三河闸水文站JDZ05-1型翻斗式雨量计比测分析

柳 斌，龙 俊，陈江云

（江苏省洪泽湖水利工程管理处，江苏 淮安 223100）

1 测站基本情况

三河闸水文站位于江苏省盱眙县境内，是洪泽湖周边地区具有代表性的降水、蒸发观测站点，始建于1918 年，设站初期只有降雨量观测项目，1950年增设水面蒸发量观测项目。该站原址在中渡，1954年搬迁至三河闸管理处院内。近百年来，该站采集了大量的科学数据，在淮河流域的防汛抗旱、水文预报、工程管理、规划设计、水资源评价、生态环境保护、航运等方面发挥着巨大作用，也见证了淮河流域人民与洪水抗争的光辉历史[1]。

目前该站降水、蒸发主要观测仪器有20 cmJQR01标准式雨量计一套，20 cmJDZ05-1型翻斗式遥测雨量计一套，E601玻璃钢蒸发皿一套。降雨量观测有人工、遥测两种方法，蒸发量观测以人工观测为主。

2 JDZ05-1型翻斗式雨量计工作原理

JDZ05-1型翻斗式雨量计由承雨器部件和计量部件等组成，如图1 所示。承雨口采用国际标准口径Φ200 mm。计量组件是一个翻斗式机械双稳态秤重机构，其功能是将以毫米计的降雨深度转换为信号输出。雨水由上端的承水口进入承水器，落入接水漏斗，经漏斗口流入翻斗，当积水量达到一定高度（此型号仪器为0.5 mm）时，翻斗失去平衡翻倒。而每一次翻斗倾倒，都使翻斗上的磁钢接近干簧管，磁钢磁场激励干簧管中的簧片，两簧片分别被磁化成N、S极，异性相吸，导致开关闭合，电路导通，完成一个降雨数据的转换和信号输出工作，如此往复即可将降雨过程测量下来[2、3]。

图1 翻斗式雨量计结构图

3 观测资料对比及分析

JDZ05-1型翻斗式雨量计在全国水文测站中使用较多，其稳定性、可靠性得到水文工作人员的认可。但在长期的使用中，也暴露出JDZ05-1型翻斗式雨量计一些缺点，如其最小分辨率为0.5 mm，无法记录更小降雨量；在暴雨等雨强大的时候，翻斗翻转过程中会造成雨量损失；在降雪或冰雹天气，翻斗式雨量计无法及时准确记录数据等。

本文选用2017 年三河闸水文站全年人工降雨量与JDZ05-1 型翻斗式雨量计遥测雨量进行对比分析。2017年全年降雨106 d，其中1月31日、2月7日、2 月8 日降雪量，以人工观测为准校核遥测雨量，对比分析表见表1。

表1 三河闸水文站2017年遥测降雨量数据与人工数据对比表 mm

3.1 遥测无数据，人工有数据

三河闸水文站在2017 年共出现13 d 遥测数据为0 而人工观测有降雨数据的情况，占全年降雨天数的12%，其中人工观测降雨最大数据为8 月9 日0.5 mm，人工观测降雨最小数据为0.2 mm，出现这种情况的原因是翻斗式雨量计的最小分辨率为0.5 mm，当降雨量大于0.5 mm时，翻斗才会翻动并记录数据。

3.2 遥测数据小于人工数据

2017年遥测数据小于人工数据的天数有62 d，占到全年降雨天数的58%。出现这种情况的原因主要有以下几点：

（1）强降雨时由于雨强较大，翻斗翻转频率较快，在翻转的时候有部分雨水溢出，或翻斗在翻转过程中有雨水流下而未进入翻斗，从而导致此部分降雨量没有被记录。其中以8 月19 日为例，8 月19日14:00降雨量为23.5 mm，单日人工观测雨量比遥测数据多1.5 mm。

（2）降雨量未达到翻斗式雨量器的最小分辨率，降雨量不足0.5 mm，未使翻斗翻转，从而没被记录，这部分降雨量最终在漏斗中蒸发损失，遥测数据小于人工观测数据基本上是这种原因造成的。

（3）人工观测存在误差，将降雨量倒入量筒中读数时，观测人员视线高于量筒中凹液面，如图2（a）所示，从而导致人工观测数据偏大。

图2 量筒读数

3.3 遥测数据大于人工数据

2017 年出现15 d 遥测数据大于人工数据的情况，占全年降雨天数的14%。出现这种情况主要有两种原因：

（1）降雨量残留。短期内的连续两次降雨，上一次降雨在雨量计翻斗中有残留，这部分残留降雨量加上第二次降雨量大于人工观测的日降雨量。例如6 月4 日人工观测降雨量为0.2 mm，未达到翻斗式雨量计最小分辨率0.5 mm，这部分降雨量残留在翻斗中，6 月5 日人工观测降雨量30.4 mm，而翻斗式雨量计记录数据为30.5 mm，遥测数据大于人工观测数据，就是因为翻斗式雨量计累计了6 月4日残留的部分降雨量，这种情况在多天连续降雨中较为常见。

（2）人工观测误差。在人工读取量筒中降雨量数据时可能出现图2（b）所示的读取姿势，从而导致人工观测降雨量偏小。例如3月30日，人工观测降雨量2.9 mm，翻斗式雨量计记录数据为3.0 mm，极有可能就是这种原因导致的。

3.4 遥测数据等于人工数据

这种情况在2017 年共出现16 d，其中1 月31日、2 月7 日、2 月8 日为降雪量，采用人工报汛代替遥测数据，剩余13 d 中，日降雨量均未超过10 mm，最大降雨量为7 月1 日7 mm，最小降雨量为0.5 mm。因此，可以看出只有在降雨量较小，且降雨量为0.5 mm的整数倍时，才会出现遥测数据等于人工数据的情况。

4 观测注意事项

因此，为获得更加准确及时的水文数据，在日常使用中，测站人员需要做到以下几点：

（1）按时观测。每日08：00观测人员应按时观测降雨量并查看翻斗式雨量计遥测数据，发现问题应及时查找原因，确保降雨量数据的准确性。

（2）及时清理。在日常使用JDZ05-1翻斗式雨量计过程中，为避免杂物在降雨过程中影响降雨量的准确性和及时性，应及时清理雨量计过滤网、漏斗、翻斗、滴嘴、滴针上的杂物。

（3）定期检查。三河闸水文站工作制度要求每周应对雨量计进行检查，检查内容包括器口水平、器身稳定、内外洁净、通信畅通、蓄电池充放电正常等，确保降雨量数据的稳定性和可靠性。

5 结语

JDZ05-1 型雨量传感器可以省时省力及时准确传输雨量数据，有利于实现水文数据遥测自动化，实用于水文站和无人驻守的遥测雨量站；但在长期的使用中，也暴露出如分辨率低、短时暴雨雨量大以及降雪或冰雹天气等导致的记录数据不准确等缺点。与人工观测对比，观测人员不仅要看到遥测资料的异常，还要善于从异常值中及时发现原因，消除产生误差的因素，规范观测，提高观测的准确性。