某地區遙測存儲雨量和人工觀測降雨量資料對比分析

關麗娜

（伊犁水文勘測局，新疆 伊寧 835000）

1 測站基本情況

文章所選取的該地區典型雨量站覆蓋面廣且代表性強。各個雨量站均在同一個觀測場內設置與安裝遙測雨量計、自記雨量計、固態存儲雨量計及人工雨量計，觀測場地設置及雨量計安裝均按照《降雨觀測規范》進行。水文降雨觀測資料存儲與記錄必將向遙測存儲發展，遙測存儲也正在逐步取代人工觀測記錄的方式，該地區目前有22站使用遙測存儲雨量計，通過分析遙測存儲雨量計的使用以及與人工觀測降雨量進行對比可知，遙測存儲雨量計精度更高，能在很大程度上減輕人工雨量觀測的工作強度，推動區域降雨水文觀測存儲的現代化程度和自動報訊的實現。

2 對比觀測數據分析

2.1 日降雨量統計分析

對日降雨量合格程度主要通過絕對誤差及相對誤差進行評價，《降雨觀測規范》所規定的儀器分辨率0.50 mm的雨量觀測精度概括如下：

自身雨量不足12.50 mm情況下，所允許誤差在δ±0.50 mm范圍；自身雨量超過12.50 mm 時，所允許觀測精度誤差在δ±4 mm范圍，誤差δ按下式計算：

式中：W遙——遙測存儲雨量（mm）；W人——人工觀測雨量（mm）。

該地區22 個測站日降雨量統計的985 d 內在所規定誤差范圍內的天數為756 d，合格率達78.40%，其中有146 d降雨量在12.50 mm 以上，相對誤差合格的天數為99 d，合格率達62.30%，8月24日出現。有739 d降雨量不足12.50 mm，相對誤差合格天數717 d，合格率93.40%，7月10日出現。上述結果表明，遙測存儲雨量和人工觀測雨量相比并未表現出明顯的系統性偏差。

2.2 旬降雨量統計分析

對該地區流域22個測站7-9月汛期遙測存儲雨量計所觀測得到的旬降雨量資料進行統計，統計旬數共240 個。雨量達12.5 mm以上的旬有168個，相對誤差統計結果顯示，合格旬數達125個，合格率66.70%，于8月24日出現。雨量不足12.50 mm的旬有173個，絕對誤差合格率達87.50%，于7月10日出現。

2.3 月降雨量分析

對該地區流域22個測站7-9月汛期遙測存儲雨量計所觀測得到的月降雨量資料進行統計，統計月數共121個。雨量達12.5 mm 以上的月有64 個，相對誤差統計結果顯示，合格月達58個，合格率92.70%，8月24日出現。雨量不足12.50 mm的月有29個，絕對誤差合格月有27個，合格率達93.50%，最大絕對誤差值-3.10 mm于7月10日出現。

2.4 場次降雨量對比分析

按照所在地區局站網處所規定的雨洪配套時段進行場次降雨劃分，該地區流域22個測站每站選取5場降雨過程，共計110場次，合格場次計93場，合格率達84.55%。以7月10日降雨進行年度最大降雨場次誤差的計算，遙測存儲雨量113.40 mm，人工觀測雨量120.20 mm。計算得年內最大降雨場次誤差絕對值6.80，相對值-5.90%，并未達到《降雨觀測規范》所規定的±4%的要求。可見，存儲固態雨量計的觀測值大于人工觀測雨量。

2.5 降雨天數對比分析

遙測存儲雨量與人工觀測雨量降雨天數用微量降雨天數表示，流域22 個測站中僅一個測站兩種方法觀測雨量天數相同，其余測站遙測存儲雨量觀測天數比人工觀測天數少。人工觀測雨量計采集儀分辨率在0.10～0.50 mm之間，遙測存儲雨量計分辨率為0.50 mm，如遇降雨小于0.50 mm，遙測固態存儲雨量計則難以準確反映觀測雨量值。

3 遙測存儲雨量和人工觀測降雨量誤差原因分析

經過上述分析可以看出，該地區不同流域各測站所處環境并不相同，水文氣象條件各異，這也是引起遙測存儲雨量和人工觀測雨量誤差的主要客觀因素，此外還包括以下方面：

人工觀測降雨量資料整編存在部分虹吸雨量計采集數據，由于虹吸雨量計與固態存儲雨量計之間存在一定的記錄誤差，容易導致采集記錄時間的差異，進而引起雨量記錄誤差的產生，隨著日分界降雨的增大，采集時間和記錄的誤差將隨之增大。在較大的降雨強度和雨量下，固態存儲雨量計翻斗雨量即使未達到0.50 mm，也會因降雨沖擊力的增加而加快翻轉速度，計流量及誤差必將隨之增大。

安裝調試固態存儲雨量計的過程中，如果左右兩側翻斗翻轉量設置不一致，則人工模擬降雨強度值和翻斗分辨率等方面必然存在較大的人為誤差。雨量計翻斗開關信號傳遞的準確度主要受到磁敏度開關與磁鋼距離、開關本身靈敏度、抗干擾能力等的影響。此外，翻斗中泥沙雜物的堆積也將引起翻斗計量誤差的產生。

雨量較小或臨近降雨始末階段，翻斗內雨量無法達到翻斗分辨率設計值，或者，降雨量由于蒸發、計入次日雨量等原因都將使次日雨量統計值偏大。人工觀測雨量桶承雨器內徑220 mm，比200 mm 的標準口徑大，所以雨量觀測值也超出0～0.60 mm范圍，增大了系統記錄值。

降雨觀測過程中如夾雜雪、雹等特殊氣象，則必然增大遙測存儲雨量誤差，此時可考慮人工觀測代替的方法控制誤差。如果遙測存儲雨量計和人工觀測雨量計安裝高度、位置分辨率等不同的話，也必將引起誤差。

4 結論與討論

4.1 主要結論

由文中比測試驗以及對比測數據的定量分析可知，部分測站觀測數據誤差較大，合格率并不理想。分析原因后發現，觀測數據誤差主要由承雨器、翻斗內存在大量泥沙雜物、儀器磁鋼吸合后無法立即釋放，以及吸合紊亂、雨量桶支架失穩導致承雨器左右搖擺，雨量散失。針對各測站遙測存儲雨量與人工觀測雨量所存在的誤差，必須加強雨量計的調試與試驗，在充分掌握地區降雨特性及儀器狀況的基礎上，不斷總結經驗，有效控制測量誤差。該地區各流域其余測站遙測雨量計觀測結果精確率較高，遙測雨量計對于該地區降雨觀測較為適用，且誤差合乎要求。

4.2 討論

遙測存儲雨量計屬于降雨量數據自動采集、固態化存儲、數據處理的新型雨量測驗儀器，該地區流域許多測站已經比測應用，操作人員在儀器結構、作用原理、操作流程、維護保養等方面已經積累起豐富的經驗，根據多年的比測資料來看，尤其對于雨量大、固體降雨量稀少的測站遙測存儲雨量計觀測結果具有較高精度，達到設計規范的同時使用條件也已十分成熟。可以說，當前水文信息采集、收集、處理、傳輸、測報等方面現代化技術的發展及應用范圍的擴大，水文事業必將面臨現代化。

為進一步提升該地區流域各測站遙測存儲雨量精度，應強化以下方面：繼續保留部分人工觀測雨量測站比測的同時，便于遙測存儲資料的整編及質量評價。通過分析和對比遙測存儲雨量和人工觀測雨量資料，充分了解各測站雨量資料比測潛在問題，不斷總結經驗，提升水文信息比測的可靠性與及時性。

為加強降雨量與蒸發量觀測的對比分析，最好使用分辨率0.20 mm的遙測存儲雨量計，由于其傳感器結構比人工觀測雨量計更加合理、材料更先進，且隨降隨測，所以能有效減少蒸發對降雨量損失的增加作用。此外，雨量傳感器上翻斗和匯集漏斗對不同降雨強度下的雨量具有一定的集聚作用，最終接近固定雨量值，在匯集漏斗節流管的輔助性作用下，自然降雨的強度經調節后更加均勻，由此所造成的測量誤差也大大減小。虹吸式雨量計因虹吸次數過頻而可能增加的誤差及其自記誤差均能得到有效緩解。