雨量自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的應(yīng)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?yàn)檠芯繀^(qū)，對(duì)研究區(qū)內(nèi)19處雨量自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)和虹吸式雨量計(jì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究。在對(duì)大量的原始比測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、匯總、整理的基礎(chǔ)上，借助SPSS20.0、水文助手、南方片水文資料整編等軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了誤差和可靠性研究。結(jié)果表明：①在0～4 mm/min降雨強(qiáng)度范圍內(nèi)，雨量測(cè)報(bào)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)月、年統(tǒng)計(jì)翻斗計(jì)量誤差沒(méi)有超過(guò)±4%，基本滿足山洪預(yù)警監(jiān)測(cè)精度要求，部分人工委托雨量站存在較多的不確定性，計(jì)量誤差超過(guò)±4%，不能直接進(jìn)行資料整編，還需經(jīng)過(guò)分析、修正才能應(yīng)用;②儀器的MTBF和MTTF均為335 d，其性能基本達(dá)到《水文自動(dòng)測(cè)報(bào)技術(shù)規(guī)范》的要求。

關(guān)鍵詞： 雨量站;自動(dòng)測(cè)報(bào);誤差分析;可靠性

中圖分類號(hào)：P414.9;P338?文獻(xiàn)標(biāo)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(jiān)測(cè)設(shè)施大多建于20世紀(jì)六七十年代，近年來(lái)設(shè)備嚴(yán)重老化，嚴(yán)重影響水文工作的時(shí)效性。2012年，甘肅省中小河流山洪水情預(yù)警系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)全面啟動(dòng)，雨量自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)在甘肅水文測(cè)報(bào)中得到了首次應(yīng)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(jiān)測(cè)儀器在2016年7—9月、2017年5—9月同步觀測(cè)的降水量數(shù)據(jù)，主要從自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)組成與功能、采集數(shù)據(jù)與格式轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和可靠性等方面對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行比測(cè)分析。

1?雨量站點(diǎn)分布

選取的雨量站主要分布在甘南、臨夏和定西地區(qū)的部分縣（鄉(xiāng)鎮(zhèn)），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(guān)、半陰坡、李家村、康樂(lè)、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(diǎn)分布見(jiàn)圖1。

2?雨量測(cè)報(bào)系統(tǒng)

雨量自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)是自動(dòng)收集、傳輸和處理水文雨量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳感器、通信設(shè)備和接收處理裝置的總稱，主要包括記錄傳輸系統(tǒng)（遙測(cè)站）和接收處理系統(tǒng)（集合轉(zhuǎn)發(fā)站、中繼站和中心站）。本文的傳輸系統(tǒng)遙測(cè)站為翻斗式雨量計(jì)（JDZ-0系列2單翻），核心部件RTU（Remote Terminal Unit，遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)）生產(chǎn)廠家為湖北一方科技發(fā)展有限責(zé)任公司，型號(hào)為AUTO Station YCA9900，可以通過(guò)手機(jī)實(shí)時(shí)遙測(cè);甘肅省中小河流水文監(jiān)測(cè)值守系統(tǒng)（B/S版）由天津市龍網(wǎng)科技發(fā)展有限公司開(kāi)發(fā)，接收處理中心系統(tǒng)采用遙測(cè)機(jī)終端加網(wǎng)頁(yè)版形式。

3?數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

依靠水文助手軟件（S16.08.02）進(jìn)行雨量數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換，主要分為4個(gè)步驟：①原始數(shù)據(jù)，打開(kāi)RTU，拔出U盤(pán)（降水量原始數(shù)據(jù)U盤(pán)），拷貝出 “本站站碼”下的雨量原始數(shù)據(jù)（拷貝完數(shù)據(jù)后，U盤(pán)繼續(xù)插入RTU插孔）;②打開(kāi)水文助手，依次點(diǎn)擊“水文工具”“雨量統(tǒng)計(jì)”“時(shí)間”，選“全年”或“逐月”，添加“測(cè)站編碼”，點(diǎn)擊“打開(kāi)”保存數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“統(tǒng)計(jì)”，最終顯示界面見(jiàn)圖2;③摘錄數(shù)據(jù)，從圖2顯示的結(jié)果界面上點(diǎn)擊“摘錄導(dǎo)出”數(shù)據(jù)，導(dǎo)出整編雨量格式POD數(shù)據(jù);④整編成果，導(dǎo)入數(shù)據(jù)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(jìn)行降水量相關(guān)報(bào)表項(xiàng)目計(jì)算。