测量误差分析

流量测量是开展水文分析和水资源管理的必要任务,有助于了解河流的水量变化,预测洪水风险,优化水资源分配。传统接触式测流方法装置布设复杂、测量效率低,以视频测流为代表的非接触式方法极大地提高施测效率,降低了成本,但对测流结果的误差分析不足,导致测流结果在水文分析与水资源管理中的应用存在风险。为分析视频测流误差,在通过视频图像法计算断面水位、时空图像法(Space-time Image Velocity,STIV)计算断面流速的基础上,假定单次测量的误差分布,推求了水位和流速测量误差、流量测算误差及其主要来源。并定义了误差平均带宽(EAB)来定量评估误差的大小。以栾川县养子沟流域为对象开展实例研究,结果表明:在水位或流速快速上升阶段,测量误差区间较小;仅考虑水位的不确定性、仅考虑流速的不确定性,以及同时考虑水位和流速的不确定性时流量测量误差平均带宽(EAB)值分别为4.98%、10.83%和15.83%,流速测量不确定性对流量的影响比水位测量不确定性对流量的影响更大。考虑水位与流速不确定性影响的视频测流方法有利于提高流量测量准确性,为流域水资源管理提供可靠的数据支撑,特别是在需要对不断变化的水体状况进行监测和响应的情况下。对误差的深入理解也有助于改进视频测流技术,以减小误差并提高其在实际应用中的可靠性。