合肥地區不同分辨率雨量器誤差分析

陳 虎

（作者單位：安徽省合肥水文水資源局 230031）

降水是水循環過程中最活躍的因子，是水量平衡三大要素之一，是水文學研究的一個重要課題。我國大部分地區一年內降水以雨水為主，雪僅占少部分，所以這里降水主要指降雨。降水常用幾個基本要素來表示，如降水量、降水歷時、降水強度、降水面積和暴雨中心等。在一定時段內，從大氣降落到地面的降水物在地平面上所積聚的水層深度稱為降水量，以mm計。降水持續的時間稱為降水歷時，以min、h或d計。單位時間的降水量稱為降水強度或雨率，以mm/min或mm/h計。降水籠罩的面積稱為降水面積，以km2計。暴雨量最大的點或局部較小區域稱為暴雨中心。

一、研究區概況

合肥市是安徽省省會，位于安徽省中部，地處江淮之間。氣候特點是季節更替時間較短，夏季雨量集中，短歷時大雨強降雨居多，受臺風影響較多。合肥市1962～2018年多年平均降水量為1016.7mm。降水時空分布不均，呈現汛期集中特征。降水量北小南大，降水量的時空、年際變化趨勢明顯。不同分辨率雨量器設置在大房郢水土保持坡面徑流專用站院內，水保實驗站位于合肥市廬陽區大楊鎮境內，為江淮丘陵崗地農田防護保土區和城市水土流失監測代表站。

本文根據大房郢水土保持坡面徑流專用站資料，系列為2016～2018年長春豐澤FDH-01、FDH-02、FDH-05、FDH-10雨量器降雨量資料，分析合肥地區不同分辨率降水量變化情況，根據不同降水強度因素進行分析，選擇出適合合肥地區（江淮地區）使用的分辨率的雨量器。

經計算分析4種（0.1mm、0.2mm、0.5mm、1.0mm）分辨率儀器，降水強度均在雨強0～4mm/min測量范圍內，符合降雨量觀測規范，因此數據均可用。

二、降水量的統計分析

1.月降水量比較分析

根據圖1中數據分析，在2016年8月～2018年12月間，有13個月表現為0.1mm分辨率與均值更接近，有10個月表現為0.5mm分辨率與均值更接近，且與均值的誤差都較小。

圖1 2016年8月～2018年12月不同分辨率月降雨量對比圖

圖2 2017～2018年不同分辨率年降雨量對比圖

圖3 大暴雨場次對比圖

圖4 暴雨、大雨、中雨、小雨場次對比圖

圖5 2016～2018年最大5min降雨量對比圖

表1 降雨等級表

2.年降水量比較分析

根據圖2中數據分析，2017～2018年間，0.1mm分辨率雨量器與0.5mm分辨率雨量器的年降水量與均值的誤差均較小，在1.5%以內；0.2mm和1.0mm分辨率雨量器的年降水量與均值的誤差均在4%以上。

3.時段降水量對比分析

根據2016年8月～2018年12月降水量數據，共摘錄78場次雨量。按照表1降雨等級表和降雨強度，分為大暴雨1場，暴雨11場，大雨18場，中雨31場，小雨17場，分別進行比較。比較成果見表1。

由圖3可以看出，雨強為大暴雨時，四種分辨率雨量器測得的降雨量與均值的誤差百分比分別為2.0%、9.8%、1.0%、6.8%，0.5mm分辨率的測量結果與均值的誤差最小。

當降雨量為0.1～100mm時，雨強為暴雨、大雨、中雨、小雨場次如圖4所示，0.5mm分辨率和0.1mm分辨率與均值的誤差都較小，均符合要求。0.2mm分辨率和1.0mm分辨率與均值的誤差較大，不適合。

4.最大5min降水量對比分析

由圖5可以看出，有16組數據顯示0.5mm分辨率更接近于均值。有10組數據顯示0.1mm分辨率更接近于均值，0.5mm分辨率與均值的誤差最小。

三、結論

通過2016年8月～2018年12月降水量數據分析，得出以下結論：

（1）四種分辨率雨量器均符合降雨量觀測規范要求，在江淮地區均適用。

（2）通過月雨量、年雨量比較，0.5mm和0.1mm分辨率雨量器測量結果與均值的誤差均很小。

（3）在不同雨強下比較，暴雨時0.5mm分辨率儀器誤差最小，0.1～100mm降 雨 等 級 下，0.5mm和0.1mm分辨率儀器與均值的誤差都很小，均符合要求。

（4）短歷時最大5min降水量比較，0.5mm分辨率儀器誤差最小。

綜上分析，在江淮地區，氣候條件多為短歷時降雨、多臺風降雨情況，在這種氣候條件下，0.5mm分辨率儀器為最優選擇，其次選擇0.1mm分辨率儀器；0.2mm和1.0mm分辨率儀器不適合在江淮地區使用■