提高遥测雨量计量测精度的对策措施

【摘要】YDH-1S遥测终端是中小河流水文监测系统建设采用的新型仪器。其设计采用单板结构，运用新器件、新技术和新工艺，是配套多串口、多信道、多工作制式及功能按键并显示屏，加固态存储器的遥测终端机。具有结构紧凑，可靠性高，操作方便，管护简单等特点，能适应各种工作环境和不同层次人员使用要求，实现多信息源水文数据采集和多信道水文数据传输。

【关键词】水文监测；遥测雨量计；量测精度；措施优化

引言

2012年青海省中小河流水文监测系统建设项目集中新建和改建使用YDH-IS遥测终端，全面替换原有水文站和群眾雨量站采用的固态存储雨量计。西宁水文分局所属基本水文站共安装13套该型号遥测雨量计。其内置的各类参数和固态存储器的水文数据，可与翻斗式遥测雨量计连接。基本工作原理是：降雨时，翻斗式雨量计的承雨口承接降水，经引水管导入翻斗，当降雨量达到雨量计的翻斗容量时，翻斗翻转，带动磁钢翻转，触发干簧管开关，产生一个脉冲信号送入数据采集器，采集器接受脉冲信号进行累计。当一个采样周期（5分钟）结束时，自动唤醒采集器，按照采样周期的累积雨量和发生日期、时间，按软件预定的格式，存入固态RAM中，如此不断重复，从而达到连续不断、长期稳定的测量、记录降水过程的目的，并具有现场实现笔记本电脑下载或通过GPS卫星通道异地远程下载功能。本文旨在通过对YDH-IS遥测终端运行几年来测量数据与原用虹吸式自记雨量计观测资料分析比对，研究找出两者量测数据存在误差的原因，并提出优化设计和维护保养的方法措施，为提高遥测雨量计量测精度提供建议和依据。

一、遥测雨量计的调试和使用

西宁水文分局所属基本水文站共安装13套遥测雨量计，其中：海晏、湟源、西纳川、桥头、黑林、南川河口6站安装分辨率为0.1mm融雪型翻斗式雨量计；牛场、朝阳、西宁、傅家寨、青石嘴、尕日得、董家庄7站安装分辨率为0.1mm翻斗式雨量计。2015年4月中旬，分局对辖属所有雨量站进行检查、清洗、调试、实施滴水试验。期间，对个别站故障电池及时更换，对杆式雨量计水准泡精确调校，对个别因非汛期未使用雨量计不锈钢翻斗与塑料调校旋钮粘连做人工分离。10月上旬数据采集完成后，对设备进行全面清洗并封装保养。

二、测试数据的选用和比对

笔者对安装投入使用、且运行正常的11个分辨率均为0.1mm的翻斗式雨量计与虹吸式雨量计基站2015年的两种设备观测数据资料做了比对分析。这11个水文站分布在湟水流域，各测站遥测翻斗式雨量计与虹吸式自记雨量计均安装在同一观测场内，观测场地符合SL21—90《降水观测规范》或SL21—2006《降水观测规范》要求。其中6个采用融雪型翻斗式雨量计的水文站，观测时间为1～12月；汛期采用虹吸式自记雨量计观测数据对比分析，非汛期采用人工雨量筒观测数据对比分析。其他7个采用翻斗式雨量计的水文站观测时间为5～9月，和同期的虹吸式自记雨量计观测数据对比分析，当各站出现固体降水时，采用人工观测值参加统计分析。所有数据符合SL21—90《降水观测规范》或SL21—2006《降水观测规范》测量精度要求，资料真实可靠。

分析过程中，以虹吸式自记雨量计记录雨量作为真值，遥测翻斗雨量计记录雨量作为新仪器记录试验雨量，用绝对、相对误差来评价降水量的合格率。通过对11个站日降水量共819天的统计数据比对分析，在误差范围内的有629天，其中降水量小于或等于10mm的合格天数为596天，合格率80.65%，降水量大于10mm的天数为33天，合格率35.87%；总合格率76.80%，最高合格率为93.44%；最低合格率为53.95%。综合分析认为，11个站遥测式雨量计运行数据稳定，故障率低，安全性好，但测得数据只有部分达标，数据合格率不理想，未能达到预期效果。

三、产生量测误差的原因分析

1、遥测翻斗式雨量计与虹吸式自记雨量计之间存在走时误差，造成两套仪器采集时间不一致，导致记录的日雨量存在差异，特别是日分界降雨越大，差异越大。主要原因是水文站每日8时校核存在误差，这在今后观测虹吸式自记雨量计时要特别注意，及时校核时间并予以校正。

2、由于精度要求高，对观测平台精确度要求更高，其基座是否水平会影响左右翻斗平衡，对雨量记录影响较大。必须定期检查雨量计水准泡并及时调校，确保基座水平。

3、融雪型雨量计使用过程中存在干烧现象，致使测得数据值偏低，翻斗内的沉积泥沙清除不及时，影响翻斗计量精度。

4、降水较小或临近降雨结束时，翻斗内的雨量达不到翻斗的分辨率，降水量或被蒸发、或被计入下次降水量，致使当日降水量偏小、下次降水量偏大。

5、两种仪器安装高度、位置不同，也会引起一定误差。

四、提高量测精度的对策措施

1、了解掌握当地测站的降雨特性，多做滴水试验，进行滴水比测试验时，合理控制给水强度，使之尽量接近测站地实际降雨强度。测量操作时，既要比测储水瓶的水量，也要比测采集器的记录量，二者兼顾。

2、加强管理，定期维护，及时检测电池电压，勤于保养承雨器、注意翻斗内部清洁，每月至少清洗一次，清洗完后必需检查和调平基座水准气泡。

3、为避免左右翻斗翻转量不一致，要随时调校翻斗的灵敏度，使之与当地的降雨情况相适应，最大限度提高观测精度，努力使之符合规范要求。

4、认真做好每次的仪器安置工作和清洗滴水比测试验记录，以保证设备运行正常，杜绝缺测、漏测现象，保证资料质量精准可靠，提高水文监测水平。

5、加强人员培训，提高操作技能，减少人为误差。对不锈钢翻斗与塑料调校旋钮个别出现粘连现象，应充分考虑高原昼夜温差大，塑料老化风化严重等实际情况，对塑料调校旋钮用材进行合理改进，消除发生粘连现象。

参考文献：

[1] 姚永熙.水文仪器与水利水文自动化[M].南京：河海大学出版社，2012.

[2] 王文宝.浅谈大理水文自动测报系统的日常管理和维护[J].云南水利水电，2013（2）

作者简介：宋勇，男，1973年11月生，陕西人，现供职于青海省水文水资源勘测局西宁分局，技师，现任董家庄水文站站长，长期从事水文勘测及水文与水资源研究工作。