孫貴萍,巨蘭香

（青海省水文水資源勘測局格爾木分局， 青海 格爾木市 816000）

自動傳感雨量器與虹吸式雨量計(jì)對比分析

孫貴萍,巨蘭香

（青海省水文水資源勘測局格爾木分局， 青海 格爾木市 816000）

文中在對有水文監(jiān)測系統(tǒng)自動傳感雨量器與虹吸自記雨量計(jì)，平行觀測的格爾木（四）站資料進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，分析了影響兩者誤差的因素，并根據(jù)水文監(jiān)測系統(tǒng)雨量器使用中存在的問題,提出了解決的方法。

中小河流；監(jiān)測系統(tǒng)；自動傳感；虹吸式；雨量計(jì)

1 基本情況

2012 年，國家中小河流項(xiàng)目中對格爾木（四）站改建雨量站并安裝筒式雨量計(jì)，其數(shù)據(jù)傳輸方式為 GSM/GPRS 傳輸。測站站號：01228220，中心IP：111.12.206.78，中心站短信卡號：14797519862，測站卡號：14797003127。主要設(shè)備：20W 太陽能電池板一塊（實(shí)測電壓為 18.6V）、JDZ01A 翻斗雨量計(jì)一臺、YDH－1 型遙測終端機(jī)一部，采用 GSM/ GPRS 傳輸方式、38AH 蓄電池一塊（實(shí)測電壓為12.9V）、以及機(jī)箱等配件。

2 工作原理對比

2.1 虹吸式雨量計(jì)工作原理

虹吸式雨量計(jì)可連續(xù)記錄降水量和降水時(shí)間，當(dāng)雨水經(jīng)過漏斗導(dǎo)入量筒后，量筒內(nèi)的浮子將隨水位升高而上浮帶動自給筆在自給紙上畫出水位上升的曲線，當(dāng)兩桶內(nèi)的水位達(dá)到 10mm 時(shí)，借助虹吸管迅速將水排除，筆尖回歸零位后重新記錄。自給鐘給出時(shí)間降水量隨時(shí)間累計(jì)的過程。

2.2 自動傳感雨量器工作原理

自動傳感雨量計(jì)由雨量傳感器和相應(yīng)的記錄儀器組成，雨量傳感器由承雨器組件和計(jì)量組件兩部分組成，承雨器組件為采集、承接降雨之用；計(jì)量組件的主要作用是對降雨量進(jìn)行計(jì)量。計(jì)量過程為：承雨器承接的雨量經(jīng)漏嘴匯集到漏斗內(nèi)，再通過滴嘴滴落到處于上斗的翻斗里。當(dāng)翻斗內(nèi)的雨量達(dá)到 6.28mL 時(shí)翻斗翻轉(zhuǎn)一次，在翻斗翻轉(zhuǎn)過程中，磁鋼接近干簧管，其磁場激勵干簧管中的簧片，兩簧片分別被磁化為 N、S 極，異性相吸，開關(guān)閉合，電路瞬間導(dǎo)通，完成將一個(gè)單元降雨量（0.2m）的轉(zhuǎn)換和信號輸出工作。同時(shí)，原先翻斗部件的下斗則上升，轉(zhuǎn)換為上斗，重復(fù)上述動作，可不間斷地循環(huán)計(jì)量降雨量。

3 儀器觀測資料對比分析

資料的選用，選取 2013 年汛期（5 月 1 日至 9月30日）的觀測資料進(jìn)行對比分析。在歷時(shí) 5個(gè)月的觀測過程中，經(jīng)統(tǒng)計(jì)降雨日數(shù)為 21 日，見表 1。

3.1 自動傳感雨量器與虹吸式自記雨量計(jì)對比分析

按照降水量規(guī)范規(guī)定，降水量小于 10mm，虹吸式自記雨量計(jì)與自動傳感雨量器的絕對誤差小于±0.4mm，合格。降水量大于 10mm，虹吸式自記雨量計(jì)與自傳動傳感雨量器的相對誤差小于± 4%，合格。該站 5 月至 9 月降水 21 日，18 天合格，合格率為 85.7%。

3.2 資料回傳率分析表

根據(jù)格爾木（四）站中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)與自動傳感雨量器獲得數(shù)據(jù)對比分析，可知：格爾木（四）站降水日數(shù) 21d，回傳 15d，回傳率為71.4%。通過對回傳出現(xiàn)故障的分析，通過監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)這幾日的電壓都不符合工作要求的電壓。

4 結(jié)語

通過對比分析得出以下結(jié)論：

虹吸式雨量計(jì)性能可靠，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，可記錄全天的降雨過程，但需要有人值守，人工記錄觀測數(shù)據(jù)，不能用于無人值守的站點(diǎn)。

表1 格爾木（四）站自動傳感雨量器與虹吸式自記雨量計(jì)對比分析表

表2 格爾木（四）站降水總量對比分析表

表3 格爾木（四）站降水日數(shù)對比分析表

自動傳感雨量器能夠滿足監(jiān)測規(guī)范要求，技術(shù)性能滿足降水量觀測規(guī)范和水情自動測報(bào)系統(tǒng)對遙測雨量計(jì)的要求?？稍O(shè)置在無人值守站，自動記錄觀測數(shù)據(jù)。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)和使用，便于推廣，性能穩(wěn)定，可比較穩(wěn)定的長期工作，數(shù)據(jù)采集及資料整編容易，其記錄數(shù)據(jù)可直接通過轉(zhuǎn)化后，在南方片生成成果。彌補(bǔ)了虹吸式雨量計(jì)的缺陷，解決了降雨量觀測數(shù)據(jù)的傳輸問題，通過資料的對比分析，由于受氣候條件和通訊設(shè)備的影響，出現(xiàn)故障的幾率比較高，誤差比較大。在格爾木地區(qū)其觀測精度也受到影響。通過降水日數(shù)的對比分析，在一年的使用過程中發(fā)現(xiàn)，故障率比較高，主要是由于格爾木地區(qū)風(fēng)沙較大，造成翻斗翻動，造成誤記錄，導(dǎo)致降水日數(shù)比實(shí)際日數(shù)偏多。通過降水總量的對比和回傳率的對比發(fā)現(xiàn)，自動傳感雨量數(shù)據(jù)采集和傳輸也存在不穩(wěn)定的現(xiàn)象。在儀器安裝時(shí)應(yīng)按安裝說明書所規(guī)定各項(xiàng)條件做符合性測試，選擇具備合適安裝條件的站點(diǎn)進(jìn)行安裝，以保證儀器良好運(yùn)行，防止出現(xiàn)誤記錄、數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象。在日常使用過程中還應(yīng)做好對儀器的檢查、維護(hù)和清洗保養(yǎng)。

由于收集的觀測資料比較少，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間比較短，通過對比自動傳感雨量器在格爾木地區(qū)實(shí)際應(yīng)用效果不是很好，合格率較低。還有待進(jìn)一步的對比觀測和分析。

TV123

B

1002－0624（2014）08－0036－02

2014-04-15