JFZ—01型浮子式數(shù)字雨量計比測分析

吳競博 張玉林 蒲長丹 程文波

摘 要：JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計是一種新型的高精度的雨量自記設備，該文通過對丹江口水庫蒸發(fā)站該儀器與JQR01型雨量器2014年實測降水資料的比測分析，指明JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計量測精度符合《降水量觀測規(guī)范》要求，滿足高精度降水量資料收集工作的需求，對加快水文現(xiàn)代化、信息化建設具有重要意義。

關鍵詞：JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計 JQR01型雨量器 比測 分析

中圖分類號：P41 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）08（a）-0202-03

An Analysis on Ratio Test of JFZ-01 Float-type Digital Rain Gauge

Wu Jingbo，Zhang Yulin，Pu Changdan，Cheng Wenbo

（The Survey Bureau of Hydrology and Water Resources of Hanjiang River，Hydrological Bureau of the Yangtze River Water Conservancy Committee Xiangyang City，HuBei Province，441000 China）

Abstract：JFZ-01 float-type digital rain gauge is a new rainfall-recording equipment with high-precision. Based on the analysis of the rainfall data observed by JFZ-01 and JQR01 rain gauges in Danjiangkou reservoir evaporation station in 2014，this paper indicates that the measurement accuracy of JFZ-01 float-type digital rain gauge is in line with requirements of "precipitation observation norms" as well as meeting the needs of high-precision precipitation data collection. It is important to accelerate the modernization of hydrology and information technology.

Key words：JFZ-01 float-type digital rain gauge；JQR01 rain gauge；Ratio test；Analysis

降水量觀測是水文要素觀測的重要組成部分，降水量資料對水資源評估調度及涉水工程規(guī)劃、防洪減災和旱情監(jiān)測預報都有十分重要的意義。隨著水文現(xiàn)代化、信息化的不斷發(fā)展，雨量資料的收集已由原先的人工觀測逐步走向自動化監(jiān)測，越來越多的雨量自記設備被應用于日常的降水量觀測。丹江口水庫蒸發(fā)站2014年成立之初，引進了由徐州偉思水文氣象自動化研究所生產(chǎn)的JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計，并開展與傳統(tǒng)的20cmJQR01型雨量器的對比觀測。該文就2014年丹江口水庫蒸發(fā)站降水量資料比測結果和誤差情況做系統(tǒng)分析。

1 測站情況

丹江口水庫蒸發(fā)站位于湖北省丹江口市丹江口大壩左岸，東經(jīng)111°30′，北緯32°34′，屬長江流域最大支流漢江水系。該站的設立是為了探求蒸發(fā)器折算系數(shù)，水面蒸發(fā)經(jīng)驗公式以及氣象因子與蒸發(fā)量的關系等，同時也為水資源研究、降雨徑流預報以及丹江口水利樞紐的調度運行和南水北調中線工程運行提供水面蒸發(fā)及其附屬項目的觀測數(shù)據(jù)。降水量觀測是該站重要測驗項目之一。

2 儀器特點及工作原理

JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計的特點。感雨靈敏度高（0.07mm），準確度高，儀器安裝、調整、校準方法簡單，智能化程度高，維護方便，有脈沖量（每0.1mm降雨量）輸出和RS-485實時累計降雨量輸出，可直接與數(shù)據(jù)采集器、RTU、計算機或其它上位設備連接，實現(xiàn)高精度數(shù)據(jù)自動采集與傳輸。

JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計的工作原理。有降雨發(fā)生時，器口聚集的雨水經(jīng)漏嘴、降水開關組件進入浮子筒，筒內水體增加使浮子升高，平衡錘即帶動測輪驅動光電編碼器同步旋轉，編碼器即可輸出與降水量相對應的編碼數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)降水量的連續(xù)記錄過程。

3 比測情況

3.1 資料選用

選用丹江口水庫蒸發(fā)站2014年JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計自記資料和JQR01型雨量器人工觀測資料（固態(tài)降水除外）進行比較分析。

3.2 資料分析

取人工觀測降水量值為真值，記為P人，單位mm，JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計記錄的降水量值為測量值，記為P測，單位mm，兩者的絕對誤差（mm）Δ=P測-P人，相對誤差（%）δ=（P測-P人）/ P人×100%，按照《水文自動測報系統(tǒng)技術規(guī)范》4.3.4的要求，對于分辨率為0.1mm的雨量傳感器，當自身排水量≤10mm時，允許誤差為±0.4mm，當自身排水量>10mm時，允許誤差為±4%。下面對丹江口水庫蒸發(fā)站2014年日雨量和月、年合計雨量做比測分析。

3.2.1 日雨量比測分析

從表1可知，丹江口水庫蒸發(fā)站2014年總降雨天數(shù)（固態(tài)降水除外）96天，除了9月1日和9月14日JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計自記雨量與人工觀測雨量誤差超限外，其余降雨天數(shù)兩者誤差均在規(guī)范要求的限差之內，準確率達97.9%。其中，最大一日降水發(fā)生在9月17日，JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計自記雨量與人工觀測雨量絕對誤差-1.6mm，相對誤差-3.0%。

3.2.2 月、年總雨量比測分析

從表2可知，丹江口水庫蒸發(fā)站2014年JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計與人工觀測月、年總降水量比測誤差全部在規(guī)范要求的限差之內，其中，年總降水量自記記錄為806.1mm，人工觀測總量為825.4mm，絕對誤差-19.3mm，相對誤差-2.3%。

4 誤差產(chǎn)生原因分析

4.1 兩日誤差超限原因分析

9月1日和9月14日JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計自記雨量與人工觀測雨量誤差超限，分析其原因主要是這兩日強風對安裝在蒸發(fā)場不同位置的兩種儀器造成了較大影響。分析該站氣象資料可知，9月1日和9月14日平均風速較其他日明顯偏大。JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計四周有其他氣象設備，而JQR01型人工觀測雨量器四周空曠無遮擋，氣流更暢通，風速對其影響更大，在有降水發(fā)生時，落入人工觀測雨量器中的雨量也就相對較少。

4.2 其余誤差產(chǎn)生原因分析

（1）和3.2.1分析的原因相同，只是風速造成的誤差沒有超出規(guī)定范圍。

（2）JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計傾斜未處于水平狀態(tài)。會造成測得的雨量偏大或者偏小。

（3）人工雨量蒸發(fā)損失。未及時人工觀測雨量，導致雨量器儲水瓶中的雨量部分蒸發(fā)損失而造成人工觀測值偏小。

（4）JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計內置時鐘走時誤差造成的日雨量誤差。降水發(fā)生在日分界（早8時）時，雨量計內置時鐘與人工觀測的時間不一致，導致自記雨量將當日雨量計入上一日或者將上一日雨量計入日，造成人工觀測和自記值的誤差。

5 結語

通過丹江口水庫蒸發(fā)站2014年的比測資料分析證明，JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的JQR01型雨量器進行降水量資料的收集工作。在平時的維護中，要注意使雨量計器口和盛雨部件處于水平狀態(tài)，要定期或不定期地進行雨量計時鐘校對，確保雨量計內置時鐘走時準確。

參考文獻

[1] SL 21-2006 《降水量觀測規(guī)范》[S].北京：中國水利水電出版社.

[2] SL 61-2003 《水文自動測報系統(tǒng)技術規(guī)范》[S].北京：中國水利水電出版社.

[3] SL 630-2013《水面蒸發(fā)觀測規(guī)范》[S].北京：中國水利水電出版社.

[4] QX/T 52-2007《地面氣象觀測規(guī)范 第8部分：降水觀測》[S].北京：氣象出版社.