稱重式雨量計與虹吸雨量計降水?dāng)?shù)據(jù)對比分析

李朋軍

（遼寧省盤錦水文局，遼寧 盤錦 124010）

1 雨量計結(jié)構(gòu)原理

OTT Pluvio2稱重式雨量計采樣桶為密封的不銹鋼測壓元件，不受環(huán)境影響，可長時間保持穩(wěn)定，采用平衡原理，通過測量收集桶的重量，無論固態(tài)還是液態(tài)，自動測定雨的強(qiáng)度和雨量。本次采用的OTT Pluvio2雨量計型號為400型，開口孔200cm2，記錄能力750mm，分辨率0.01mm，測量精度0.1mm。

虹吸雨量計采用20cmJHT01型雨量計，承雨口內(nèi)徑200mm，部件由承雨器、虹吸室、自記鐘、外殼4部分組成。記錄過程由降雨下落從承雨器進(jìn)去虹吸室，通過水位上升帶動筆尖在自記鐘的自記紙上繪出雨量變化過程，當(dāng)水位到達(dá)虹吸管頂部時，排除雨量完成一次虹吸，為10mm，測量精度為0.1mm。

2 降水對比條件

此次數(shù)據(jù)采用盤山、杜家雨量站2019年稱重式雨量計與虹吸式雨量計5～9月份成果數(shù)據(jù)，以虹吸式雨量計為實際值，稱重式雨量計為測量值分別采用日量、月量、場次、極值4部分對照，通過絕對、相對誤差進(jìn)行數(shù)據(jù)對比分析。兩套設(shè)備均在同一觀測場內(nèi)，相隔距離2m，設(shè)備高度均為1.2m，測量精度均為0.1mm。

根據(jù)SL21—2006《降水量觀測規(guī)范》，當(dāng)降水量小于等于12.5mm時，允許絕對誤差不超過±0.5mm為合格；當(dāng)降水量大于12.5mm時，允許相對誤差不超過±4%為合格。

絕對誤差：P絕=P測-P實

式中 P測為稱重式雨量計降水?dāng)?shù)據(jù)；P實為虹吸雨量計降水?dāng)?shù)據(jù)。

2.1 日量對照

當(dāng)降水量大于等于12.5mm時，分析相對誤差。盤山站總?cè)樟刻鞌?shù)相差19d，秤重大于等于12.5mm天數(shù)16d，相對誤差大于等于4%天數(shù)15d，相對誤差合格率為94%，最大相對誤差為0.7mm；杜家站總?cè)樟肯嗖?5d，遙測大于等于12.5mm天數(shù)17d，相對誤差大于等于4%天數(shù)13d，相對誤差合格率為76%，最大相對誤差為2.3mm，如表1。

表1 日雨量相對誤差對照分析

當(dāng)降水量小于12.5mm時，分析絕對誤差。盤山站秤重小于12.5mm天數(shù)54d，絕對誤差大于等于0.5mm天數(shù)12d、小于0.5mm天數(shù)42d，絕對誤差合格率為78%，最大絕對誤差為1.4mm；杜家站秤重小于12.5mm天數(shù)51d，絕對誤差大于等于0.5mm天數(shù)7d、小于0.5mm天數(shù)34d，絕對誤差合格率為83%，最大相對誤差0.9mm，如表2。

表2 日雨量絕對誤差對照分析

2.2 月量對照

月量對照以5～9月份，每月降水總量及月合計總量進(jìn)行對比，通過兩套設(shè)備的月總量偏差值計算相對誤差。由盤山、杜家站5個月數(shù)據(jù)統(tǒng)計，各月相對誤差均在4%以內(nèi)，杜家站最大偏差值為3.6mm，盤山站最大偏差值2.9mm。合格率均為100%，如表3。

表3 月雨量對照分析

2.3 場次對照

場次對照分析，選取2019年7月29～30日、8月9～14日2場持續(xù)時間較長的強(qiáng)降雨進(jìn)行比較，通過降水強(qiáng)度分析當(dāng)降水較大時兩套設(shè)備之間的差異。盤山、杜家站兩場強(qiáng)降水相對誤差均在4%以內(nèi)，合格率均為100%，如表4。

表4 場次對照分析

2.4 極值對照

極值分析，選擇2個站以分鐘進(jìn)行統(tǒng)計，共26個時段極值，僅杜家站10，20min日期不同外，其余時段日期均相同。盤山站10，45min時段相對誤差超差，其余均在4%以內(nèi)，合格率85%；杜家站剩余11個時段極值均在4%以內(nèi)，合格率85%，如表5。

表5 極值對照分析

3 分析誤差原因

（1）秤重雨量計分辨率較為敏感，且承雨口為敞開式無濾網(wǎng)，無法避免有雜物飄進(jìn)收集桶內(nèi)，計算降水日量有誤差。

（2）虹吸雨量計為人工觀測，難免會造成在測量排水量、上紙時間、事先注水等方面存在人為誤差。

（3）當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障，不能及時維護(hù)，造成降水量損失。

（4）人為因素影響及自然災(zāi)害導(dǎo)致降水量誤差。

4 結(jié)語

（1）通過兩套設(shè)備對比數(shù)據(jù)分析可看出，日量統(tǒng)計天數(shù)差距較大，絕對誤差合格率略低，但均在75%以上；月總量、場次、極值合格率較高，且月總量及場次對照合格率均為100%。說明當(dāng)降水量較小時，秤重雨量計因分辨率較敏感造成誤差較大，當(dāng)降水量較大時，兩套設(shè)備之間的誤差較小。

（2）整體來看，秤重雨量計與虹吸雨量計雖然存在誤差，但各項對照都能在75%以上?，F(xiàn)代化科技發(fā)展的今天，自動化設(shè)備取代傳統(tǒng)人工設(shè)備是必然趨勢，自動化設(shè)備采用不僅節(jié)省了人力，也在某種程度上避免人為干預(yù)的不確定性。本文的對照結(jié)果作為一種參考，為新設(shè)備的采用提供數(shù)據(jù)支持。