翻斗式雨量計(jì)的應(yīng)用及誤差分析

隨著雨量計(jì)的發(fā)展，地面觀測系統(tǒng)逐漸由過去的人工監(jiān)測為主向自動(dòng)觀測不斷轉(zhuǎn)變，地面觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也隨之不斷提高。雨量計(jì)大面積應(yīng)用，導(dǎo)致觀測數(shù)據(jù)密度增加，很好的滿足了科學(xué)研究以及天氣預(yù)報(bào)的精細(xì)化需求，也大大減輕了觀測人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

目前國內(nèi)氣象站用于觀測降水量的儀器從人工到自動(dòng)，主要有人工觀測雨量計(jì)，翻斗式雨量計(jì)、虹吸式雨量計(jì)、稱重式雨量計(jì)等四種。由于各種降水量觀測設(shè)備的檢測方式及工作原理不盡相同，導(dǎo)致測得的降水量也有很大差異。

在以上四種常用的雨量計(jì)中，翻斗式雨量計(jì)可以說是很具有代表性的一款設(shè)備，接下來本文將以翻斗式雨量計(jì)為例，講解降水強(qiáng)度和測量方式產(chǎn)生的誤差、儀器設(shè)備安裝和維護(hù)不當(dāng)產(chǎn)生的誤差和自然條件產(chǎn)生的誤差等三方面，分析雨量計(jì)產(chǎn)生誤差的原因，以及分析數(shù)據(jù)異常的處理方法。

翻斗式雨量計(jì)

翻斗式雨量計(jì)的原理主要由雨水從上端的承雨口進(jìn)入承水器，落入引水漏斗，經(jīng)漏斗口流入翻斗，當(dāng)積水量達(dá)到一定高度（比如0.1毫米）時(shí)，翻斗失去平衡翻倒；將水倒出，隨著降雨持續(xù)，將使翻斗左右翻轉(zhuǎn)，接觸開關(guān)將翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)變成電信號，送到記錄器，在累積計(jì)數(shù)器和自記鐘上讀出降水資料，如此往復(fù)即可將降雨過程測量下來。

雨量計(jì)三種常見的誤差

一、降水強(qiáng)度和測量方式產(chǎn)生的誤差

翻斗式雨量計(jì)通過翻斗次數(shù)來計(jì)量降雨量，但是降水強(qiáng)度突然變大時(shí)，由于翻斗工作需要反應(yīng)時(shí)間，致使另一翻斗盛滿水還未來及翻動(dòng)，造成計(jì)量誤差，由此產(chǎn)生的計(jì)量誤差與雨強(qiáng)呈正相關(guān)。

針對降水強(qiáng)度大時(shí)誤差大的線性關(guān)系，經(jīng)過認(rèn)真分析，其原因可能是由于當(dāng)降雨強(qiáng)度大時(shí)，流入計(jì)量翻斗的水速會(huì)非?？?，導(dǎo)致計(jì)量翻斗在一次翻轉(zhuǎn)過程中，水未流盡時(shí)，又有雨水流入計(jì)量翻斗，使得計(jì)量翻斗回到原位，這樣流入計(jì)量翻斗的雨量就小于0.1毫米，導(dǎo)致翻斗式雨量計(jì)計(jì)量的水量大于實(shí)際降水量。并且由于水未排盡，計(jì)量翻斗的水量很快又達(dá)到相當(dāng)雨量0.1mm以致再次翻動(dòng)形成連跳現(xiàn)象，從而產(chǎn)生誤差。根據(jù)翻斗式雨量計(jì)的測量標(biāo)準(zhǔn)，這種情況產(chǎn)生的誤差一般在4%允許范圍內(nèi)。

二、儀器設(shè)備安裝和維護(hù)不當(dāng)產(chǎn)生的誤差

通過各種雨量計(jì)數(shù)據(jù)的對比發(fā)現(xiàn)，如果翻斗螺母松動(dòng)時(shí)翻斗式測量的數(shù)值明顯偏大，甚至超過4%的允許范圍，數(shù)據(jù)不可用。相反由于轉(zhuǎn)軸的摩擦，以及翻斗沾水或泥沙的影響都會(huì)阻礙翻斗翻動(dòng)，造成數(shù)值偏小。

這種誤差是不可避免的，因此我們除了定期對設(shè)備進(jìn)行維修之外，降水之后也要對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納分析，得出誤差出現(xiàn)的原因，及時(shí)調(diào)整，以保證下次數(shù)據(jù)的可用性。

三、自然條件產(chǎn)生的誤差

自然環(huán)境產(chǎn)生的誤差就顯得比較無奈，降水在空間的分布是不均勻的，各種雨量測量儀器在觀測場內(nèi)的擺放也有一定的距離，當(dāng)降水出現(xiàn)明顯不均勻時(shí)，各雨量計(jì)的測量結(jié)果也會(huì)出現(xiàn)不一致的現(xiàn)象。

在現(xiàn)代生活中，雨量計(jì)作為監(jiān)測雨水多的主要儀器，在氣象、農(nóng)業(yè)、水利等行業(yè)發(fā)揮著重要作用，同時(shí)雨量計(jì)也會(huì)因?yàn)樘鞖狻⒃O(shè)備自身、日常維護(hù)等各方面原因，引起數(shù)值測量的誤差，為了能夠獲得精確地?cái)?shù)值，我們在使用設(shè)備時(shí)，一定要將這些問題重視起來。