孫貴萍,巨蘭香

（青海省水文水資源勘測局格爾木分局， 青海 格爾木市 816000）

自動傳感雨量器與虹吸式雨量計對比分析

孫貴萍,巨蘭香

（青海省水文水資源勘測局格爾木分局， 青海 格爾木市 816000）

文中在對有水文監(jiān)測系統(tǒng)自動傳感雨量器與虹吸自記雨量計，平行觀測的格爾木（四）站資料進行整理統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，分析了影響兩者誤差的因素，并根據(jù)水文監(jiān)測系統(tǒng)雨量器使用中存在的問題,提出了解決的方法。

中小河流；監(jiān)測系統(tǒng)；自動傳感；虹吸式；雨量計

1 基本情況

2012 年，國家中小河流項目中對格爾木（四）站改建雨量站并安裝筒式雨量計，其數(shù)據(jù)傳輸方式為 GSM/GPRS 傳輸。測站站號：01228220，中心IP：111.12.206.78，中心站短信卡號：14797519862，測站卡號：14797003127。主要設(shè)備：20W 太陽能電池板一塊（實測電壓為 18.6V）、JDZ01A 翻斗雨量計一臺、YDH－1 型遙測終端機一部，采用 GSM/ GPRS 傳輸方式、38AH 蓄電池一塊（實測電壓為12.9V）、以及機箱等配件。

2 工作原理對比

2.1 虹吸式雨量計工作原理

虹吸式雨量計可連續(xù)記錄降水量和降水時間，當(dāng)雨水經(jīng)過漏斗導(dǎo)入量筒后，量筒內(nèi)的浮子將隨水位升高而上浮帶動自給筆在自給紙上畫出水位上升的曲線，當(dāng)兩桶內(nèi)的水位達到 10mm 時，借助虹吸管迅速將水排除，筆尖回歸零位后重新記錄。自給鐘給出時間降水量隨時間累計的過程。

2.2 自動傳感雨量器工作原理

自動傳感雨量計由雨量傳感器和相應(yīng)的記錄儀器組成，雨量傳感器由承雨器組件和計量組件兩部分組成，承雨器組件為采集、承接降雨之用；計量組件的主要作用是對降雨量進行計量。計量過程為：承雨器承接的雨量經(jīng)漏嘴匯集到漏斗內(nèi)，再通過滴嘴滴落到處于上斗的翻斗里。當(dāng)翻斗內(nèi)的雨量達到 6.28mL 時翻斗翻轉(zhuǎn)一次，在翻斗翻轉(zhuǎn)過程中，磁鋼接近干簧管，其磁場激勵干簧管中的簧片，兩簧片分別被磁化為 N、S 極，異性相吸，開關(guān)閉合，電路瞬間導(dǎo)通，完成將一個單元降雨量（0.2m）的轉(zhuǎn)換和信號輸出工作。同時，原先翻斗部件的下斗則上升，轉(zhuǎn)換為上斗，重復(fù)上述動作，可不間斷地循環(huán)計量降雨量。

3 儀器觀測資料對比分析

資料的選用，選取 2013 年汛期（5 月 1 日至 9月30日）的觀測資料進行對比分析。在歷時 5個月的觀測過程中，經(jīng)統(tǒng)計降雨日數(shù)為 21 日，見表 1。

3.1 自動傳感雨量器與虹吸式自記雨量計對比分析

按照降水量規(guī)范規(guī)定，降水量小于 10mm，虹吸式自記雨量計與自動傳感雨量器的絕對誤差小于±0.4mm，合格。降水量大于 10mm，虹吸式自記雨量計與自傳動傳感雨量器的相對誤差小于± 4%，合格。該站 5 月至 9 月降水 21 日，18 天合格，合格率為 85.7%。

3.2 資料回傳率分析表

根據(jù)格爾木（四）站中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)與自動傳感雨量器獲得數(shù)據(jù)對比分析，可知：格爾木（四）站降水日數(shù) 21d，回傳 15d，回傳率為71.4%。通過對回傳出現(xiàn)故障的分析，通過監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)這幾日的電壓都不符合工作要求的電壓。

4 結(jié)語

通過對比分析得出以下結(jié)論：

虹吸式雨量計性能可靠，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可記錄全天的降雨過程，但需要有人值守，人工記錄觀測數(shù)據(jù)，不能用于無人值守的站點。

表1 格爾木（四）站自動傳感雨量器與虹吸式自記雨量計對比分析表

表2 格爾木（四）站降水總量對比分析表

表3 格爾木（四）站降水日數(shù)對比分析表

自動傳感雨量器能夠滿足監(jiān)測規(guī)范要求，技術(shù)性能滿足降水量觀測規(guī)范和水情自動測報系統(tǒng)對遙測雨量計的要求。可設(shè)置在無人值守站，自動記錄觀測數(shù)據(jù)。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于維護和使用，便于推廣，性能穩(wěn)定，可比較穩(wěn)定的長期工作，數(shù)據(jù)采集及資料整編容易，其記錄數(shù)據(jù)可直接通過轉(zhuǎn)化后，在南方片生成成果。彌補了虹吸式雨量計的缺陷，解決了降雨量觀測數(shù)據(jù)的傳輸問題，通過資料的對比分析，由于受氣候條件和通訊設(shè)備的影響，出現(xiàn)故障的幾率比較高，誤差比較大。在格爾木地區(qū)其觀測精度也受到影響。通過降水日數(shù)的對比分析，在一年的使用過程中發(fā)現(xiàn)，故障率比較高，主要是由于格爾木地區(qū)風(fēng)沙較大，造成翻斗翻動，造成誤記錄，導(dǎo)致降水日數(shù)比實際日數(shù)偏多。通過降水總量的對比和回傳率的對比發(fā)現(xiàn)，自動傳感雨量數(shù)據(jù)采集和傳輸也存在不穩(wěn)定的現(xiàn)象。在儀器安裝時應(yīng)按安裝說明書所規(guī)定各項條件做符合性測試，選擇具備合適安裝條件的站點進行安裝，以保證儀器良好運行，防止出現(xiàn)誤記錄、數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象。在日常使用過程中還應(yīng)做好對儀器的檢查、維護和清洗保養(yǎng)。

由于收集的觀測資料比較少，系統(tǒng)運行時間比較短，通過對比自動傳感雨量器在格爾木地區(qū)實際應(yīng)用效果不是很好，合格率較低。還有待進一步的對比觀測和分析。

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2014-04-15