JDZ-1型固態(tài)存儲雨量器在通化地區(qū)的應(yīng)用分析
1 基本介紹
固態(tài)存儲器是水文數(shù)據(jù)存儲記錄的發(fā)展方向，正在逐步取代傳統(tǒng)的記錄方式。水利部2003年8月頒布《水文自動測報系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（LS61—2003）已要求各站點必須配有固態(tài)存儲器，以滿足水情自動測報系統(tǒng)的要求。全國多數(shù)省市也已普及使用固態(tài)存儲設(shè)備。通化水文水資源勘測局于2004年安裝使用JDZ-1型固態(tài)存儲雨量器，并于2004年和2005年與虹吸式雨量計進行了2年對比觀測，現(xiàn)將我局使用固態(tài)存儲雨量器的情況進行分析，感到固態(tài)存儲器的使用可節(jié)省人力，減少錯誤，大大減輕了基層測站水文工作者的工作強度，便于自動報汛，并且數(shù)據(jù)傳遞迅速、快捷，有效促進了水文測報工作的現(xiàn)代化建設(shè)步伐，提高了水文信息采集的現(xiàn)代化程度。
2 固態(tài)存儲雨量器和虹吸式雨量計的使用原理
2.1固態(tài)存儲雨量器
JDZ-1型固態(tài)存儲雨量器是以承雨翻斗交替翻轉(zhuǎn)的次數(shù)計量雨量，是一種自動測量、采集、存儲降水資料的較先進儀器。其測量器為兩個三角形翻斗，每次只有其中的一個翻斗正對受雨器的漏水口，當翻斗盛滿0.2或0.5毫米降雨時，由重心外移而傾倒，將斗中的降水倒出，同時使另一個翻斗對準漏水口，翻斗交替的次數(shù)和間隔時間自動記錄下來。主要技術(shù)指標是：工作溫度為-20℃~+55℃；適宜雨強范圍為0.01~4mm/min；儀器分辨率為0.2mm或0.5mm；翻斗計量誤差小于4%；輸出信號方式為磁鋼~干簧管接點通斷信號，磁鋼與干簧管工作距離為2mm。由于吉林省地處東北，冬季寒冷，只能在汛期6-9月使用該儀器，并且根據(jù)降雨特點采用0.2mm分辨率。該儀器可在房間內(nèi)快速顯示出當日的雨量值和時段值，不受室外條件的影響。
2.2虹吸式雨量計
虹吸式雨量計是以浮子升降帶動記錄筆根據(jù)虹吸原理排水的雨量記錄儀器，目前水文測站普遍使用，主要用于人工觀測。虹吸式雨量計由承雨器、浮子室、自記鐘、虹吸管等組成。每l0 mm雨量虹吸一次，工作溫度為0℃~+50℃；連續(xù)降雨強度記錄范圍為0.01~4mm/min，儀器分辨率為0.1mm。優(yōu)點：不需要人守候，精度高，但必須定時到現(xiàn)場去更換記錄紙。在測定較小雨量時效果較好，但在降雨強度較大或降水時間較長時，誤差大，易出故障。
3 對比觀測分析
對固態(tài)存儲雨量器與虹吸式雨量計平行觀測的6-9月份月降水量進行誤差分析如下：
由表3.1（略）可看出，以虹吸雨量計觀測降水量為標準,將固態(tài)存儲雨量器觀測降水量與之計算的相對誤差進行比較，有7個站為負誤差，有2個站為正誤差，梅河口站對比效果最佳，基本無誤差。固態(tài)雨量器雨量值（6—9月）584.5mm，較虹吸雨量值（6—9月）593.7mm偏小，相對誤差平均值為-1.3%，其中鐵廠站最多偏小6.3%，僅柳河站和三源浦站偏大，柳河站最多偏大2.0%。各月對比，9月份誤差偏離較大，9月份單月降水量偏小最多為三棵榆樹站，達-12.3%。
3.2日降水量統(tǒng)計分析
固態(tài)存儲雨量器最大日雨量值（6-9月）總數(shù)169.4mm，較虹吸雨量計最大日雨值總數(shù)（5-10月）172.4mm，系統(tǒng)偏少1.6%，最多偏少8.9%，最少偏少0.1%。其中6月份均值偏少2.5%。見表3.2（略）。
表3.3 固態(tài)存儲雨量器與虹吸式雨量計降水日數(shù)對比表（略）
從統(tǒng)計結(jié)果看，固態(tài)存儲雨量器降水日數(shù)561天，虹吸觀測天數(shù)544天，相對誤差為3.2%，其中八里哨站相對誤差達20.8%，其9月份固態(tài)觀測值有6天日量0.2mm而虹吸無觀測值。再對小于0.2mm的天數(shù)進行統(tǒng)計，11個站6-9月虹吸雨量計共44天，固態(tài)存儲雨量器共58天，其中只有通化站虹吸雨量計比固態(tài)存儲雨量器降水觀測日數(shù)多，為6月27日和7月11日虹吸雨量計日雨量觀測值0.1mm，而固態(tài)存儲雨量器無觀測值。其它站也只有東村站8月、柳河站7月各1天虹吸雨量計日雨量觀測值0.1mm而固態(tài)無觀測值。分析表明：固態(tài)存儲雨量器觀測降水日數(shù)正常高于虹吸雨量計觀測的降水日數(shù)，差別主要表現(xiàn)在微量降水的天數(shù)，基本在小于或等于0.2mm左右處的日降水量，較大日降水不會影響其降水日數(shù)。
4 雨量誤差原因分析
影響降水量大小的根本原因是儀器本身，固態(tài)存儲雨量器其翻斗是測量準確的關(guān)鍵。一是由于儀器水平狀態(tài)未調(diào)整好，會使翻斗處于非正常平衡狀態(tài)，造成系統(tǒng)偏大或偏小；二是控制漏斗翻轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)螺釘偏低造成降水觀測值偏小；三是翻斗內(nèi)有灰塵或其它雜物沉積后，必然會增加翻斗的重量而提前翻轉(zhuǎn)，使測得的雨量偏大。四是翻斗的翻轉(zhuǎn)需要短暫而有限的時間，在其翻轉(zhuǎn)的前半段時間，可能有額外的雨水流入已經(jīng)容納規(guī)定雨量的斗內(nèi)使觀測值偏小，在雨強較大時，這一誤差是十分顯著的，而且這種誤差雖能減少但是無法根除。一般的小雨情況下，固態(tài)存儲雨量器所記載的雨量與虹吸式雨量計相比誤差不大。
在雨強很小時，固態(tài)存儲雨量器會造成記錄不連續(xù)，雨水可能附于斗壁或斗邊上，導(dǎo)致斗內(nèi)殘存水，下次翻轉(zhuǎn)時間不確定，即雨止時間無法準確界定，尤其在跨日分界（早8時）時易造成觀測日數(shù)的不同。如鐵廠站6月7日由于前期降水影響，8-9時固態(tài)存儲雨量器觀測值為0.2mm，而虹吸雨量計觀測為8時停止降水。
通過以上分析，再考慮虹吸雨量計本身存在的誤差，認為比測結(jié)果是令人滿意的，雨量數(shù)據(jù)誤差率基本能控制在允許范圍以內(nèi)，滿足汛期發(fā)報和資料整編要求。
4 結(jié)語
固態(tài)存儲雨量器的優(yōu)點是安裝方便、操作簡單、易于管理和維護，提高了工作效率，降低了勞動強度，通過整編軟件，可直接將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機（導(dǎo)入數(shù)據(jù)與觀測值對比未出現(xiàn)偏差，無數(shù)據(jù)“丟失”現(xiàn)象），提高了測驗整編精度。從我市固態(tài)存儲雨量器幾年運行情況來看，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，故障率低，安全性好，使用過程中我們感到，固態(tài)存儲雨量器具有很高的集成精密度，該設(shè)備應(yīng)用的好壞，關(guān)鍵在于平時對它的檢查與維護，如：注意內(nèi)置后備電池是否缺電，注意翻斗內(nèi)部清潔等等，只要設(shè)備運行正常就不會出現(xiàn)缺測、漏測現(xiàn)象，通過維護和簡單調(diào)試，完全可以保證資料質(zhì)量精度。從2006年起，通化地區(qū)已有18處雨量站點觀測資料（6-9月）直接應(yīng)用于整編，效果良好。
（由通化水文水資源勘測局供稿）
參考文獻：
1、 郭洪財,喬萬亮,謝坤,《JDZ-1型固態(tài)存儲雨量器觀測數(shù)據(jù)分析》,《水文》,2004年4月
2、 《降水量觀測規(guī)范》SL21-90，水利電力出版社，1990
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