提高遙測雨量計量測精度的對策措施

【摘要】YDH-1S遙測終端是中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建設采用的新型儀器。其設計采用單板結構，運用新器件、新技術和新工藝，是配套多串口、多信道、多工作制式及功能按鍵并顯示屏，加固態(tài)存儲器的遙測終端機。具有結構緊湊，可靠性高，操作方便，管護簡單等特點，能適應各種工作環(huán)境和不同層次人員使用要求，實現多信息源水文數據采集和多信道水文數據傳輸。

【關鍵詞】水文監(jiān)測；遙測雨量計；量測精度；措施優(yōu)化

引言

2012年青海省中小河流水文監(jiān)測系統(tǒng)建設項目集中新建和改建使用YDH-IS遙測終端，全面替換原有水文站和群眾雨量站采用的固態(tài)存儲雨量計。西寧水文分局所屬基本水文站共安裝13套該型號遙測雨量計。其內置的各類參數和固態(tài)存儲器的水文數據，可與翻斗式遙測雨量計連接?；竟ぷ髟硎牵航涤陼r，翻斗式雨量計的承雨口承接降水，經引水管導入翻斗，當降雨量達到雨量計的翻斗容量時，翻斗翻轉，帶動磁鋼翻轉，觸發(fā)干簧管開關，產生一個脈沖信號送入數據采集器，采集器接受脈沖信號進行累計。當一個采樣周期（5分鐘）結束時，自動喚醒采集器，按照采樣周期的累積雨量和發(fā)生日期、時間，按軟件預定的格式，存入固態(tài)RAM中，如此不斷重復，從而達到連續(xù)不斷、長期穩(wěn)定的測量、記錄降水過程的目的，并具有現場實現筆記本電腦下載或通過GPS衛(wèi)星通道異地遠程下載功能。本文旨在通過對YDH-IS遙測終端運行幾年來測量數據與原用虹吸式自記雨量計觀測資料分析比對，研究找出兩者量測數據存在誤差的原因，并提出優(yōu)化設計和維護保養(yǎng)的方法措施，為提高遙測雨量計量測精度提供建議和依據。

一、遙測雨量計的調試和使用

西寧水文分局所屬基本水文站共安裝13套遙測雨量計，其中：海晏、湟源、西納川、橋頭、黑林、南川河口6站安裝分辨率為0.1mm融雪型翻斗式雨量計；牛場、朝陽、西寧、傅家寨、青石嘴、尕日得、董家莊7站安裝分辨率為0.1mm翻斗式雨量計。2015年4月中旬，分局對轄屬所有雨量站進行檢查、清洗、調試、實施滴水試驗。期間，對個別站故障電池及時更換，對桿式雨量計水準泡精確調校，對個別因非汛期未使用雨量計不銹鋼翻斗與塑料調校旋鈕粘連做人工分離。10月上旬數據采集完成后，對設備進行全面清洗并封裝保養(yǎng)。

二、測試數據的選用和比對

筆者對安裝投入使用、且運行正常的11個分辨率均為0.1mm的翻斗式雨量計與虹吸式雨量計基站2015年的兩種設備觀測數據資料做了比對分析。這11個水文站分布在湟水流域，各測站遙測翻斗式雨量計與虹吸式自記雨量計均安裝在同一觀測場內，觀測場地符合SL21—90《降水觀測規(guī)范》或SL21—2006《降水觀測規(guī)范》要求。其中6個采用融雪型翻斗式雨量計的水文站，觀測時間為1～12月；汛期采用虹吸式自記雨量計觀測數據對比分析，非汛期采用人工雨量筒觀測數據對比分析。其他7個采用翻斗式雨量計的水文站觀測時間為5～9月，和同期的虹吸式自記雨量計觀測數據對比分析，當各站出現固體降水時，采用人工觀測值參加統(tǒng)計分析。所有數據符合SL21—90《降水觀測規(guī)范》或SL21—2006《降水觀測規(guī)范》測量精度要求，資料真實可靠。

分析過程中，以虹吸式自記雨量計記錄雨量作為真值，遙測翻斗雨量計記錄雨量作為新儀器記錄試驗雨量，用絕對、相對誤差來評價降水量的合格率。通過對11個站日降水量共819天的統(tǒng)計數據比對分析，在誤差范圍內的有629天，其中降水量小于或等于10mm的合格天數為596天，合格率80.65%，降水量大于10mm的天數為33天，合格率35.87%；總合格率76.80%，最高合格率為93.44%；最低合格率為53.95%。綜合分析認為，11個站遙測式雨量計運行數據穩(wěn)定，故障率低，安全性好，但測得數據只有部分達標，數據合格率不理想，未能達到預期效果。

三、產生量測誤差的原因分析

1、遙測翻斗式雨量計與虹吸式自記雨量計之間存在走時誤差，造成兩套儀器采集時間不一致，導致記錄的日雨量存在差異，特別是日分界降雨越大，差異越大。主要原因是水文站每日8時校核存在誤差，這在今后觀測虹吸式自記雨量計時要特別注意，及時校核時間并予以校正。

2、由于精度要求高，對觀測平臺精確度要求更高，其基座是否水平會影響左右翻斗平衡，對雨量記錄影響較大。必須定期檢查雨量計水準泡并及時調校，確?；?。

3、融雪型雨量計使用過程中存在干燒現象，致使測得數據值偏低，翻斗內的沉積泥沙清除不及時，影響翻斗計量精度。

4、降水較小或臨近降雨結束時，翻斗內的雨量達不到翻斗的分辨率，降水量或被蒸發(fā)、或被計入下次降水量，致使當日降水量偏小、下次降水量偏大。

5、兩種儀器安裝高度、位置不同，也會引起一定誤差。

四、提高量測精度的對策措施

1、了解掌握當地測站的降雨特性，多做滴水試驗，進行滴水比測試驗時，合理控制給水強度，使之盡量接近測站地實際降雨強度。測量操作時，既要比測儲水瓶的水量，也要比測采集器的記錄量，二者兼顧。

2、加強管理，定期維護，及時檢測電池電壓，勤于保養(yǎng)承雨器、注意翻斗內部清潔，每月至少清洗一次，清洗完后必需檢查和調平基座水準氣泡。

3、為避免左右翻斗翻轉量不一致，要隨時調校翻斗的靈敏度，使之與當地的降雨情況相適應，最大限度提高觀測精度，努力使之符合規(guī)范要求。

4、認真做好每次的儀器安置工作和清洗滴水比測試驗記錄，以保證設備運行正常，杜絕缺測、漏測現象，保證資料質量精準可靠，提高水文監(jiān)測水平。

5、加強人員培訓，提高操作技能，減少人為誤差。對不銹鋼翻斗與塑料調校旋鈕個別出現粘連現象，應充分考慮高原晝夜溫差大，塑料老化風化嚴重等實際情況，對塑料調校旋鈕用材進行合理改進，消除發(fā)生粘連現象。

參考文獻：

[1] 姚永熙.水文儀器與水利水文自動化[M].南京：河海大學出版社，2012.

[2] 王文寶.淺談大理水文自動測報系統(tǒng)的日常管理和維護[J].云南水利水電，2013（2）

作者簡介：宋勇，男，1973年11月生，陜西人，現供職于青海省水文水資源勘測局西寧分局，技師，現任董家莊水文站站長，長期從事水文勘測及水文與水資源研究工作。