运城市JDZ-02型翻斗式雨量计应用分析

何 坤

（运城市水文水资源勘测站，山西 运城 044000）

0 前言

掌握准确的降水量资料，对于我们利用和改造自然及国民经济建设服务有重要的作用。运城市观测雨量的基本站点共计73处，随着水文信息化的不断推进，1994年运城首次安装了26台精度为0.5 mm的翻斗式雨量计固态测记，1996年后又陆续安装了47台精度为0.2 mm的翻斗式雨量计固态测记，2012年中小河流水情自动报汛系统建设后，73处雨量站全部更换为精度为0.2 mm的JDZ-02型翻斗式雨量计自动测报。为分析其实用性和准确性，本文通过人工雨量计观测数据和JDZ-02型翻斗式雨量计测量数据进行对比分析。

1 流域概况

运城市位于山西省西南部，属于温带大陆性气候，因地处黄土高原，气温变化较大。全年受季风活动影响，风力3～8级，平均风速 2.00 m/s～3.00 m/s，大风时风速可达 15.0 m/s～20.0 m/s，一般每年10月～次年5月，受西伯利亚干冷气流控制，盛行西北季风，气候特点表现为春季短促、少雨、干旱多风沙，汛期6月～9月左右，以7月、8月为主，受太平洋暧湿气流控制，盛行东南季风，气候特点是高温、多雨，降雨集中且多暴雨和雷阵雨。

全市多年（1956年～2000年）平均降水量为572.5 mm,降水量年际变化大，最大年份降水量为945.8 mm，最小为305.0 mm，降水量年内分配不均，汛期（6月～9月）降水量占年降水量65%左右。多年（1980年～2000年）平均蒸发量（折合成E601蒸发器相应水面蒸发量）为1148 mm。

2 JDZ-02型翻斗式雨量计工作原理

JDZ-02型翻斗式雨量计由承雨器组件和计量器两部分组成。承雨器组件为采集承接降雨之用；计量组件的主要作用是对降水量进行计量。计量过程为:承雨器承接的雨量经漏嘴汇集到漏斗内，再通过漏斗滴落到处于上斗的翻斗内。当翻斗内的水量达到0.2 mm时，翻斗翻转一次，在翻斗翻转过程中，磁钢接近干簧管，电路瞬间导通，完成一个单元雨量的转换和信号输出工作[1]。同时原先翻斗部件的下斗则上升，转换为上斗。重复上述动作，可间断地循环记量降雨量。

3 人工观测与JDZ-02型翻斗式雨量计测量对比分析

3.1 分析依据

对运城市的人工降水量和JDZ-02型翻斗雨量计采用汇编成果进行分析，资料真实可靠。参照《降水量观测规范》（SL 21-2006）[2]中关于精度的要求，以下分析均以人工雨量计记录雨量为真值，JDZ-02型翻斗式雨量计记录雨量作为仪器记录雨量，用绝对、相对误差来评价降水量的合格率。

降水用相对误差表示，其计算如下:

式中:＆为测量误差，用百分数表示，%；P固为JDZ-02型翻斗式雨量计存储雨量，mm；P人为人工观测记录雨量，mm。

对较小的降水，以绝对误差表示。对其测量精度的要求也不一样。仪器分辨率0.2 mm的量测精度要求如下:

降水量小于等于10.0 mm以绝对误差表示，量测误差不得超过±0.2 mm。

降水量大于10.0 mm以相对误差表示，量测误差不得超过±4%。

3.2 资料选用及分析

本次选用本市73处雨量站（见图1）2016年6月～9月人工观测与JDZ-02型翻斗式雨量计平行观测降水量资料进行分析。

图1 运城市雨量站点分布图

3.2.1 日降水量误差统计分析

以大庙水文站为例，对2016年日降水量进行人工观测与JDZ-02型翻斗雨量计资料的误差统计分析。大庙水文站的配套雨量站有西洛、涧张、神庙沟、杨家川和观音殿站。大庙站2016年翻斗式、人工观测降水量日雨量对比分析表见表1。

3.2.2 误差分析

从表1可以看出，JDZ-02型翻斗式雨量计对降雨量和日最大降雨量的测量都较准确，2016年6月～9月六个站点的降雨量平均误差分别为3.2%、4.9%、4.0%和0.2%，日最大降雨量平均误差分别为-3.1%、0.1%、0.0%和-0.7%，除了2016年7月降雨量平均误差为4.9%略大于4%的规范要求外，其他测量数据平均误差均满足规范要求，甚至达到测量数据无误差的标准。

表1 大庙站2016年人工观测与JDZ-02型翻斗雨量计观测日雨量对比分析表

3.2.3 误差原因分析

（1）翻斗的翻转需要短暂的时间，在其翻转的前半段时间内，可能有额外的雨水流入已经容纳规定雨量的斗内使观测值偏小，在雨强较大时，这一误差较为明显，而且这种误差能减少但无法根除。

（2）翻斗内有灰尘或其它杂质，会增加翻斗的重量而提前翻转，使测的雨量偏大。

（3）由于风力较大时，流经不同高度器口上方的大气流线不同，引起降水迹线偏离而导致的误差，这种由降水空间分布不均导致的差值可避免。

4 结论

综上所述，与人工观测数据相比，JDZ-02型翻斗式雨量计测量多站月降水量、日降雨量以及日最大降雨量的平均误差基本都在4%的范围内，通过对导致JDL-02型翻斗式雨量计测量结果出现误差的各种情况进行分析，并根据《降水量观测规范》（SL 21-2006）的有关规定，JDZ-02型翻斗式雨量计测量精度符合规定要求，可在运城市水文测量中正常使用，但在使用中应注意以下问题:

（1）经常用湿布擦拭承雨器口，并将雨量器外壳打开，擦拭漏斗内的杂物，翻斗部件的成水斗室如泥沙等，去除翻斗内有灰尘或其它杂质，以免增加翻斗的重量而提前翻转，使测的雨量偏大；

（2）注意检查仪器气泡是否居中，如果翻斗雨量计计量组件没有处于水平状态，会使测的雨量偏大或偏小；

（3）要在雨量观读范围内使用，不定时的检查仪器运行情况，出现问题立马解决，无法处理时，采用人工观测，同时要核对其显示时间的正确性，以确保资料的真实准确。