某地区遥测存储雨量和人工观测降雨量资料对比分析

关丽娜

（伊犁水文勘测局，新疆 伊宁 835000）

1 测站基本情况

文章所选取的该地区典型雨量站覆盖面广且代表性强。各个雨量站均在同一个观测场内设置与安装遥测雨量计、自记雨量计、固态存储雨量计及人工雨量计，观测场地设置及雨量计安装均按照《降雨观测规范》进行。水文降雨观测资料存储与记录必将向遥测存储发展，遥测存储也正在逐步取代人工观测记录的方式，该地区目前有22站使用遥测存储雨量计，通过分析遥测存储雨量计的使用以及与人工观测降雨量进行对比可知，遥测存储雨量计精度更高，能在很大程度上减轻人工雨量观测的工作强度，推动区域降雨水文观测存储的现代化程度和自动报讯的实现。

2 对比观测数据分析

2.1 日降雨量统计分析

对日降雨量合格程度主要通过绝对误差及相对误差进行评价，《降雨观测规范》所规定的仪器分辨率0.50 mm的雨量观测精度概括如下：

自身雨量不足12.50 mm情况下，所允许误差在δ±0.50 mm范围；自身雨量超过12.50 mm 时，所允许观测精度误差在δ±4 mm范围，误差δ按下式计算：

式中：W遥——遥测存储雨量（mm）；W人——人工观测雨量（mm）。

该地区22 个测站日降雨量统计的985 d 内在所规定误差范围内的天数为756 d，合格率达78.40%，其中有146 d降雨量在12.50 mm 以上，相对误差合格的天数为99 d，合格率达62.30%，8月24日出现。有739 d降雨量不足12.50 mm，相对误差合格天数717 d，合格率93.40%，7月10日出现。上述结果表明，遥测存储雨量和人工观测雨量相比并未表现出明显的系统性偏差。

2.2 旬降雨量统计分析

对该地区流域22个测站7-9月汛期遥测存储雨量计所观测得到的旬降雨量资料进行统计，统计旬数共240 个。雨量达12.5 mm以上的旬有168个，相对误差统计结果显示，合格旬数达125个，合格率66.70%，于8月24日出现。雨量不足12.50 mm的旬有173个，绝对误差合格率达87.50%，于7月10日出现。

2.3 月降雨量分析

对该地区流域22个测站7-9月汛期遥测存储雨量计所观测得到的月降雨量资料进行统计，统计月数共121个。雨量达12.5 mm 以上的月有64 个，相对误差统计结果显示，合格月达58个，合格率92.70%，8月24日出现。雨量不足12.50 mm的月有29个，绝对误差合格月有27个，合格率达93.50%，最大绝对误差值-3.10 mm于7月10日出现。

2.4 场次降雨量对比分析

按照所在地区局站网处所规定的雨洪配套时段进行场次降雨划分，该地区流域22个测站每站选取5场降雨过程，共计110场次，合格场次计93场，合格率达84.55%。以7月10日降雨进行年度最大降雨场次误差的计算，遥测存储雨量113.40 mm，人工观测雨量120.20 mm。计算得年内最大降雨场次误差绝对值6.80，相对值-5.90%，并未达到《降雨观测规范》所规定的±4%的要求。可见，存储固态雨量计的观测值大于人工观测雨量。

2.5 降雨天数对比分析

遥测存储雨量与人工观测雨量降雨天数用微量降雨天数表示，流域22 个测站中仅一个测站两种方法观测雨量天数相同，其余测站遥测存储雨量观测天数比人工观测天数少。人工观测雨量计采集仪分辨率在0.10～0.50 mm之间，遥测存储雨量计分辨率为0.50 mm，如遇降雨小于0.50 mm，遥测固态存储雨量计则难以准确反映观测雨量值。

3 遥测存储雨量和人工观测降雨量误差原因分析

经过上述分析可以看出，该地区不同流域各测站所处环境并不相同，水文气象条件各异，这也是引起遥测存储雨量和人工观测雨量误差的主要客观因素，此外还包括以下方面：

人工观测降雨量资料整编存在部分虹吸雨量计采集数据，由于虹吸雨量计与固态存储雨量计之间存在一定的记录误差，容易导致采集记录时间的差异，进而引起雨量记录误差的产生，随着日分界降雨的增大，采集时间和记录的误差将随之增大。在较大的降雨强度和雨量下，固态存储雨量计翻斗雨量即使未达到0.50 mm，也会因降雨冲击力的增加而加快翻转速度，计流量及误差必将随之增大。

安装调试固态存储雨量计的过程中，如果左右两侧翻斗翻转量设置不一致，则人工模拟降雨强度值和翻斗分辨率等方面必然存在较大的人为误差。雨量计翻斗开关信号传递的准确度主要受到磁敏度开关与磁钢距离、开关本身灵敏度、抗干扰能力等的影响。此外，翻斗中泥沙杂物的堆积也将引起翻斗计量误差的产生。

雨量较小或临近降雨始末阶段，翻斗内雨量无法达到翻斗分辨率设计值，或者，降雨量由于蒸发、计入次日雨量等原因都将使次日雨量统计值偏大。人工观测雨量桶承雨器内径220 mm，比200 mm 的标准口径大，所以雨量观测值也超出0～0.60 mm范围，增大了系统记录值。

降雨观测过程中如夹杂雪、雹等特殊气象，则必然增大遥测存储雨量误差，此时可考虑人工观测代替的方法控制误差。如果遥测存储雨量计和人工观测雨量计安装高度、位置分辨率等不同的话，也必将引起误差。

4 结论与讨论

4.1 主要结论

由文中比测试验以及对比测数据的定量分析可知，部分测站观测数据误差较大，合格率并不理想。分析原因后发现，观测数据误差主要由承雨器、翻斗内存在大量泥沙杂物、仪器磁钢吸合后无法立即释放，以及吸合紊乱、雨量桶支架失稳导致承雨器左右摇摆，雨量散失。针对各测站遥测存储雨量与人工观测雨量所存在的误差，必须加强雨量计的调试与试验，在充分掌握地区降雨特性及仪器状况的基础上，不断总结经验，有效控制测量误差。该地区各流域其余测站遥测雨量计观测结果精确率较高，遥测雨量计对于该地区降雨观测较为适用，且误差合乎要求。

4.2 讨论

遥测存储雨量计属于降雨量数据自动采集、固态化存储、数据处理的新型雨量测验仪器，该地区流域许多测站已经比测应用，操作人员在仪器结构、作用原理、操作流程、维护保养等方面已经积累起丰富的经验，根据多年的比测资料来看，尤其对于雨量大、固体降雨量稀少的测站遥测存储雨量计观测结果具有较高精度，达到设计规范的同时使用条件也已十分成熟。可以说，当前水文信息采集、收集、处理、传输、测报等方面现代化技术的发展及应用范围的扩大，水文事业必将面临现代化。

为进一步提升该地区流域各测站遥测存储雨量精度，应强化以下方面：继续保留部分人工观测雨量测站比测的同时，便于遥测存储资料的整编及质量评价。通过分析和对比遥测存储雨量和人工观测雨量资料，充分了解各测站雨量资料比测潜在问题，不断总结经验，提升水文信息比测的可靠性与及时性。

为加强降雨量与蒸发量观测的对比分析，最好使用分辨率0.20 mm的遥测存储雨量计，由于其传感器结构比人工观测雨量计更加合理、材料更先进，且随降随测，所以能有效减少蒸发对降雨量损失的增加作用。此外，雨量传感器上翻斗和汇集漏斗对不同降雨强度下的雨量具有一定的集聚作用，最终接近固定雨量值，在汇集漏斗节流管的辅助性作用下，自然降雨的强度经调节后更加均匀，由此所造成的测量误差也大大减小。虹吸式雨量计因虹吸次数过频而可能增加的误差及其自记误差均能得到有效缓解。