JDZ05-1型翻斗式雨量計在大連地區(qū)應(yīng)用的比測分析

李虎

（遼寧省大連水文局，遼寧 大連 116023）

隨著水文信息化的推進，2012年遼寧省局已經(jīng)為大連地區(qū)所有國家基本雨量站安裝了遙測雨量計—JDZ05-1型翻斗式雨量計，其本身的觀測精度可以滿足水情自動化測報的要求，但是作為永久保存的資料刊印入《水文年鑒》是否符合要求，還需要跟使用了幾十年的虹吸式自記雨量計資料進行比測分析。

1 流域基本情況

大連市位于遼東半島的最南端，東臨黃海，西瀕渤海，南與山東半島隔海相望，北依東北平原，屬低山丘陵區(qū)。全境地形分為山地、丘陵、海岸階地和島嶼4個基本類型，屬于長白山系的南延部分、千山山脈的余脈。

大連屬于海洋性特點的暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑，四季分明。據(jù)氣象部門統(tǒng)計，全區(qū)年平均氣溫10℃左右，其中8月最熱，平均氣溫24℃，日最高氣溫大于30℃的最長連續(xù)日數(shù)為10～12 d，年極端最高氣溫達35℃左右；1月最冷，平均氣溫南部-6～-4.5℃，極端最低氣溫可達-20℃左右。

大連地區(qū)年平均降水量空間分布不均，各雨量站點多年平均降水量在550～800 mm之間，通常，東部多于西部，北部多于南部，分布趨勢自西南向東北方向遞增，以莊河北部山區(qū)最多，瓦房店、旅順最少。大連地區(qū)降水量年際變化很大，豐水年可達900～1200 mm，枯水年僅 290～490 mm。多年平均降水量為676.9 mm。

2 兩種雨量計工作原理

2.1 虹吸式自記雨量計

虹吸式自記雨量計是利用虹吸原理對雨量進行連續(xù)觀測，降雨由承雨器收集，經(jīng)大小漏斗和進水管進入浮子室，持續(xù)的降水引起浮子室內(nèi)水位升高，浮子室內(nèi)的浮子亦因受浮力作用而隨之升高，并帶動浮子桿上的記錄筆在記錄紙上運動，作出相應(yīng)記錄。當降雨量累計達10 mm時，浮子室內(nèi)的水位恰好到達虹吸管彎頭處，啟動虹吸，排空浮子室內(nèi)的降水，筆尖回落到零位，重新開始記錄。隨著自記鐘的轉(zhuǎn)動，自記紙會清晰的記錄下降雨量隨時間的累計過程。

2.2 JDZ05-1型翻斗式雨量計

JDZ05-1型翻斗式雨量計工作時，進入承雨器內(nèi)的降雨，在其錐形底部匯集后，流入翻斗部件的漏斗，再注入翻斗。當翻斗居上的一側(cè)斗室累積到0.5 mm降雨量時，由翻斗自重、翻斗內(nèi)水的重量、支承力、轉(zhuǎn)動摩擦阻力、磁阻力和流水沖擊作用力等組成的力平衡關(guān)系被打破，使翻斗狀態(tài)產(chǎn)生突變，翻斗反轉(zhuǎn)。固定在翻斗架上的干簧管受到磁激勵，便產(chǎn)生一次斷通信號，0.5 mm的降雨量被記錄。

3 資料的選用及誤差統(tǒng)計分析

3.1 資料的選用

選用兩種儀器2013年6—9月份資料中的總降雨量及場降雨量進行誤差統(tǒng)計分析。以虹吸式自記雨量計為真值，即儀器排水量，以JDZ05-1型翻斗式雨量計所記錄雨量為觀測值，即儀器排水記錄，以絕對誤差和相對誤差來評價降雨量的合格率。

3.2 誤差計算和要求

3.2.1 誤差計算

儀器在野外使用過程中，記錄水量和自身排水量的量測誤差，可用下式計算：

式中：Es——量測誤差，%；Wt——儀器排水記錄，mm；Wd——儀器排水量，mm。

3.2.2 誤差要求

雨量觀測誤差一般采用相對誤差表示，但對較小的降水，可采用絕對誤差表示。對儀器分辨力為0.5 mm的儀器，要求：排水量不大于12.5 mm時，量測誤差不得超過0.5 mm；排水量大于12.5 mm時，量測誤差不得超過4%。

3.3 JDZ05-1型翻斗式雨量計降雨量誤差統(tǒng)計分析

1）2013年6 —9月份總降雨量誤差統(tǒng)計分析，結(jié)果見表1。

由表1可以看出兩種儀器所觀測的降雨數(shù)據(jù)誤差均在4%以內(nèi)，JDZ05-1型翻斗式雨量計觀測資料完全滿足誤差要求，可以使用。

2）2013年7月1-2日暴雨過程場降雨量誤差統(tǒng)計分析，結(jié)果見表2。

由表2可以看出，在場雨量方面，JDZ05-1型翻斗式雨量計表現(xiàn)依然很好，誤差也能控制在4%以內(nèi)。

3.4 對于降雨日數(shù)的分析

在分析過程中，兩種儀器所觀測的降雨日數(shù)相差很大，主要原因是觀測精度不同，降雨量小于0.5 mm的降雨JDZ05-1型翻斗式雨量計無法記錄。如果剔除虹吸式自記雨量計小于0.5 mm的記錄天數(shù)，那么降雨天數(shù)也基本符合4%誤差要求。另外，大連地區(qū)多年平均降水量為676.9 mm，主要降水集中在汛期，汛期雨強又特別大，降水量占全年超過75%，降水量允許記至0.5 mm。因此JDZ05-1型翻斗式雨量計完全可以在大連地區(qū)使用，不但能滿足水情自動化測報系統(tǒng)要求，還可以 滿足資料年鑒刊印，以及日后的各種分析計算。

表1 6—9月份總降雨量誤差統(tǒng)計表

表2 7月1—2日暴雨過程場降雨量誤差統(tǒng)計表

4 結(jié) 語

JDZ05-1型翻斗式雨量計與虹吸式自記雨量計相比，具有諸多優(yōu)點：

1）結(jié)構(gòu)簡單，易于使用。工作原理簡單直觀，容易理解掌握，便于推廣；2）性能穩(wěn)定，滿足要求。只需要簡單維護，就能長期穩(wěn)定工作；3）信號輸出簡單，適合自動化、數(shù)字化處理；4）數(shù)據(jù)處理簡單，整編資料時可節(jié)省很多時間；5）無需駐站或委托觀測，節(jié)省人力物力。

實踐證明，JDZ05-1型翻斗式雨量計能夠適應(yīng)大連地區(qū)降雨量的觀測使用，經(jīng)過維護和調(diào)試，可最大限度降低觀測誤差。目前，大連地區(qū)的國家基本雨量站，均已經(jīng)實現(xiàn)利用JDZ05-1型翻斗式雨量計來進行降雨數(shù)據(jù)的采集及資料整編。