吳競(jìng)博 張玉林 蒲長(zhǎng)丹 程文波

摘 要：JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計(jì)是一種新型的高精度的雨量自記設(shè)備，該文通過(guò)對(duì)丹江口水庫(kù)蒸發(fā)站該儀器與JQR01型雨量器2014年實(shí)測(cè)降水資料的比測(cè)分析，指明JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計(jì)量測(cè)精度符合《降水量觀測(cè)規(guī)范》要求，滿足高精度降水量資料收集工作的需求，對(duì)加快水文現(xiàn)代化、信息化建設(shè)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計(jì) JQR01型雨量器 比測(cè) 分析

中圖分類號(hào)：P41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）08（a）-0202-03

An Analysis on Ratio Test of JFZ-01 Float-type Digital Rain Gauge

Wu Jingbo，Zhang Yulin，Pu Changdan，Cheng Wenbo

（The Survey Bureau of Hydrology and Water Resources of Hanjiang River，Hydrological Bureau of the Yangtze River Water Conservancy Committee Xiangyang City，HuBei Province，441000 China）

Abstract：JFZ-01 float-type digital rain gauge is a new rainfall-recording equipment with high-precision. Based on the analysis of the rainfall data observed by JFZ-01 and JQR01 rain gauges in Danjiangkou reservoir evaporation station in 2014，this paper indicates that the measurement accuracy of JFZ-01 float-type digital rain gauge is in line with requirements of "precipitation observation norms" as well as meeting the needs of high-precision precipitation data collection. It is important to accelerate the modernization of hydrology and information technology.

Key words：JFZ-01 float-type digital rain gauge；JQR01 rain gauge；Ratio test；Analysis

降水量觀測(cè)是水文要素觀測(cè)的重要組成部分，降水量資料對(duì)水資源評(píng)估調(diào)度及涉水工程規(guī)劃、防洪減災(zāi)和旱情監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)都有十分重要的意義。隨著水文現(xiàn)代化、信息化的不斷發(fā)展，雨量資料的收集已由原先的人工觀測(cè)逐步走向自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，越來(lái)越多的雨量自記設(shè)備被應(yīng)用于日常的降水量觀測(cè)。丹江口水庫(kù)蒸發(fā)站2014年成立之初，引進(jìn)了由徐州偉思水文氣象自動(dòng)化研究所生產(chǎn)的JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計(jì)，并開(kāi)展與傳統(tǒng)的20cmJQR01型雨量器的對(duì)比觀測(cè)。該文就2014年丹江口水庫(kù)蒸發(fā)站降水量資料比測(cè)結(jié)果和誤差情況做系統(tǒng)分析。

1 測(cè)站情況

丹江口水庫(kù)蒸發(fā)站位于湖北省丹江口市丹江口大壩左岸，東經(jīng)111°30′，北緯32°34′，屬長(zhǎng)江流域最大支流漢江水系。該站的設(shè)立是為了探求蒸發(fā)器折算系數(shù)，水面蒸發(fā)經(jīng)驗(yàn)公式以及氣象因子與蒸發(fā)量的關(guān)系等，同時(shí)也為水資源研究、降雨徑流預(yù)報(bào)以及丹江口水利樞紐的調(diào)度運(yùn)行和南水北調(diào)中線工程運(yùn)行提供水面蒸發(fā)及其附屬項(xiàng)目的觀測(cè)數(shù)據(jù)。降水量觀測(cè)是該站重要測(cè)驗(yàn)項(xiàng)目之一。

2 儀器特點(diǎn)及工作原理

JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計(jì)的特點(diǎn)。感雨靈敏度高（0.07mm），準(zhǔn)確度高，儀器安裝、調(diào)整、校準(zhǔn)方法簡(jiǎn)單，智能化程度高，維護(hù)方便，有脈沖量（每0.1mm降雨量）輸出和RS-485實(shí)時(shí)累計(jì)降雨量輸出，可直接與數(shù)據(jù)采集器、RTU、計(jì)算機(jī)或其它上位設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)據(jù)自動(dòng)采集與傳輸。

JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計(jì)的工作原理。有降雨發(fā)生時(shí)，器口聚集的雨水經(jīng)漏嘴、降水開(kāi)關(guān)組件進(jìn)入浮子筒，筒內(nèi)水體增加使浮子升高，平衡錘即帶動(dòng)測(cè)輪驅(qū)動(dòng)光電編碼器同步旋轉(zhuǎn)，編碼器即可輸出與降水量相對(duì)應(yīng)的編碼數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)降水量的連續(xù)記錄過(guò)程。

3 比測(cè)情況

3.1 資料選用

選用丹江口水庫(kù)蒸發(fā)站2014年JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計(jì)自記資料和JQR01型雨量器人工觀測(cè)資料（固態(tài)降水除外）進(jìn)行比較分析。

3.2 資料分析

取人工觀測(cè)降水量值為真值，記為P人，單位mm，JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計(jì)記錄的降水量值為測(cè)量值，記為P測(cè)，單位mm，兩者的絕對(duì)誤差（mm）Δ=P測(cè)-P人，相對(duì)誤差（%）δ=（P測(cè)-P人）/ P人×100%，按照《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》4.3.4的要求，對(duì)于分辨率為0.1mm的雨量傳感器，當(dāng)自身排水量≤10mm時(shí)，允許誤差為±0.4mm，當(dāng)自身排水量>10mm時(shí)，允許誤差為±4%。下面對(duì)丹江口水庫(kù)蒸發(fā)站2014年日雨量和月、年合計(jì)雨量做比測(cè)分析。

3.2.1 日雨量比測(cè)分析

從表1可知，丹江口水庫(kù)蒸發(fā)站2014年總降雨天數(shù)（固態(tài)降水除外）96天，除了9月1日和9月14日J(rèn)FZ-01型浮子式數(shù)字雨量計(jì)自記雨量與人工觀測(cè)雨量誤差超限外，其余降雨天數(shù)兩者誤差均在規(guī)范要求的限差之內(nèi)，準(zhǔn)確率達(dá)97.9%。其中，最大一日降水發(fā)生在9月17日，JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計(jì)自記雨量與人工觀測(cè)雨量絕對(duì)誤差-1.6mm，相對(duì)誤差-3.0%。

3.2.2 月、年總雨量比測(cè)分析

從表2可知，丹江口水庫(kù)蒸發(fā)站2014年JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計(jì)與人工觀測(cè)月、年總降水量比測(cè)誤差全部在規(guī)范要求的限差之內(nèi)，其中，年總降水量自記記錄為806.1mm，人工觀測(cè)總量為825.4mm，絕對(duì)誤差-19.3mm，相對(duì)誤差-2.3%。

4 誤差產(chǎn)生原因分析

4.1 兩日誤差超限原因分析

9月1日和9月14日J(rèn)FZ-01型浮子式數(shù)字雨量計(jì)自記雨量與人工觀測(cè)雨量誤差超限，分析其原因主要是這兩日強(qiáng)風(fēng)對(duì)安裝在蒸發(fā)場(chǎng)不同位置的兩種儀器造成了較大影響。分析該站氣象資料可知，9月1日和9月14日平均風(fēng)速較其他日明顯偏大。JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計(jì)四周有其他氣象設(shè)備，而JQR01型人工觀測(cè)雨量器四周空曠無(wú)遮擋，氣流更暢通，風(fēng)速對(duì)其影響更大，在有降水發(fā)生時(shí)，落入人工觀測(cè)雨量器中的雨量也就相對(duì)較少。

4.2 其余誤差產(chǎn)生原因分析

（1）和3.2.1分析的原因相同，只是風(fēng)速造成的誤差沒(méi)有超出規(guī)定范圍。

（2）JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計(jì)傾斜未處于水平狀態(tài)。會(huì)造成測(cè)得的雨量偏大或者偏小。

（3）人工雨量蒸發(fā)損失。未及時(shí)人工觀測(cè)雨量，導(dǎo)致雨量器儲(chǔ)水瓶中的雨量部分蒸發(fā)損失而造成人工觀測(cè)值偏小。

（4）JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計(jì)內(nèi)置時(shí)鐘走時(shí)誤差造成的日雨量誤差。降水發(fā)生在日分界（早8時(shí)）時(shí)，雨量計(jì)內(nèi)置時(shí)鐘與人工觀測(cè)的時(shí)間不一致，導(dǎo)致自記雨量將當(dāng)日雨量計(jì)入上一日或者將上一日雨量計(jì)入日，造成人工觀測(cè)和自記值的誤差。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)丹江口水庫(kù)蒸發(fā)站2014年的比測(cè)資料分析證明，JFZ-01型浮子式數(shù)字雨量計(jì)能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的JQR01型雨量器進(jìn)行降水量資料的收集工作。在平時(shí)的維護(hù)中，要注意使雨量計(jì)器口和盛雨部件處于水平狀態(tài)，要定期或不定期地進(jìn)行雨量計(jì)時(shí)鐘校對(duì)，確保雨量計(jì)內(nèi)置時(shí)鐘走時(shí)準(zhǔn)確。

參考文獻(xiàn)

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