翻斗式雨量计现场校准及维护

翻斗式雨量计现场校准及维护

摘要：本文通过对现场12个翻斗式雨量计按照不同雨强进行现场校准，并对其误差进行分析，找出引起误差的原因并进行处理，系统地阐述了翻斗式雨量计的原理结构、现场校准及维护经验，为翻斗式雨量计精确监测降水量提供参考方案，为防灾减灾、水文气象服务决策提供依据。

关键词：雨量计雨量校准维护

The station calibration and maintenance of bucket rain gauges

DU Hong juan1，2， KaiFeng1，2

（1. Nanjing Automation Institute of Water Conservancy and Hydrology, Nanjing 210012,China；2.Hydrology and water Resources Engineering Research Center for Monitoring, the Ministry of Water Resources, Nanjing 210012,China）

Abstract：In the paper, it based on the stations calibration of 12 bucket rain gauges according to different rain intensity, analyzed the error, found out the causes of the error and dealed with it, systematically introduces the principle and the structure, the station calibration and maintenance experience of bucket rain gauges, so as to provide reference scheme for accurate monitoring of precipitation of bucket rain gauges, and provides reference for disaster prevention and mitigation and hydrometeorological services .

Key words：rain gauge，rainfall detection，maintenance

0.前言

降水是一项重要的水文气象参数，准确、实时地监测雨量和雨强对于水文、

气象、海洋、环境、航空、铁路交通的安全都具有重要的意义。由于翻斗式雨量

计是将降水量转换为开关信息量输出，可以实现信息传输、处理、记录和显示，

在水文气象行业应用最为广泛。雨量计长期在户外工作，经过长期的运行，其监

测精度会发生变化，因此保证翻斗式雨量计的准确性显得尤为重要。要保证

雨量计正常运行、数据准确，就要对其进行定期校准和维护。目前对于翻斗式雨

量计现场校准一般用人工注水校准，利用标准容器或者精度较高的翻斗式雨量计，或用手工方法通过量杯模拟雨强进行校准，整个过程工作效率低，而且易造成人

为误差[1]，本次校准利用PGC10移动式雨量计校准仪对不同测验环境的翻斗式雨

量计进行现场校准，分析校准过程中的注意事项和误差，为翻斗式雨量计的准确

监测雨量提供参考。

1.翻斗式雨量计原理及结构

翻斗式雨量计由承水器、防虫网、翻斗部件、外筒等构成，其中翻斗部件是

核心起计量作用，工作原理为：雨水由最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（比如0.5mm）时，翻斗失去平

衡翻倒。而每一次翻斗倾倒，都使开关接通电路，产生一个脉冲信号，RTU（远

程遥控终端）记录下脉冲信号，如此往复即可将降雨过程测量下来[2]。

2.翻斗式雨量计现场校准与误差分析

2.1现场校准

根据《降水量观测规范》（SL21-2015）规定，降水量观测应设置地面观测场，当地面观测场环境不符合要求时，可设置杆式观测场，特殊情况下，专用雨

量站可设置房顶观测场[3]。根据此规范，雨量计有地面观测、屋顶观测和杆式观

测三种类型，本次研究选择平原区5个站（2个地面观测、3个杆式观测），山

区7个站（2个杆式观测、5个屋顶观测），分别对其进行现场校准。

现场校准装备利用国家重点研发计划项目《江河湖库水文要素在线监测技术

与装备》（项目编号：2017YFC0405700）研制的PGC10移动式雨量计校准仪，

PGC10移动式雨量计校准仪是一体化便携式全自动雨量校准仪，主要由机箱、控

制单元、水量计量单元、液晶显示器等组成(见图1)，设备由内置12v-20Ah锂电

池供电，电量充满后，理论上可供设备连续工作8小时[4]。

1乳胶管支架 2设备箱 3蠕动泵 4虹吸乳胶管锂电池 5液晶显示器

6控制单元 7水量计量单元 8 管导向片

图1 PGC10移动式雨量计校准仪图

雨量计计量误差的计算公式如下：

式中：——雨量计计量误差；

——雨量计的计量水量，单位为毫升（ml）；

——雨量计实际耗用水量，单位为毫升（ml）。

PGC10移动式雨量计校准仪依据以上公式，由控制单元模拟一定的雨强，向

雨量计内注水；当采集到的理论降雨量达到10mm时，停止注水。因此，根据实

际注水量以及雨量计的计量水量，就可以计算出被检雨量计的计量误差。

翻斗式雨量计校准之前要先对其进行检测，翻斗式雨量计主要检测以下内容：(1) 先断开雨量计与RTU（远程遥测终端）的联系，校准完成后，再重新接入；（2）取下翻斗雨量计的外筒检查水平气泡是否居中,翻斗是否翻转灵活、无卡滞