1 基本介紹

 固態存儲器是水文數據存儲記錄的方向，正在逐步取代傳統的記錄方式。部2003年8月頒布《水文自動測報系統規范》（LS61—2003）已要求各站點必須配有固態存儲器，以滿足水情自動測報系統的要求。全國多數省市也已普及使用固態存儲設備。水文勘測局于2004年安裝使用JDZ-1型固態存儲雨量器，并于2004年和2005年與虹吸式雨量計進行了2年對比觀測，現將我局使用固態存儲雨量器的情況進行分析，感到固態存儲器的使用可節省人力，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，并且數據傳遞迅速、快捷，有效促進了水文測報工作的現代化步伐，提高了水文信息采集的現代化程度。

2 固態存儲雨量器和虹吸式雨量計的使用原理

2.1固態存儲雨量器

 JDZ-1型固態存儲雨量器是以承雨翻斗交替翻轉的次數計量雨量，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，翻斗交替的次數和間隔時間自動記錄下來。主要技術指標是：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，并且根據降雨特點采用0.2mm分辨率。該儀器可在房間內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℃；連續降雨強度記錄范圍為0.01~4mm/min，儀器分辨率為0.1mm。優點：不需要人守候，精度高，但必須定時到現場去更換記錄紙。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日降水量統計分析

 固態存儲雨量器最大日雨量值（6-9月）總數169.4mm，較虹吸雨量計最大日雨值總數（5-10月）172.4mm，系統偏少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 固態存儲雨量器與虹吸式雨量計降水日數對比表（略）

 從統計結果看，固態存儲雨量器降水日數561天，虹吸觀測天數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的天數進行統計，11個站6-9月虹吸雨量計共44天，固態存儲雨量器共58天，其中只有通化站虹吸雨量計比固態存儲雨量器降水觀測日數多，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而固態無觀測值。分析表明：固態存儲雨量器觀測降水日數正常高于虹吸雨量計觀測的降水日數，差別主要表現在微量降水的天數，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。

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，固態存儲雨量器其翻斗是測量準確的關鍵。一是由于儀器水平狀態未調整好，會使翻斗處于非正常平衡狀態，造成系統偏大或偏小；二是控制漏斗翻轉的旋轉螺釘偏低造成降水觀測值偏小；三是翻斗內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，使測得的雨量偏大。四是翻斗的翻轉需要短暫而有限的時間，在其翻轉的前半段時間，可能有額外的雨水流入已經容納規定雨量的斗內使觀測值偏小，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，固態存儲雨量器會造成記錄不連續，雨水可能附于斗壁或斗邊上，導致斗內殘存水，下次翻轉時間不確定，即雨止時間無法準確界定，尤其在跨日分界（早8時）時易造成觀測日數的不同。如鐵廠站6月7日由于前期降水影響，8-9時固態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，認為比測結果是令人滿意的，雨量數據誤差率基本能控制在允許范圍以內，滿足汛期發報和資料整編要求。

4 結語

 固態存儲雨量器的優點是安裝方便、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，可直接將數據導入計算機（導入數據與觀測值對比未出現偏差，無數據“丟失”現象），提高了測驗整編精度。從我市固態存儲雨量器幾年運行情況來看，數據穩定，故障率低，安全性好，使用過程中我們感到，固態存儲雨量器具有很高的集成精密度，該設備應用的好壞，關鍵在于平時對它的檢查與維護，如：注意內置后備電池是否缺電，注意翻斗內部清潔等等，只要設備運行正常就不會出現缺測、漏測現象，通過維護和簡單調試，完全可以保證資料質量精度。從2006年起，通化地區已有18處雨量站點觀測資料（6-9月）直接應用于整編，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型固態存儲雨量器觀測數據分析》,《水文》,2004年4月

2、 《降水量觀測規范》SL21-90，水利電力出版社，1990

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