雨量自動測報系統的應用與可靠性研究

魯秉曉 王漢卿 張春林 劉紅兵

摘?要：以黃河干流、洮河、大夏河流域為研究區，對研究區內19處雨量自動測報系統和虹吸式雨量計采集的數據進行分析研究。在對大量的原始比測數據進行分類、匯總、整理的基礎上，借助SPSS20.0、水文助手、南方片水文資料整編等軟件對數據進行了誤差和可靠性研究。結果表明：①在0～4 mm/min降雨強度范圍內，雨量測報系統采集的數據月、年統計翻斗計量誤差沒有超過±4%，基本滿足山洪預警監測精度要求，部分人工委托雨量站存在較多的不確定性，計量誤差超過±4%，不能直接進行資料整編，還需經過分析、修正才能應用;②儀器的MTBF和MTTF均為335 d，其性能基本達到《水文自動測報技術規范》的要求。

關鍵詞： 雨量站;自動測報;誤差分析;可靠性

中圖分類號：P414.9;P338?文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.02.034

Abstract：The data collected by the automatic rainfall measurement system and siphon rain gauge at 19 sites of the study area in the main Yellow River， Taohe River and Daxia River basins were analyzed and studied. On the basis of classifying， summarizing and sorting out a large number of original specific measurement data， the error and reliability of the data were studied with the help of software such as SPSS20.0， hydrologic assistant and hydrologic data integration of southern section. The results show that a） in the range of 0-4 mm/min rainfall intensity， rainfall telemetry system of statistical data collected by month and year of skip metering error value is no more than plus or minus 4%， basically meeting the requirement of the monitoring accuracy of mountain flood warning. Some rainfall stations entrusted manually exist several uncertainties， measurement error value is more than plus or minus 4%， which cannot be directly applied to data BGF. It can be used after analyzing and correcting and; b） the MTBF and MTTF of the instrument are 335 d， and its performance basically meets the requirements stipulated in the Technical Specification of Automatic Hydrological Measurement and Reporting.

Key words： rain station; automatic measurement; error analysis; reliability

甘肅省水文雨量監測設施大多建于20世紀六七十年代，近年來設備嚴重老化，嚴重影響水文工作的時效性。2012年，甘肅省中小河流山洪水情預警系統項目建設全面啟動，雨量自動測報系統在甘肅水文測報中得到了首次應用。筆者選取黃河干流、洮河、大夏河流域19處雨量代表站，采用兩種雨量監測儀器在2016年7—9月、2017年5—9月同步觀測的降水量數據，主要從自動測報系統組成與功能、采集數據與格式轉化、數據統計分析和可靠性等方面對該系統進行比測分析。

1?雨量站點分布

選取的雨量站主要分布在甘南、臨夏和定西地區的部分縣（鄉鎮），其中洮河流域14處、大夏河流域3處、黃河干流2處，分別為碌曲、下巴溝、多壩、岷縣、冶力關、半陰坡、李家村、康樂、慶坪、堯甸、康家集、臨洮、三甲集、紅旗、夏河、雙城、折橋、癿藏和鍋底灣。雨量站點分布見圖1。

2?雨量測報系統

雨量自動測報系統是自動收集、傳輸和處理水文雨量實時數據的傳感器、通信設備和接收處理裝置的總稱，主要包括記錄傳輸系統（遙測站）和接收處理系統（集合轉發站、中繼站和中心站）。本文的傳輸系統遙測站為翻斗式雨量計（JDZ-0系列2單翻），核心部件RTU（Remote Terminal Unit，遠程終端控制系統）生產廠家為湖北一方科技發展有限責任公司，型號為AUTO Station YCA9900，可以通過手機實時遙測;甘肅省中小河流水文監測值守系統（B/S版）由天津市龍網科技發展有限公司開發，接收處理中心系統采用遙測機終端加網頁版形式。

3?數據格式轉換

依靠水文助手軟件（S16.08.02）進行雨量數據的格式轉換，主要分為4個步驟：①原始數據，打開RTU，拔出U盤（降水量原始數據U盤），拷貝出 “本站站碼”下的雨量原始數據（拷貝完數據后，U盤繼續插入RTU插孔）;②打開水文助手，依次點擊“水文工具”“雨量統計”“時間”，選“全年”或“逐月”，添加“測站編碼”，點擊“打開”保存數據，點擊“統計”，最終顯示界面見圖2;③摘錄數據，從圖2顯示的結果界面上點擊“摘錄導出”數據，導出整編雨量格式POD數據;④整編成果，導入數據到南方片（2018年黃河流域水文資料整編都采用南方片）水文資料整編軟件2.0中，進行降水量相關報表項目計算。