泾阳气象站与泾阳县城降水量相关分析

尚小宁，王晓斌，王亚莉，冯 珮，赵新莹

（1.泾阳县气象局，陕西 咸阳 713700；2.西安水文水资源勘测中心，陕西 西安 710100）

1 泾阳县城降水量观测情况

1.1 区域概况

泾阳县属陕西省咸阳市管辖，地处关中盆地中部，2021年管辖8 个镇、1 个街道办，148 个行政村，面积606 km2，常驻人口约30 万。

泾阳县势西北高、东南低。北部自西向东分别为北仲山、嵯峨山及临山一带黄土台塬，最高峰钻天岭海拔1599 m；中部为冲洪积平原，自西向东逐渐变宽、降低，地势平坦，海拔约400 m 左右，为泾惠渠及冶峪河灌区，物产丰富。泾河自西北向东南从县境中南部流过，冶峪河自北向东南流入三原县境。泾河以南为渭北黄土台塬，塬面开阔，海拔430 m～500 m。

泾阳县属暖温带大陆性季风气候，四季分明，常年平均气温13.5℃，冬季1 月最冷，极端最低气温-20.8℃， 夏季7月最热，极端最高气温为42.3℃。年均降水量486.3 mm，年最大降水量829.7 mm，年最小降水量为290.1 mm。6 月～9 月为暴雨多发期，易形成城市内涝和洪水灾害。

1.2 降水量观测场情况

泾阳气象站1953 成立， 起初在泾阳县云阳镇斗口村，1978 年迁至泾阳县三渠镇宫家寨村，观测至今。站址距离泾阳县城中心3.1 km，位于东经108°49'39''，北纬34°33'22''，海拔高度428.1 m，为国家气象观测站，观测仪器为20 cm 雨量器和SL3-1 型翻斗式雨量传感器，两类设备。遵循气象观测规范持续观测降水量，是分析泾阳县城降水量的重要依据。

泾阳县县城无气象观测站点，其他部门设立雨量观测站均时断时续。近年来泾阳县西关曾有水文部门设立临时雨量观测点，距离泾阳气象站直线距离3.0 km，距离泾阳县城中心1.1 km，位于东经108°49'14''，北纬34°31'47''，海拔高度409.0 m，该站按照水文部门规范要求观测，观测仪器为20 cm雨量器，仅从2004 年～2014 年观测有11 年降水量资料。

泾阳气象站和泾阳县西关雨量观测点位置关系见图1，泾阳气象站雨量器布设情况见图2。

图1 泾阳气象站与泾阳县西关雨量观测点位置图

图2 泾阳气象站雨量器布设图

1.3 降水量观测仪器

20 cm 雨量器由雨量筒（含口径20 cm 的正圆形承水器、储水瓶和外筒）与量杯组成。量杯为一特制的有刻度的专用量杯。到一定量或定时观测时，由人工进行测量。器口水平，一般离地面高70 cm。

SL3-1型翻斗式雨量传感器由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗等构成。承水口采用国际标准口径φ200 mm，设计测量降水强度4 mm／min，测量最小分度0.1 mm，最大允许误差±4% mm。

1.4 降水量观测规定及要求

泾阳气象站降水量观测依据中华人民共和国国家标准《地面气象观测规范 降水量》（GB／T 35228-2017）采用日分界为0 时，其主要采用SL3-1 型翻斗式雨量传感器自动观测，辅助采用20 cm 雨量器人工观测。SL3-1 型翻斗式雨量传感器可至少采集每5 分钟降水量。人工观测每天测量20 时～08 时、08 时～20 时两个时段的累计降水量，观测值以北京时间20 时为日分界。

泾阳县西关雨量观测点降水量观测依据中华人民共和国水利行业标准《降水量观测规范》（SL 21-2015），人工观测采用4 段制，即14 时、20 时、2 时、8 时观测四次，观测时间以北京时间8 时为日分界。

液态降水量人工观测按照规范要求进行，及时进行记录，同时为减少蒸发损失，在降水停止后及时观测降水量。

固态降水量人工观测按照规范要求进行外，均采用将储水筒取回待筒内雪或雹融化后量测。

2 问题提出

泾阳气象站，距离泾阳县城中心3.1 km，海拔高度相差19.1 m，目前均以气象台观测降水量代表县城降水量，泾阳气象台降水量是否能很好的代表泾阳县城降水量，特别是暴雨时两者关系如何是降水量观测资料使用者关心和疑问的。因此需要对两者降水量的相关关系进行分析。

3 资料收集及误差分析

3.1 降水量资料收集

由于泾阳县西关雨量观测点仅有2004 年～2014 年计11 年降水量资料，因此泾阳气象站观测资料亦选取同时段即2004 年～2014 年降水量记录。

气象部门雨量观测资料日分界为每日20 时为日分界，而水文部门的雨量统计日分界为每日8 时，在统计两者资料时进行了统一，都按气象部门日分界进行统计。

经统计2004 年～2014 年11 年中，泾阳气象站观测得平均降水量为497.3 mm， 2011 年最大为712.3 mm，2013 年最小为363.9 mm；泾阳县西关雨量观测点观测得平均降水量为466.4 mm，年最大2011 年为711.4 mm，2012 年最小为291.6 mm。两者在最小降水量年份上略有差异。其降水量情况见图3。

图3 泾阳气象站与泾阳县西关雨量观测点历年降水量柱状图

另外对2004 年2014 年计11 年中的主要暴雨日进行统计，经统计这11 年中最大日降水量有6 次，其中最大日降雨量119.0 mm，发生于2007 年8 月9 日。

3.2 资料误差分析

降水量观测资料的误差主要由风力误差、湿润误差、溅水误差、仪器误差、测记误差等多项误差组成。测记误差需要观测者有负责的精神和认真的态度。

对泾阳气象站主要观测设备SL3-1 型翻斗式雨量传感器所观测降水量的误差进行了深入分析。即用多年人工观测降水量与同期SL3-1 型翻斗式雨量传感器观测降水量、RTU 降水量数据传输进行分析，得出以下结论：

（1）SL3-1 型翻斗式雨量传感器观测降水量和人工观测降水量进行对比期误差为1.58%，小于±4%。

（2）SL3-1 型翻斗式雨量传感器观测降水量与人工观测降水量绝对误差随降水强度增大而增大。

（3）雨量传感器观测雨量通过中国移动GSM 网络传输，其传输成果稳定可靠。

4 泾阳气象站与泾阳县西关雨量观测点年降水量相关分析

对2004 年～2014 年泾阳气象站和泾阳县西关雨量观测点观测年降水量进行相关计算。首先对资料进行审查，对两者因观测日分界引起的统计差别进行修正。经过相关计算，泾阳气象站和泾阳县西关雨量观测点观测年降水量相关系数r=0.98，大于0.80，可见两者相关密切。其回归方程式为：

式中：y 为泾阳气象站年观测降雨量；x 为泾阳县西关雨量观测点年观测降雨量。

其相关关系见图4。

图4 泾阳气象站与泾阳县西关雨量观测点年降水量相关图

可以看出泾阳县西关雨量观测点观测年降水量小于泾阳气象站观测年降雨量。

5 泾阳气象站与泾阳县西关雨量观测点日暴雨相关分析

对2004 年～2014 年泾阳气象站和泾阳县西关雨量观测点观测得主要暴雨进行相关计算。同样对资料进行审查，对两者因观测日分界引起的统计差别进行修正。经过相关计算，泾阳气象站和泾阳县西关雨量观测点观测得暴雨相关系数r=0.98，大于0.80，可见两者相关密切。其回归方程式为：

式中：y 为泾阳气象站年观测暴雨量；x 为泾阳县西关雨量观测点年观测暴雨量。

其相关关系见图5。

图5 泾阳气象站与泾阳县西关雨量观测点暴雨量相关图

由图5 可以看出泾阳县西关雨量观测点观测暴雨量小于泾阳气象站观测暴雨量。

6 存在问题

由于暴雨时空分布的不均匀，资料的不足，特别是历史特大暴雨资料的不足；加之泾阳县西关雨量观测点主要为人工观测，存在误差较大等因素，计算所得值还有待资料充分时进一步分析。

7 结语

经过对2004 年～2014 年泾阳气象站和泾阳县西关雨量观测点11 年降水量资料进行分析，建立了泾阳气象站和泾阳县西关雨量观测点年降水量及暴雨相关关系，为用泾阳气象站观测资料推求泾阳县城年降水量及日暴雨量提供了参考。