（论文摘要）普通雨量器降水量观测误差的分析

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1、普通雨量器降水量观测误差的 分析普通雨量器降水量观测误差的分析作者:单位: 邮编:)作者：许晓红 张敬东 张德同 【论文关键词】普通雨量器 降水量 观测误差 分析 【论文摘要 】 本文分析了普通雨量器降水量观测过程中引起降水量误差的原因，并依据SL2190降水量观测规范的有关规定对 普通雨量器降水量观测误差的控制做了明确的要求， 对基层测站的实 际工作具有指导性作用。1 、导言普通雨量器是使用时间最长，而且设置最广泛的降水量观测仪 器，它采取了把自然降水量通过已知一定面积的承水口收集后导入储 水瓶，然后再将收集到的降水量用专用量杯量取的方法测取， 所以它 构造简单， 使用方便，是基层测站常用的

2、降水量观测仪器之一。 但在 观测过程中和其它水文观测项目一样， 由于受一些因素的影响难免存 在一些观测误差，下面就其存在的误差进行探讨。2、误差来源2.1 湿润误差 普通雨量器的承雨器和储水平内壁对部分降雨的吸附造成的水 量损失，称湿润误差。 湿润误差是负向系统误差，使观测的降水量系 统偏小。 湿润误差与雨量器的材料、 结构以及风速、 空气湿度和气温 有关。雨量器内壁越光滑降水量观测仪器，口径越小，承雨器湿润面积越小，湿润误 差越小。风速大、湿度小、气温高，湿润误差就大。湿润误差包括承雨器和储水瓶两部分，用下式计算： P3 = (C1+C2 n (1)式中： P3为等时段降雨量观测的湿润误差(mm；C1、

3、C2-分别为承雨器和储水瓶一次降水量观测中的湿润误差( mm；n为该时段内雨量器的湿润次数。SL21 90降水量观测规范指出，每年降水量的湿润损失一般 为0.05 0.3mm 一年累计湿润误差可使降水量偏小 2%左右；降微量 小雨次数多的干旱地区，年湿润损失可达 10%。2.2 蒸发误差 降水停止到观测时刻或降水间歇期间雨量器储水瓶中水分蒸发 造成的损失， 称蒸发误差。 蒸发误差属负向系统误差。 蒸发误差可用 下式计算： pe二edhd+enhn (2)式中 pe为时段降水观测蒸发误差(mr)；ed、en分别为雨量器白天和夜间蒸发损失率（mm/h;hd、hn分别为时段降水观测中白天和夜间的蒸发

4、时间（h）。降水观测蒸发损失与观测站所处的区域的气候条件有关， 而且随 季节不同而变化， 所以蒸发误差的有关参数必须通过实验确定， 不可 盲目借用。SL21 90降水量观测规范指出，蒸发损失量可占年降水量的1 4%。2.3 溅水误差较大的落在地面上，可溅起0.3 0.4m高，并形成一层雨雾随风 飘入雨量器内， 使观测的降水量大于实际降水量， 这项误差称为溅水 误差。溅水误差属于正向系统误差。实践证明带风圈的雨量器溅水误差可使年降水量偏大1%。地面雨量器的溅水误差可使年降水量偏大0.51%。2.4 动力误差风对雨量器承受降水的干扰造成水量损失， 称动力误差。 动力误 差由飘溢现象产生。 飘溢现象

5、是指降雨或降雪时部分降雨或降雪不落 入雨量器中的现象。 飘溢现象主要是由于雨量器在大风气流中发生流 严重变形而产生的，此时经过雨量器上方的气流和雨点的迹线几乎与 地面平行，使雨滴飘走而不是落在雨量器内， 雪中的比重更小， 因而 飘溢现象更严重。动力损失等于雨量器捕捉降水量与实际降水量之间的差值。 由于 观测降水时多种因素影响，很难确定出实际降水量或真值降水量，而地面雨量器受风的影响较小，也就是说，不管风速有多大，地面风 速总为零。雨滴又总要活在地面上，所以在无雨是溅入和风吹雪的干 扰时，地面雨滴是捕捉的降水量接近实际降水量。2.5仪器误差这里的仪器误差，是仪器作为工厂的合格产品本身具有的误 差

6、.不包括仪器现场安装调试不合格、器口安装不水平等认为原因产 生的误差。承雨器环口直径加工误差设实际降水量为P0,承雨器环口标准内径为DO,含有加工误差 的直径为D,由此观测的降水量为p,由于(3)应用权对标准差传播体，得S(p)=2S (D)(4)SL21-90降水量观测规范规定，雨量器承雨器口内径采用 200nm,允许误差为0. 6mm,相对误差为0. 3%,以此作为限差，得器口 加工误差标准差S (D) =0. 15%,由此引起的降水量观测误差标准差 为S (p) =2S (D) =0.3 %当降水量p=10mm时，承雨器器口误差引起的降水量误差标准 差 S (p) =0.03mm。量雨杯

7、示值误差量雨杯的内径为40mm,截面积为126mm2,承雨器截面积为 314.2cm2,是量雨杯的25倍，亦即将雨器收集到的1mm深的降水倒 入量雨杯内，水柱则有25mm高；这就等于将降水深度放大了 25倍, 从而提髙降水测量精度。2.6测记误差SL21-90降水量观测规范要求，降水量观测要求记至0. Iran,其相应标准差为0.029mm。2. 7其他误差观测场距离建筑物或树木太近、仪器承雨口不水平等，都可以 给降水量带来较大误差，但只要按SL21-90降水量观测规范的 要求操作，这些误差时可以减小或完全避免的。3、消除误差的方法3.1溅水雨水溅失对于大多数雨量器来说约为0l-02mm,可视

8、为器 差降水量观测仪器，很容易消除。3.2蒸发蒸发引起的误差则与许多因素有关，基层测站站的地理位置, 气象条件（温度、风、湿度），还有仪器本身的结构、材料等。据多 年工作经验得知，各种类型的雨量器由于蒸发引起的平均误差占年降 水量的3-6%,单独的观测误差是0. 3-0. 5mm。为了减小蒸发的影响，一是要求承雨器的接雨面一定要光滑, 使雨水到达接雨面很快通过漏斗；减少雨水的沾附；二長降雨一经停 止时，立即进行测量，特别是在炎热的夏季和湿度较小的干燥季节,要及时量取由蒸发引起降水量的损失。3.3 动力风是造成影响准确地测量降水量的主要原因， 风往往导致仪器测 得的降水量偏小， 降雨时， 观测误差取决于降雨类

9、型， 确切地说取决 于雨滴大小和风速。 而在固态降水时， 被风吹走的降雪量随风速的增 大而增加。 所以理想的条件应该是： 雨量器器口上空能形成平行的气 流，避免有风的局地加速度， 尽可能减少冲击器壁气流或湍流。 在仪 器安装时，避免装在过于空旷和四周有高大的树林或建筑物的地方。 风是随着高度的增加而增大的， 因此雨量器内收集的降水量随着仪器 安置高度的增加而减少。 所以雨量器的器口高度应尽可能低一些， 低 到能防止从地面可能溅入雨水为度。 降水量观测规范统一规定为 为普通雨量器的高度 70cm。4、结论湿润误差、 蒸发误差和动力误差属于负向系统误差， 其中湿润误 差和蒸发误差的确定还比较容易，

10、 但确定动力误差却比较复杂， 为探 讨动力损失与相关因素的关系， 可在区域内选择若干雨量站展开地面 雨量器与标准高度雨量器对比观测实验。动力损失 pa用捕捉率来 表示，两者关系为 pa=pm(1- ) (5)(6)式中pn为标准高度雨量器观测降水量；Pg-为地面雨量器观测降水量；R为捕捉率，捕捉率越大，动力损失越小，当 R=1时， pa=0。基层测站对降水量观测值， 一般不对上述系统误差进行修正； 但 应对这些误差有所认识，在观测中按 SL21 90降水量观测规范 要求采取措施尽量减少上述误差。尽可能将误差控制在 1 2%以内。在要求较高的水平衡分析和水资源评价中，如需考虑上述误差， 可通过实验确定有关参数。参考 文献：SL21 90降水量观测规范。