何 坤

（運(yùn)城市水文水資源勘測(cè)站，山西 運(yùn)城 044000）

0 前言

掌握準(zhǔn)確的降水量資料，對(duì)于我們利用和改造自然及國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)有重要的作用。運(yùn)城市觀測(cè)雨量的基本站點(diǎn)共計(jì)73處，隨著水文信息化的不斷推進(jìn)，1994年運(yùn)城首次安裝了26臺(tái)精度為0.5 mm的翻斗式雨量計(jì)固態(tài)測(cè)記，1996年后又陸續(xù)安裝了47臺(tái)精度為0.2 mm的翻斗式雨量計(jì)固態(tài)測(cè)記，2012年中小河流水情自動(dòng)報(bào)汛系統(tǒng)建設(shè)后，73處雨量站全部更換為精度為0.2 mm的JDZ-02型翻斗式雨量計(jì)自動(dòng)測(cè)報(bào)。為分析其實(shí)用性和準(zhǔn)確性，本文通過(guò)人工雨量計(jì)觀測(cè)數(shù)據(jù)和JDZ-02型翻斗式雨量計(jì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

1 流域概況

運(yùn)城市位于山西省西南部，屬于溫帶大陸性氣候，因地處黃土高原，氣溫變化較大。全年受季風(fēng)活動(dòng)影響，風(fēng)力3～8級(jí)，平均風(fēng)速 2.00 m/s～3.00 m/s，大風(fēng)時(shí)風(fēng)速可達(dá) 15.0 m/s～20.0 m/s，一般每年10月～次年5月，受西伯利亞干冷氣流控制，盛行西北季風(fēng)，氣候特點(diǎn)表現(xiàn)為春季短促、少雨、干旱多風(fēng)沙，汛期6月～9月左右，以7月、8月為主，受太平洋曖濕氣流控制，盛行東南季風(fēng)，氣候特點(diǎn)是高溫、多雨，降雨集中且多暴雨和雷陣雨。

全市多年（1956年～2000年）平均降水量為572.5 mm,降水量年際變化大，最大年份降水量為945.8 mm，最小為305.0 mm，降水量年內(nèi)分配不均，汛期（6月～9月）降水量占年降水量65%左右。多年（1980年～2000年）平均蒸發(fā)量（折合成E601蒸發(fā)器相應(yīng)水面蒸發(fā)量）為1148 mm。

2 JDZ-02型翻斗式雨量計(jì)工作原理

JDZ-02型翻斗式雨量計(jì)由承雨器組件和計(jì)量器兩部分組成。承雨器組件為采集承接降雨之用；計(jì)量組件的主要作用是對(duì)降水量進(jìn)行計(jì)量。計(jì)量過(guò)程為:承雨器承接的雨量經(jīng)漏嘴匯集到漏斗內(nèi)，再通過(guò)漏斗滴落到處于上斗的翻斗內(nèi)。當(dāng)翻斗內(nèi)的水量達(dá)到0.2 mm時(shí)，翻斗翻轉(zhuǎn)一次，在翻斗翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，磁鋼接近干簧管，電路瞬間導(dǎo)通，完成一個(gè)單元雨量的轉(zhuǎn)換和信號(hào)輸出工作[1]。同時(shí)原先翻斗部件的下斗則上升，轉(zhuǎn)換為上斗。重復(fù)上述動(dòng)作，可間斷地循環(huán)記量降雨量。

3 人工觀測(cè)與JDZ-02型翻斗式雨量計(jì)測(cè)量對(duì)比分析

3.1 分析依據(jù)

對(duì)運(yùn)城市的人工降水量和JDZ-02型翻斗雨量計(jì)采用匯編成果進(jìn)行分析，資料真實(shí)可靠。參照《降水量觀測(cè)規(guī)范》（SL 21-2006）[2]中關(guān)于精度的要求，以下分析均以人工雨量計(jì)記錄雨量為真值，JDZ-02型翻斗式雨量計(jì)記錄雨量作為儀器記錄雨量，用絕對(duì)、相對(duì)誤差來(lái)評(píng)價(jià)降水量的合格率。

降水用相對(duì)誤差表示，其計(jì)算如下:

式中:＆為測(cè)量誤差，用百分?jǐn)?shù)表示，%；P固為JDZ-02型翻斗式雨量計(jì)存儲(chǔ)雨量，mm；P人為人工觀測(cè)記錄雨量，mm。

對(duì)較小的降水，以絕對(duì)誤差表示。對(duì)其測(cè)量精度的要求也不一樣。儀器分辨率0.2 mm的量測(cè)精度要求如下:

降水量小于等于10.0 mm以絕對(duì)誤差表示，量測(cè)誤差不得超過(guò)±0.2 mm。

降水量大于10.0 mm以相對(duì)誤差表示，量測(cè)誤差不得超過(guò)±4%。

3.2 資料選用及分析

本次選用本市73處雨量站（見(jiàn)圖1）2016年6月～9月人工觀測(cè)與JDZ-02型翻斗式雨量計(jì)平行觀測(cè)降水量資料進(jìn)行分析。

圖1 運(yùn)城市雨量站點(diǎn)分布圖

3.2.1 日降水量誤差統(tǒng)計(jì)分析

以大廟水文站為例，對(duì)2016年日降水量進(jìn)行人工觀測(cè)與JDZ-02型翻斗雨量計(jì)資料的誤差統(tǒng)計(jì)分析。大廟水文站的配套雨量站有西洛、澗張、神廟溝、楊家川和觀音殿站。大廟站2016年翻斗式、人工觀測(cè)降水量日雨量對(duì)比分析表見(jiàn)表1。

3.2.2 誤差分析

從表1可以看出，JDZ-02型翻斗式雨量計(jì)對(duì)降雨量和日最大降雨量的測(cè)量都較準(zhǔn)確，2016年6月～9月六個(gè)站點(diǎn)的降雨量平均誤差分別為3.2%、4.9%、4.0%和0.2%，日最大降雨量平均誤差分別為-3.1%、0.1%、0.0%和-0.7%，除了2016年7月降雨量平均誤差為4.9%略大于4%的規(guī)范要求外，其他測(cè)量數(shù)據(jù)平均誤差均滿足規(guī)范要求，甚至達(dá)到測(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)誤差的標(biāo)準(zhǔn)。

表1 大廟站2016年人工觀測(cè)與JDZ-02型翻斗雨量計(jì)觀測(cè)日雨量對(duì)比分析表

3.2.3 誤差原因分析

（1）翻斗的翻轉(zhuǎn)需要短暫的時(shí)間，在其翻轉(zhuǎn)的前半段時(shí)間內(nèi)，可能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，在雨強(qiáng)較大時(shí)，這一誤差較為明顯，而且這種誤差能減少但無(wú)法根除。

（2）翻斗內(nèi)有灰塵或其它雜質(zhì)，會(huì)增加翻斗的重量而提前翻轉(zhuǎn)，使測(cè)的雨量偏大。

（3）由于風(fēng)力較大時(shí)，流經(jīng)不同高度器口上方的大氣流線不同，引起降水跡線偏離而導(dǎo)致的誤差，這種由降水空間分布不均導(dǎo)致的差值可避免。

4 結(jié)論

綜上所述，與人工觀測(cè)數(shù)據(jù)相比，JDZ-02型翻斗式雨量計(jì)測(cè)量多站月降水量、日降雨量以及日最大降雨量的平均誤差基本都在4%的范圍內(nèi)，通過(guò)對(duì)導(dǎo)致JDL-02型翻斗式雨量計(jì)測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差的各種情況進(jìn)行分析，并根據(jù)《降水量觀測(cè)規(guī)范》（SL 21-2006）的有關(guān)規(guī)定，JDZ-02型翻斗式雨量計(jì)測(cè)量精度符合規(guī)定要求，可在運(yùn)城市水文測(cè)量中正常使用，但在使用中應(yīng)注意以下問(wèn)題:

（1）經(jīng)常用濕布擦拭承雨器口，并將雨量器外殼打開，擦拭漏斗內(nèi)的雜物，翻斗部件的成水斗室如泥沙等，去除翻斗內(nèi)有灰塵或其它雜質(zhì)，以免增加翻斗的重量而提前翻轉(zhuǎn)，使測(cè)的雨量偏大；

（2）注意檢查儀器氣泡是否居中，如果翻斗雨量計(jì)計(jì)量組件沒(méi)有處于水平狀態(tài)，會(huì)使測(cè)的雨量偏大或偏小；

（3）要在雨量觀讀范圍內(nèi)使用，不定時(shí)的檢查儀器運(yùn)行情況，出現(xiàn)問(wèn)題立馬解決，無(wú)法處理時(shí)，采用人工觀測(cè)，同時(shí)要核對(duì)其顯示時(shí)間的正確性，以確保資料的真實(shí)準(zhǔn)確。