称重式雨量计与虹吸雨量计降水数据对比分析

李朋军

（辽宁省盘锦水文局，辽宁 盘锦 124010）

1 雨量计结构原理

OTT Pluvio2称重式雨量计采样桶为密封的不锈钢测压元件，不受环境影响，可长时间保持稳定，采用平衡原理，通过测量收集桶的重量，无论固态还是液态，自动测定雨的强度和雨量。本次采用的OTT Pluvio2雨量计型号为400型，开口孔200cm2，记录能力750mm，分辨率0.01mm，测量精度0.1mm。

虹吸雨量计采用20cmJHT01型雨量计，承雨口内径200mm，部件由承雨器、虹吸室、自记钟、外壳4部分组成。记录过程由降雨下落从承雨器进去虹吸室，通过水位上升带动笔尖在自记钟的自记纸上绘出雨量变化过程，当水位到达虹吸管顶部时，排除雨量完成一次虹吸，为10mm，测量精度为0.1mm。

2 降水对比条件

此次数据采用盘山、杜家雨量站2019年称重式雨量计与虹吸式雨量计5～9月份成果数据，以虹吸式雨量计为实际值，称重式雨量计为测量值分别采用日量、月量、场次、极值4部分对照，通过绝对、相对误差进行数据对比分析。两套设备均在同一观测场内，相隔距离2m，设备高度均为1.2m，测量精度均为0.1mm。

根据SL21—2006《降水量观测规范》，当降水量小于等于12.5mm时，允许绝对误差不超过±0.5mm为合格；当降水量大于12.5mm时，允许相对误差不超过±4%为合格。

绝对误差：P绝=P测-P实

式中 P测为称重式雨量计降水数据；P实为虹吸雨量计降水数据。

2.1 日量对照

当降水量大于等于12.5mm时，分析相对误差。盘山站总日量天数相差19d，秤重大于等于12.5mm天数16d，相对误差大于等于4%天数15d，相对误差合格率为94%，最大相对误差为0.7mm；杜家站总日量相差15d，遥测大于等于12.5mm天数17d，相对误差大于等于4%天数13d，相对误差合格率为76%，最大相对误差为2.3mm，如表1。

表1 日雨量相对误差对照分析

当降水量小于12.5mm时，分析绝对误差。盘山站秤重小于12.5mm天数54d，绝对误差大于等于0.5mm天数12d、小于0.5mm天数42d，绝对误差合格率为78%，最大绝对误差为1.4mm；杜家站秤重小于12.5mm天数51d，绝对误差大于等于0.5mm天数7d、小于0.5mm天数34d，绝对误差合格率为83%，最大相对误差0.9mm，如表2。

表2 日雨量绝对误差对照分析

2.2 月量对照

月量对照以5～9月份，每月降水总量及月合计总量进行对比，通过两套设备的月总量偏差值计算相对误差。由盘山、杜家站5个月数据统计，各月相对误差均在4%以内，杜家站最大偏差值为3.6mm，盘山站最大偏差值2.9mm。合格率均为100%，如表3。

表3 月雨量对照分析

2.3 场次对照

场次对照分析，选取2019年7月29～30日、8月9～14日2场持续时间较长的强降雨进行比较，通过降水强度分析当降水较大时两套设备之间的差异。盘山、杜家站两场强降水相对误差均在4%以内，合格率均为100%，如表4。

表4 场次对照分析

2.4 极值对照

极值分析，选择2个站以分钟进行统计，共26个时段极值，仅杜家站10，20min日期不同外，其余时段日期均相同。盘山站10，45min时段相对误差超差，其余均在4%以内，合格率85%；杜家站剩余11个时段极值均在4%以内，合格率85%，如表5。

表5 极值对照分析

3 分析误差原因

（1）秤重雨量计分辨率较为敏感，且承雨口为敞开式无滤网，无法避免有杂物飘进收集桶内，计算降水日量有误差。

（2）虹吸雨量计为人工观测，难免会造成在测量排水量、上纸时间、事先注水等方面存在人为误差。

（3）当设备发生故障，不能及时维护，造成降水量损失。

（4）人为因素影响及自然灾害导致降水量误差。

4 结语

（1）通过两套设备对比数据分析可看出，日量统计天数差距较大，绝对误差合格率略低，但均在75%以上；月总量、场次、极值合格率较高，且月总量及场次对照合格率均为100%。说明当降水量较小时，秤重雨量计因分辨率较敏感造成误差较大，当降水量较大时，两套设备之间的误差较小。

（2）整体来看，秤重雨量计与虹吸雨量计虽然存在误差，但各项对照都能在75%以上。现代化科技发展的今天，自动化设备取代传统人工设备是必然趋势，自动化设备采用不仅节省了人力，也在某种程度上避免人为干预的不确定性。本文的对照结果作为一种参考，为新设备的采用提供数据支持。