韓正茂，鄂文鋒

（吉林省水文水資源局，吉林 長(zhǎng)春130022）

1 項(xiàng)目背景

為提高吉林省水文水資源局（以下簡(jiǎn)稱省局）雨量數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、傳輸與存儲(chǔ)的及時(shí)性、高效性，省局于2007年7月編制完成了《吉林省防汛雨量自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，上報(bào)吉林省人民政府。由吉林省人民政府撥款完成全省394處雨量站點(diǎn)、9處分中心和1處省中心的升級(jí)改造工作，至2009年年底，全省完成185處雨量站、8處分中心和1處省中心的升級(jí)改造工作，并就此組織全省雨量自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的對(duì)比分析工作。

2 對(duì)比分析條件

2009年汛期，吉林省降雨明顯偏少，全省平均降雨量333.8 mm，比歷年同期449.9 mm少25.8%，比2008年同期少17.0%。

由北京金水燕禹科技有限公司、省局技術(shù)人員和分局技術(shù)人員共同完成全省185處雨量站的安裝工作，利用預(yù)先澆筑的混泥土墩做為雨量計(jì)安裝基座，按照規(guī)范對(duì)雨量計(jì)進(jìn)行整平和調(diào)試，并將與之對(duì)比觀測(cè)的儀器安裝在同一觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)，在一定程度上保證了對(duì)比分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

以普通雨量器為對(duì)比觀測(cè)儀器的站81處，以虹吸式雨量計(jì)為對(duì)比觀測(cè)儀器的站52處，以翻斗式雨量計(jì)為對(duì)比觀測(cè)儀器的站52處。

3 資料分析

3.1 降雨日數(shù)與雨量分析

3.1.1 虹吸式雨量計(jì)

分別統(tǒng)計(jì)虹吸式雨量計(jì)與自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)雨量計(jì)所觀測(cè)的日雨量與降雨日數(shù)（僅統(tǒng)計(jì)汛期），分析月、日降雨量與降雨日數(shù)的關(guān)系，繪制相關(guān)圖（丟量或有故障的站除外），見(jiàn)圖 1（a）。

所統(tǒng)計(jì)的月降雨日數(shù)中，自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)降雨日數(shù)偏大的有60站次，占30%；月降雨日數(shù)相等的有71站次，占35%；月降雨日數(shù)偏小的有71站次，占35%。經(jīng)對(duì)日降雨量的細(xì)致分析發(fā)現(xiàn)，除儀器發(fā)生故障外，日降雨日數(shù)的偏差基本因微量降雨造成，由于儀器分辨率、儀器安裝高度的不同和天氣因素的影響，造成此種誤差屬正?，F(xiàn)象。

以虹吸式雨量計(jì)月降雨量為基準(zhǔn)，計(jì)算自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)月降雨量誤差率，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（發(fā)生故障的月除外），百分率不大于5%的有113站次，占60%；大于5%不大于10%的有51站次，占27%；大于10%，不大于 20%的有24站次，占12%；大于20%的有1站次，占1%。通過(guò)圖1（a）可以發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)降雨總量與虹吸式雨量計(jì)降雨總量相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.98，但自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)總降雨量總體大于虹吸式雨量計(jì)，平均偏差2.5%。通過(guò)對(duì)日降水量的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，降水誤差較大者，自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)日降雨量與虹吸式日降雨量相比，有系統(tǒng)偏大或系統(tǒng)偏小的現(xiàn)象（故障除外）；對(duì)個(gè)別偏大日的雨量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有較大雨量時(shí)，自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)有漏測(cè)或丟量問(wèn)題。自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)安裝高度0.7 m，虹吸式雨量計(jì)安裝高度1.2 m，安裝高度的差異將導(dǎo)致自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)所觀測(cè)雨量偏大于虹吸式雨量計(jì)。

通過(guò)以上的分析可知，自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)在沒(méi)有系統(tǒng)誤差的情況下，與虹吸式雨量計(jì)的對(duì)比效果較好，其精度滿足使用要求。

3.1.2 普通雨量器

分別計(jì)算76處雨量站普通雨量器與自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)日降雨量與降雨日數(shù)（僅統(tǒng)計(jì)汛期），對(duì)比分析月、日降雨量與降雨日數(shù)相關(guān)關(guān)系，繪制相關(guān)圖（丟量或有故障的站除外），見(jiàn)圖 1（b）。

自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)月降雨日數(shù)大于普通雨量器的共有148站次，占53%；相等的66站次，占24%；小于普通雨量器的有65站次，占23%。自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)月降雨量偏大的共有194站次，占71%；相等的共有5站次，占2%；偏小的有75站次，占24%。以人工觀測(cè)的月降雨量為基準(zhǔn)，計(jì)算自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)所測(cè)月降水量的誤差率，共有165站次誤差率不大于5%，占60%；共有53站次不大于10%、大于5%，占19%；共有37站次不大于20%、大于10%，占14%；大于20%的共有37站次，占7%。從圖1（b）可以看出，自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)所觀測(cè)降雨量大于普通雨量器，但趨勢(shì)基本一致。

普通雨量器由于受到儀器結(jié)構(gòu)、觀測(cè)段次、氣象和觀測(cè)方法等因素的影響，使其所觀測(cè)的降雨量往往小于實(shí)際降雨量，但偏差不是很大。經(jīng)對(duì)日降雨量的深入分析可知，個(gè)別站自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)雨量存在系統(tǒng)誤差和漏測(cè)現(xiàn)象，其余站降雨量相關(guān)性較好，符合儀器特點(diǎn)。

3.1.3 翻斗式雨量計(jì)

分別統(tǒng)計(jì)翻斗式雨量計(jì)和自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的日降雨量與降雨日數(shù)，對(duì)比分析月、日降雨量與降雨日數(shù)相關(guān)關(guān)系，繪制相關(guān)圖（丟量或有故障的站除外），見(jiàn)圖1（c）。

自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)月降雨日數(shù)偏大的共有40站次，占23%；相等的有74站次，占42%；偏小的有63站次，占36%。月降雨量偏大的有108站次，占61%；相等的有6站次，占5%；偏小的有61站次，占34%。以翻斗式雨量計(jì)觀測(cè)的月降雨量為基準(zhǔn)，計(jì)算自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)所測(cè)月降水量的誤差率，共有91站次誤差率不大于5%，占52%；共有46站次不大于10%、大于5%，占26%；共有34站次不大于20%、大于10%，占19%；大于20%的共有5站次，占3%。通過(guò)圖1（c）可以發(fā)現(xiàn)，翻斗式雨量計(jì)與自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)存在一定的誤差。

翻斗式雨量計(jì)與自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)雨量采集儀同為翻斗式，且自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)所采用的雨量采集儀為翻斗式的后續(xù)產(chǎn)品，其在設(shè)計(jì)上要更盡合理和可行，發(fā)生空翻和顫抖的概率進(jìn)一步降低；兩種儀器均是通過(guò)調(diào)節(jié)翻斗兩端的調(diào)節(jié)螺母來(lái)調(diào)節(jié)翻斗雨量，因人為因素造成的系統(tǒng)誤差對(duì)對(duì)比分析結(jié)果影響較大，圖1（c）表明，兩者相差不是很大。因此，通過(guò)分析得出，上述對(duì)比分析結(jié)果符合要求。

3.1.4 日降雨量與降雨日數(shù)對(duì)比分析結(jié)論

通過(guò)以上對(duì)虹吸式、普通雨量器與翻斗式雨量計(jì)就降雨量與降雨日數(shù)進(jìn)行的對(duì)比分析可知。從降雨量與降雨日數(shù)的角度出發(fā)，對(duì)比分析結(jié)果符合儀器特點(diǎn)和使用要求，自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)能夠滿足正常雨量觀測(cè)的需要，但需對(duì)漏測(cè)、丟量現(xiàn)象和系統(tǒng)偏差進(jìn)行深入分析。

圖1 自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)與各儀器測(cè)總降雨量對(duì)比分析圖

3.2 場(chǎng)降雨量分析

此次僅對(duì)虹吸式雨量計(jì)進(jìn)行場(chǎng)降雨量分析。選擇日降雨量偏差較大、漏測(cè)雨量較大的場(chǎng)次和日降雨量較大的場(chǎng)次，對(duì)自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)所測(cè)記的雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。分析發(fā)現(xiàn)，雨量自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)所測(cè)雨量在雨量較大或連續(xù)性降雨時(shí)會(huì)有漏測(cè)或漏記現(xiàn)象發(fā)生，具體原因不明，有待進(jìn)一步對(duì)比分析和實(shí)驗(yàn)研究。

3.3 安裝調(diào)試對(duì)儀器精度的影響分析

通過(guò)對(duì)比安裝調(diào)試過(guò)程和實(shí)際雨量偏差的情況可知，雨量計(jì)安裝調(diào)試過(guò)程將直接影響雨量采集儀的采集精度，將使自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)所測(cè)記的降雨量呈系統(tǒng)性偏差。

4 穩(wěn)定性分析

在實(shí)際安裝的185處雨量站中，出現(xiàn)雷擊或其他原因?qū)е掠炅繑?shù)據(jù)無(wú)法正常使用的站共16處，故障率9%；儀器丟量現(xiàn)象比較明顯；部分站提不出數(shù)據(jù)。因此，由北京金水燕禹科技有限公司安裝的雨量自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，故障率較高。

5 結(jié)語(yǔ)

從日降雨量與降雨日數(shù)的角度分析，自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)基本能滿足日常雨量觀測(cè)的精度要求，但儀器丟量現(xiàn)象比較明顯。從儀器故障率和穩(wěn)定性角度出發(fā)，儀器故障率高，硬件和軟件系統(tǒng)不夠穩(wěn)定，需對(duì)儀器硬件及軟件進(jìn)行升級(jí)改造。