关于虹吸式自记雨量计平头问题的探讨

王果立

摘 要：在河南省降水测验的工作中，虹吸式自记雨量计使用最为广泛，而自记雨量计记录线平头问题是降水过程中较常见也较复杂的问题，本文通过对平头问题的分析探讨，找出平头问题的原因和一系列处理方法，从而正确的解决这一疑难问题，对提高雨量测验的质量具有参考意义。

关键词：自记雨量计；平头订正；虹吸管

中图分类号：P332 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）06-0255-02

1 概述

虹吸式自记雨量计适用于气象站、水文站、农业、林业等有关部门用来连续自动记录液体降水量。在我省降水测验的工作中，虹吸式自记雨量计使用最为广泛，而虹吸式自记雨量计也具有节约能源、拥有完整的降水记录、不需人工守候、测验精度高等优点，但由于仪器本身和其他因素影响，难免会出现很多复杂问题，如延时观测、虹吸记录线倾斜、虹吸量不准、记录线平头等，使观测员无法得到准确的观测资料，而针对故障的分析和处理就显得尤为重要。下面就对降水测验中虹吸式自记雨量计经常出现的记录线平头的问题进行一番探讨。

2 平头问题的原因分析

虹吸式自记雨量计的记录线平头现象是指在降雨时，雨量计记录线的高度处在虹吸高度，却没有产生虹吸，把降水的渐升过程线划成了直线过程线的一种不真实的过程线。正常的降水虹吸过程中，当降水落到自记雨量计的盛雨器中后，降水经过小漏斗进入浮子室，浮子室中的浮子随着浮子室内的水位升高而升高，当浮子顶到浮子室顶盖时，浮子室内的降水就从虹吸管流入到储水瓶中。而由于北方风沙较大，雨水中常伴有泥沙，就会造成虹吸管和浮子室内存有脏物，脏物堵在虹吸管的转弯处，阻止浮子室中的水体从虹吸管虹吸出来，使浮子室内的水体在一定时间内处于平衡状态，同时会伴有虹吸管滴水的现象，这时浮子连接的记录笔也受到虹吸的控制处于平衡状态，随着时间的推移，记录笔在记载纸上划出的降水过程线就会是一条直线。这就是平头出现的原因。

虹吸式自记雨量计的平头问题，是较常出现的故障之一，也是很多观测员处理不好的疑难问题之一。由于处于平头状态，浮子室内水体不虹吸，在此过程中的降水会通过虹吸管滴落在储水瓶内，造成了虹吸量的不准确。通常观测员仅凭自记纸上记录线的降水记录获取查得量，然后按照经验擅自更改自然虹吸量，从而造成了日降水量出现误差。这两个问题都是降水测验中影响比较大的问题，降水测验和资料整编都会受到影响，所以应当对自记雨量计的平头问题加以重视，并完善处理。

3 平头问题的处理方法

3.1 针对虹吸式自记雨量计平头问题的调整、养护

在虹吸式自记雨量计使用过程中，常常由于受观测员责任心不强，仪器养护不到位及故障不能及时排除等影响，致使雨量计出现故障。我们要排除自记雨量计平头的故障问题，首先应当从日常的仪器维护抓起。在没有降雨时，可以对仪器进行维护清理。首先要定期清洗浮子室，一般是用肥皂水两个月一次进行清洗，风沙较大或飞尘较多的地区至少要一个月清洗一次。然后是虹吸管，虹吸管是个关键部件，一定要定期用肥皂水或其他洗涤剂反复进行清洗，特别是虹吸管弯曲部分一定要清洗干净，直至过水后管壁不附着水珠为止。一般一个月一次进行清洗，若是风沙较大或飞尘较多的地区，可以适当增加清洗次数。在清洗浮子室时需要注意观察浮子，浮子若是出现漏水或底部凹陷等问题，必须及时更换浮子。常用酒精洗涤自记笔尖，用小刀刮净笔尖上的脏物，保持其清洁湿润，以使墨水顺畅流出，雨量记录线清晰连续均匀。自记纸应放在干燥清洁的环境中保存，保持自记纸干燥光滑，不能使用受潮脏污或者纸边发毛的自记纸，确保自记笔尖划线流畅不受阻。以上是在没有降水时针对自记雨量计的调整、养护办法，可以有效减少自记雨量计出现平头故障。

3.2 降水过程中虹吸式自记雨量计的平头故障处理

在降水过程中，观测员需不时巡视虹吸式自记雨量计，如在巡视过程中发现虹吸不正常的平头滴水现象，由于在降水过程中无法去清洗浮子室虹吸管，因此出现平头滴水时，就需要观测员守在虹吸式自记雨量计旁边。在降水量累计达到10mm时或达到虹吸高度时不能正常虹吸，同时虹吸管尾端向储水瓶滴落水滴时，为避免自记纸出现平头线，应当先将门打开，把自记笔尖轻轻拨离纸面，用手握住笔架部件，轻轻向下按，迫使自记雨量计发生虹吸。虹吸停止后，使自记笔尖对准自记纸上时间和零线的交点继续记录，直至雨停为止，若是出现平头的现象，均需这样进行人工迫降。这样一来，就避免了平头现象的发生，同时需要将虹吸量准确量出，在资料处理中进行订正分配，使各项成果不会受到影响。

另外在暴雨过程中，当降水量累计达到10mm或10mm以上时，仍不虹吸，记录线呈平顶状，出现平头滴水现象，除了仪器故障等问题外，还有可能是因为暴雨期间降水量大，虹吸管下端被储水瓶的水淹没，降水进入浮子室后，虹吸管兩端封闭，期间空气被压缩，致使虹吸管内的水面总是低于浮子室内的水面。只有当浮子室水面继续升高，虹吸管内的水面到达弯曲顶点时，迫使空气从虹吸管内排出后，才发生虹吸，而此时浮子往往顶在浮子室盖上无法继续上升。这时我们就需要及时准确量取储水瓶中的虹吸量，清空储水瓶后重新放置或及时更换储水瓶。这时自记纸上的记录线往往不能代表实际的降水量，需要按照储水瓶内虹吸量进行平头订正。

3.3 降水量资料的平头订正

当自记纸上记录线已经出现平头线的时候，我们除了在降水过程停止后对自己雨量计进行调整和维护，还要对资料上已经出现的平头线进行处理，这时就需要我们利用虹吸量对降水过程进行平头订正。

一般来讲，自然虹吸雨量（计算量）大于记录雨量（查得量），且每次虹吸的平均差值达到0.2mm或1d内自然虹吸量累积差值大于记录量2.0mm时，应进行虹吸订正。订正的方法是将自然虹吸雨量与相应记录的累积降水量的差值平均或者按降水强度的大小分配在每次自然虹吸时的降水量内。而当出现平头时，自然虹吸雨量往往比记录雨量要大的多，因此平头订正也比一般虹吸量的订正更加复杂。总的来说，根据订正量的分配方式，平头订正有两种方法。

第一种方法，也是我们传统上沿用的方法，使用储水瓶中量取的虹吸量，来减去自记纸上的底水量，加上未吸量，得出的就是这一次降水过程的自然虹吸雨量（计算量）。自然虹吸雨量和记录雨量（查得量）的差值，就是这次要进行订正的订正量。如果平头发生在一个时段内，将订正量分配在平头降水时段即可。如果平头时间较长，跨越时段，那么订正量往往较大；如果单纯平均分配，或主观的按照记录线的降水强度进行分配，往往会造成误差。对于这种情况，一般的解决办法就是选择参照临近雨量站资料的降水和降水强度进行平头订正。不过由于降水过程中积雨云是随风飘动的，不同地点降水时间有先有后，因此在订正平头时也不能一味考虑邻站资料和时间同步，还应考虑在雨形上相对同步的雨量站资料作为参考。这种方法降低了平头订正时的误差，加大了订正精度，也是我们比较常用的平头订正办法。

随着水文工作的开展，实时雨量自动监测警报网的建设，我省的各个雨量站附近也基本配备了翻斗式遥测雨量计，遥测雨量计无需人工看护，降水量的精度也较高，尤其表现在降水时段和降水强度上。因此在降水资料出现平头的情况下，我们也可以参考遥测雨量，根据遥测雨量的降水时段和降水强度，来判断平头迹线期间，该雨量站的降水时段和雨强，并进行订正量的分配，完成平头订正。这就是我们的第二种方法，与第一种方法相较，省却了参照多个邻站的工作量和有可能产生的降水时段和雨强上的误差，使资料平头订正后更加合理和完善。

4 结语

降水测验中的记录线平头问题是降水过程中较常见也较复杂的问题，以上是笔者根据多年工作经验的积累，针对这一问题进行了一些归纳和总结，根据这些办法，基本能够将平头问题处理好，使仪器运转正常，使资料合理完善。我省目前仍广泛使用虹吸式自记雨量计，各种疑难问题也经常出现，我们应不断分析出现的原因，探索解决的办法，做好日常仪器调整养护工作，并对观测工作做到认真负责，这样才能获得精度较高的资料，为防汛抗旱等工作做出贡献。