余 敏

（云南省水文水資源局大理分局，云南 大理 671000）

0 引言

舊州水文站位于云南省大理州云龍縣舊州鎮(zhèn)馬家村，東經(jīng)99°13′，北緯 25°47′。該站于 1954年2月由云南省農(nóng)業(yè)廳水利局設(shè)立。流域面積88051km2，是瀾滄江流域?yàn)憸娼闪骺刂普?，屬?guó)家重要水文站和中央報(bào)汛站。現(xiàn)有測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目：降水量、蒸發(fā)量、水溫、岸溫、水位、流量、泥沙、水質(zhì)等，2006年3月進(jìn)行了自動(dòng)測(cè)報(bào)建設(shè)，雨量傳感器使用 JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)，翻斗式雨量計(jì)具有節(jié)省人力、記數(shù)準(zhǔn)確、錯(cuò)誤率低等特點(diǎn)，還大大減輕了基層測(cè)站水文工作者的工作強(qiáng)度，達(dá)到自動(dòng)報(bào)汛要求，提高了信息采集時(shí)效。普通雨量計(jì)安裝于本站觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)，地面高程 1295.23m；JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)安裝于站房頂，高程 1231.28m；2個(gè)雨量計(jì)相距33m，并于 2006～2010年與普通式雨量計(jì)進(jìn)行了 4年平行對(duì)比觀測(cè)。

舊州水文站水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)采用了 YAC9900型多路徑遙測(cè)終端，主要由水位計(jì)、雨量傳感器、數(shù)據(jù)采集終端（RTU）、數(shù)據(jù)傳輸信道、通信設(shè)備組成。能實(shí)現(xiàn)雨量、水位信息的自動(dòng)采集、存貯，并通過(guò)通信信道實(shí)時(shí)、定時(shí)自動(dòng)傳送至中心站，實(shí)現(xiàn)“少人看管、無(wú)人值守”的管理模式。利用接口軟件將終端機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)導(dǎo)成南方片區(qū)整編格式，進(jìn)行在線整編。水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)提高了水文信息傳遞的速度和可靠性，提高了工作效率，因而被越來(lái)越多的防汛部門所采用。

1 翻斗式雨量計(jì)和普通式雨量計(jì)使用原理

1.1 翻斗式雨量計(jì)

JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)是以承雨口、接水器、翻斗等部件組成，由翻斗交替翻轉(zhuǎn)的次數(shù)通過(guò)傳輸，再由 RTU 計(jì)量雨量。它是種自動(dòng)測(cè)量、采集、存儲(chǔ)、傳輸降水資料的先進(jìn)儀器。它的主要技術(shù)指標(biāo)是：工作溫度為 -20～+55℃；適宜雨強(qiáng)范圍為 0.01～4.00mm/min ；翻斗計(jì)量誤差小于 ±4%，儀器分辨率為 0.5mm。

1.2 普通式雨量計(jì)

普通式雨量計(jì)是較為簡(jiǎn)單的雨量測(cè)量?jī)x器，它由承雨口、接水器、漏水口、蓄水器組成，采集降水量方法是由承雨口接到雨水，通過(guò)接水器、漏水口直接進(jìn)入蓄水器，再由人工測(cè)量記載雨量。它的優(yōu)點(diǎn)是：不通過(guò)任何的傳輸和轉(zhuǎn)換，所采集的雨量較為接近天然降水，不需要人守侯，它的缺點(diǎn)是受蒸發(fā)及人為的測(cè)計(jì)誤差影響較大。

2 比觀測(cè)分析

2.1 月降水量統(tǒng)計(jì)分析

為了對(duì)2種觀測(cè)儀器進(jìn)行比較分析，選取舊州水文站 2009年翻斗式雨量計(jì)與普通式雨量計(jì)平行觀測(cè)的 1～12月份月降水量進(jìn)行誤差分析。

2009年舊州水文站自動(dòng)測(cè)報(bào)降水量與人工觀測(cè)降水量對(duì)比分析如表1所示，以人工觀測(cè)降水量為標(biāo)準(zhǔn)，將自動(dòng)測(cè)報(bào)降水量與之計(jì)算的相對(duì)誤差進(jìn)行比較， 其年降水計(jì)量誤差僅為 0.4%，有8個(gè)月降水計(jì)量誤差在 ±4% 以內(nèi)。2009年自動(dòng)測(cè)報(bào)與人工觀測(cè)月降水量對(duì)照如圖1所示，2009年各月自動(dòng)測(cè)報(bào)與人工觀測(cè)降水量距平圖如圖2所示。

表1 2009年舊州水文站自動(dòng)測(cè)報(bào)降水量與人工觀測(cè)降水量對(duì)比分析表

圖1 2009年自動(dòng)測(cè)報(bào)與人工觀測(cè)月降水量對(duì)照

2.2 日降水量統(tǒng)計(jì)分析

1）舊州水文站 2009年自動(dòng)測(cè)報(bào)降水日數(shù)87天，人工觀測(cè)降水日數(shù)107天，因?yàn)楸菊臼褂玫姆肥接炅坑?jì)分辨率為 0.5mm，而本站 2009年共有22天日降水量小于 0.5mm。

圖2 2009年各月自動(dòng)測(cè)報(bào)與人工觀測(cè)降水量距平圖

2）通過(guò)對(duì)舊州水文站 2009年自動(dòng)測(cè)報(bào)日降水與人工觀測(cè)日降水進(jìn)行列表對(duì)比分析（略），統(tǒng)計(jì)結(jié)果以人工觀測(cè)降水量為標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)最大偏多100%，最小偏差為零-0.1%。

3）通過(guò)舊州水文站 2009年自動(dòng)測(cè)報(bào)最大日降水與人工觀測(cè)最大日降水誤差分析，最大日雨量系統(tǒng)偏大 2.3%。

3 雨量誤差原因分析

由 JDZ05-1翻斗式雨量計(jì)與普通雨量計(jì) 2009年報(bào)降水量對(duì)比觀測(cè)結(jié)果分析看，舊州水文站對(duì)比誤差 <4% ，年降水天數(shù)相差20天，年最大 1日降水量誤差在規(guī)定的允許范圍。 誤差分析如下：

1）JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)。影響降水量測(cè)量數(shù)據(jù)誤差的根本原因主要是儀器本身，翻斗式雨量計(jì)的2個(gè)翻斗是測(cè)量降水量準(zhǔn)確性的重要環(huán)節(jié)。a）由于儀器本身水平狀態(tài)未調(diào)整好，會(huì)使翻斗處于非正常平衡狀態(tài)，造成系統(tǒng)偏大或偏小；b）控制2個(gè)漏斗底部的旋轉(zhuǎn)螺釘偏低或偏高造成降水觀測(cè)值偏大或偏?。籧）翻斗內(nèi)有灰塵或其它雜物沉積后，會(huì)增加翻斗的重量而提前翻轉(zhuǎn)，使測(cè)得的雨量偏大。d）翻斗的翻轉(zhuǎn)需要一定的時(shí)間，在其翻斗翻轉(zhuǎn)的過(guò)程中，會(huì)有額外的雨水流入已經(jīng)容納規(guī)定雨量的斗內(nèi)使觀測(cè)值偏小，在降雨強(qiáng)度較大時(shí)，這一誤差是十分明顯的；e）正好到時(shí)段和日分界時(shí)的雨量應(yīng)該是上一時(shí)段或者是上一日的量，在分界線時(shí)翻斗沒有翻轉(zhuǎn)所以雨量值記到下一時(shí)段，這也是造成雨量觀測(cè)數(shù)據(jù)偏大或偏小的主要原因；f）本站翻斗式雨量計(jì)分辨率為 0.5mm，如降水量不為 0.5的倍數(shù)時(shí)，其誤差可能偏大或偏?。籫）安裝位置及高程與普通雨量計(jì)不一致，誤差可能偏大或偏小。

2）普通雨量計(jì)。影響降雨量誤差的主要原因：a）蒸發(fā)是造成降水觀測(cè)值偏小主要的原因，蒸發(fā)量的大小與降水過(guò)程時(shí)間的長(zhǎng)短有密切的關(guān)系，降水時(shí)間長(zhǎng)或者降水后沒有及時(shí)測(cè)計(jì)雨量，所造成的蒸發(fā)誤差十分的明顯。而前者的這種誤差是無(wú)法消除的；b）人工觀測(cè)可造成的水量流失、水量貼附在蓄水器側(cè)面上所造成的降水量偏小及人工觀測(cè)出現(xiàn)系統(tǒng)誤差等；c）與自動(dòng)測(cè)報(bào)降水觀測(cè)時(shí)間不同步。

通過(guò)以上分析，從2種儀器對(duì)比誤差考慮，JDZ05-1翻斗式雨量計(jì)性能可靠，測(cè)量結(jié)果滿足了報(bào)汛和資料整編要求。

4 結(jié)語(yǔ)

JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)安裝方便、操作簡(jiǎn)單、易于管理和維護(hù)，提高了工作效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了其他各種類型的雨量計(jì)，在運(yùn)行中所造成的儀器本身誤差，以及人工摘錄的雨量資料誤差等，JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)采集的數(shù)據(jù)可通過(guò)整編軟件進(jìn)行年終測(cè)驗(yàn)資料整編，經(jīng)過(guò)舊州水文站多年實(shí)踐證明，導(dǎo)入的數(shù)據(jù)與觀測(cè)值相比誤差較小，無(wú)數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象，提高了測(cè)驗(yàn)整編精度。從舊州水文站使用自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)幾年運(yùn)行情況來(lái)看，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，故障率低，安全性好，在使用過(guò)程做好設(shè)備的檢查與維護(hù)，定期更換電池，注意翻斗內(nèi)部清潔等，保正設(shè)備運(yùn)行正常，就不會(huì)出現(xiàn)缺測(cè)、漏測(cè)現(xiàn)象，可以保證資料質(zhì)量精度。舊州水文站從2008年起將自動(dòng)測(cè)報(bào)降水資料直接應(yīng)用于電算整編，整編的精度達(dá)到了所規(guī)定要求?？傊?，JDZ05-1型翻斗式雨量計(jì)的使用，實(shí)現(xiàn)了降水資料的測(cè)、報(bào)、整、控一體化，為水文自動(dòng)化的快速、持續(xù)、健康發(fā)展發(fā)揮了巨大的作用。

[1] 水利部.SL61-2003，水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)水利水電出版局，2003.

[2] 姚永熙.水文儀器與水利水文自動(dòng)化[M].南京：河海大學(xué)出版社，2001.