降蒸一體化自動監測系統在梧州（四）站的應用分析

秦釗林，李子星，李創生

（梧州市水文水資源局，廣西 梧州 543001）

降蒸一體化自動監測系統在梧州（四）站的應用分析

秦釗林，李子星，李創生

（梧州市水文水資源局，廣西 梧州 543001）

簡述FFZ-01Z型數字水面蒸發站組成及工作原理，通過對梧州水文站2012年1～12月采用該設備自動觀測與人工觀測數據的對比分析，結果：測驗成果符合相關規范要求，值得推廣使用。

FFZ-01Z型數字水面蒸發站；降水量；降蒸一體化；應用

1 地理概況

梧州水文站位于梧州市東郊南岸，地理位置為東經111°20′，北緯23°28′，是珠江流域西江水系西江干流的重要控制站，集水面積327 006km2，占西江流域集水面積的94.6％，廣西境內85％的徑流量經此進入廣東境內，素有“珠江咽喉”之稱。1900年1月由原梧州海關設立，同時開始觀測水位，1915年開始流量測驗，1941年開始電報報汛和泥沙測驗，經過不斷發展，現已成為具備開展水位、流量、含沙量、降水、蒸發、水溫、岸溫、水質和墑情等測驗項目齊全的國家重要水文站、國家重點報汛站和水利部重點水質監測站。雖然站址幾經變遷，但資料保持連續完整，是西江干流上水文資料系列最長的水文站之一，為國民經濟發展規劃、城鎮建設、水利航運、道路交通、環保、測繪以及水資源規劃合理開發、優化配置、保護等提供科學水文數據，為梧州市及西江下游各級政府的防汛抗旱工作提供水文情報及預報。

2 FFZ-01Z型數字水面蒸發站組成及工作原理

2.1 蒸發站組成

梧州水文站使用FFZ-01Z型數字水面蒸發站（以下稱水面蒸發站），其由FFZ-01型數字水面蒸發傳感器（以下稱蒸發計）、JFZ-01型數字雨量傳感器（以下稱雨量計）、溢流傳感器（以下稱溢流桶）、自動補水裝置、采集控制器（以下稱采集器）、上位機系統、電源保證系統7大部分組成（見圖1、2）。

2.2 水面蒸發站工作原理

依據《水面蒸發觀測規范》[1]和《地面氣象觀測規范》[2]規定，水面蒸發站蒸發量的計算公式為：

式中：QF——水面蒸發量，當其為負值時記為0.0，mm；

Wt——測量時刻（t）的蒸發桶水位，mm；

W0——起算時刻的蒸發桶水位，mm；

Wt、W0——由FFZ-01型數字水面蒸發計自動測量；

Qj——被測時段內的降水量，由JFZ-01型數字雨量計提供，mm；

Qy——被測時段內的溢流量，Qy值由溢流桶自動測量，mm。

無降水時，當靜水桶水位達到約定值（水位標志線以下10mm）時，釆集器會在觀測日分界時刻（水文日分界時刻是8：00，氣象日分界時刻是20：00）發命令給蒸發計中的電氣控制裝置啟動補水裝置內的補水泵（潛水泵）抽水經通水管對蒸發桶、水圈補水，使蒸發桶水位恢復至水位標志線高度，然后，以補水后的高度作為起測點，測量下一時段的蒸發量。補水桶與自來水管連通，由浮球閥控制補水桶的水位以保證補水水源。

有降水時，當靜水桶水位達到約定值（水位標志線以上10mm）時，釆集器會發命令給溢流桶中的電氣控制裝置啟動溢流室內的進水泵把蒸發桶的水抽到排水桶中，當排水桶的水位達到預定水位時，進水泵停止抽水，待排水桶內的水位穩定之后，電氣控制裝置檢測排水桶內的當前水位并通過系統內部RS-485通訊總線發送給采集器，采集器把接受到的當前水位與之前記憶的溢流開始水位進行綜合計算得到蒸發桶溢流量。每次檢測溢流量之后，溢流桶電氣控制裝置啟動排水桶內的排水泵，將排水桶內的水排出，為下次溢流做準備。同時蒸發計也在測量蒸發桶水位，當蒸發器水位達到水位標志線時，釆集器會發命令給電氣控制裝置停止溢流進水泵工作，以保證蒸發桶水位在正常范圍。

圖1 FFZ-01Z型數字式水面蒸發站平面位置圖（單位：cm）

圖2 FFZ-01Z型數字式水面蒸發站立面展開圖（單位：cm）

3 自動觀測與人工觀測比測成果分析

梧州水文站于2010年5月中旬開始安裝FFZ-01Z型數字水面蒸發站，同年6月開始試運行并開始進行自動與人工對比觀測，但由于應用軟件、防雷設施不到位、自動水泵、釆集器主板故障、使用熟練度等原因，比測數據連續性欠佳，直到2011年下半年系統運行較為正常，所以選取連續性好、數據齊全的2012年對比觀測資料進行分析，蒸發量數據以日蒸發量為基礎進行分析。

人工觀測蒸發量的計算公式為：

式中：Q人F——人工觀測水面蒸發量，當其為負值時記為0.0，mm；

W人t——人工觀測測量時刻（t）的蒸發桶水位，mm；

W人0——人工觀測起算時刻的蒸發桶水位，mm；

Q人j——被測時段內人工觀測的降水量，mm；

Q人y——被測時段內人工觀測的溢流量，mm；

0.869——蒸發量換算系數，即：蒸發桶器口面積/（蒸發桶器口面積+靜水桶器口面積）≈0.869；在冰期或只進行人工觀測時，如果關閉蒸發桶與靜水桶間連通的閥門，則換算系數為1.0。

本次人工觀測的降水量、溢流量分別釆用雨量計、溢流桶自動測量數據。自動觀測與人工觀測比測日蒸發量誤差分析成果見表1，自動觀測與人工觀測比測月蒸發量誤差分析成果見表2。

表1 梧州站2012年ZFZ-01數字式自動與人工比測日蒸發量誤差統計表

由表1可知，2012年1至12月自動與人工比測日蒸發量，誤差≤±0.2mm達74.8％；誤差≤±0.4mm達91.2％，誤差≤±0.6mm達98.4％誤差≥±0.8mm只占了1.4％，最大日蒸發量誤差為1.0mm。

由表2可知，2012年1至12月自動觀測與人工觀測比測月蒸發量誤差分析，月蒸發量平均誤差-0.17mm，月最大值最大誤差1.5mm；月最大值平均誤差0.0mm，月最小值最大誤差0.4mm，月最小值平均誤差0.0mm，年蒸發量誤差-2.0mm，人工與自動值相比誤差僅為0.01％。

表2 自動觀測與人工觀測比測月蒸發量誤差分析成果表mm

4 結論

從上述比測成果誤差分析可得出：ZFZ-01型數字式水面蒸發自動觀測系統觀測的蒸發量與人工觀測的蒸發量誤差在規范要求以內，符合《水面蒸發觀測規范》[1]和《地面氣象觀測規范》[2]相關要求，觀測數據真實可靠，可用于水文資料整編使用。

[1] SL630-2013，水面蒸發觀測規范[S].

[2]QX/T54-2007，地面氣象觀測規范（蒸發觀測）[S].

（責任編輯：周 群）

Application of precipitation and evaporation integrated automatic monitoring system at No.4 Wuzhou hydrological station

QIN Zhao-lin,LI Zi-xing,LI Chuang-sheng
（Hydrology and Water Resources Bureau of Wuzhou,Wuzhou 5430001,China）

A brief introduction was made on the composition and working principle of FFZ-01Z type digital water surface evaporation measurement station.This device was applied at Wuzhou hydrological station from January to December of 2012.The observation data out of this automatic measuring device were compared with that of artificial observation,showing this device could provide measuring data in conformity with specifications and should be popularized.

FFZ-01Z type digital water surface evaporation measurement station;precipitation;integrated measurement of precipitation and evaporation;application

P332.1；P332.2

B

1003-1510（2016）04-004-03

2016-01-09

秦釗林（1970-），男，廣西藤縣人，梧州市水文水資源局工程師，學士，從事水文測報及分析計算。