淮河流域豫东地区雨雪量计应用研究

周 珂

（河南省商丘水文水资源勘测局 商丘 476000）

以现代化理念为引领，以先进技术手段和仪器设备推广应用为重点，以增强水文测报和信息服务能力为目标，加快推进和指导水文现代化建设技术装备配置和应用，《水利部水文司关于征求水文现代化建设技术装备有关要求(征求意见稿)意见的函》要求，降水量、水位(含地下水)、水温、水面蒸发量、土壤墒情监测等具备条件的应全部采用在线自动监测，故近年来，豫东地区雨雪量计安装使用较为广泛，主要分为翻斗融雪式雨雪量计和称重式雨雪量计两类。

1 工作原理

1.1 翻斗融雪式雨雪量计

目前国际上比较成熟的主要有电加热式、不冻液式、燃气加热式三种，根据当地实际情况，豫东地区采用的是电加热式，该类型工作原理是将电能转换为热能将雪融化，由融雪装置、雨量传感器、记录器三部分组成，其中记录器可置于室内。融雪装置为核心部件，加热元件为管状或板状，分两组安装在传感器桶身内侧和底座上。桶身内有隔热保温材料衬垫，以防从桶身部散热。除了加热元件外，融雪装置中还设置有温控器用于检测固态降水，一旦达到设定温度时，就接通主加热元件进行加热，以提供集水漏斗内固态降水融化所需的热量。

1.2 称重式雨雪量计

称重式雨雪量计利用电子秤称出容器内收集的降水重量，将储水器连同其中积存的降水的总重量作连续记录，收集到的数据采用滤波算法，消除误差因子引起的波动，最终得到真正的降水变化量。一般电子秤可以分辨0.1g 的重量，因此采用称重式雨量传感器可以达到较高的精度。

2 工作特点

2.1 翻斗融雪式雨雪量计

翻斗融雪式雨雪量计能够准确判读出降水的类别，但组成部件较多，安装较复杂，占地面积也比较大；固态降水需要通过电能加热融化后才能监测，在此过程中蒸发是产生误差的主要原因，加热温度越高，加热时间越长，蒸发量越大，监测结果的误差也就越大，所以通过实验测试，找到最佳的加热温度，把蒸发造成的误差控制在规范要求之内是此类雨雪量计的难点。此外设备的供电问题也是设备安装的重中之重，受其监测特点影响，采用交流供电是不现实的，所以加热一般采用直流蓄电池供电，但在温度低且降雪量比较大的地区，或者碰到连续降雪，就会出现供电不足的现象，大大制约了该设备的使用。

2.2 称重式雨雪量计

称重式雨雪量计采用了标准件设计、模块化的零部件及铸造件，可靠、无需维护、成本低，不受气候的影响，适合在环境严苛的地域进行全天候的降雨、降雪观测，可以测量液态、固态以及固液混合状态的雨雪量；构成部件较少，安装简便，占地面积小，一般太阳能板和蓄电池即可满足日常监测需要，对于蒸发带来的误差可以通过添加蒸发抑制剂进行消除，便于实现。但其也有缺点，易受周围环境的影响，例如靠近马路，车辆行驶引起的震动会使测量到的数据发生跳变；当有灰尘、昆虫等其他物质落入桶内时，设备不能分辨重量变化的原因，也会对测量的精度产生影响，导致误差的产生。

3 数据对比

3.1 降雪日数据对比

挑选近年部分典型降雪日进行对比，包含大、中、小雪三种强度，通过统计分析两种设备及人工记录的降雪日数据，发现称重式雨雪量计数据与人工观测记录较为接近，误差较小，均小于2%，降水日数符合实际；而翻斗融雪式雨雪量计误差较大，最大误差达到45.9%，并且因大雪时热能不足，融雪不及时，造成降雪日后连续2～3 天依然有数据记录，见图1。

图1 降雪期间监测结果对比图

3.2 降水日数据对比

挑选近年部分典型降雨日进行对比，包含大、中、小雨三种强度，经过对比分析，两种雨雪量计数据与人工观测记录总体较为接近，误差较小，降水日数符合实际；其中翻斗融雪式雨雪量计在雨强比较大时出现一次误差超过10%的情况，考虑为承雨器口较小，降水溢出导致，见图2。

图2 降水期间监测结果对比图

4 结论

两种雨雪量计在降雨情况下，数据误差在允许范围内，能够满足使用要求；在降雪情况下，称重式雨雪量计表现较好，翻斗融雪式雨雪量计误差相对较大，存在大雪时热能不足，融雪不及时，造成降雪日后连续2～3 天依然有数据记录的情况。

两种设备各有优缺点，适宜使用的环境也不同。翻斗融雪式雨雪量计可适用于精度要求不是很高的站点，在解决设备供电问题的情况下，基本上可以满足要求，其在降水类型的判断上比较准确；称重式雨雪量计虽精度很高，但是数据准确性易受周围环境的影响，所以对安装地点的环境条件要求较高。要深入了解设备的特点，针对站点的各种因素进行评估，选择更适合这个站点的仪器设备，通过雨雪测量的自动化，在减少观测人员工作量的同时，为防汛抗旱等方面提供更可靠的技术支撑■