合肥地區(qū)不同分辨率雨量器誤差分析

陳 虎

（作者單位：安徽省合肥水文水資源局 230031）

降水是水循環(huán)過程中最活躍的因子，是水量平衡三大要素之一，是水文學(xué)研究的一個(gè)重要課題。我國(guó)大部分地區(qū)一年內(nèi)降水以雨水為主，雪僅占少部分，所以這里降水主要指降雨。降水常用幾個(gè)基本要素來表示，如降水量、降水歷時(shí)、降水強(qiáng)度、降水面積和暴雨中心等。在一定時(shí)段內(nèi)，從大氣降落到地面的降水物在地平面上所積聚的水層深度稱為降水量，以mm計(jì)。降水持續(xù)的時(shí)間稱為降水歷時(shí)，以min、h或d計(jì)。單位時(shí)間的降水量稱為降水強(qiáng)度或雨率，以mm/min或mm/h計(jì)。降水籠罩的面積稱為降水面積，以km2計(jì)。暴雨量最大的點(diǎn)或局部較小區(qū)域稱為暴雨中心。

一、研究區(qū)概況

合肥市是安徽省省會(huì)，位于安徽省中部，地處江淮之間。氣候特點(diǎn)是季節(jié)更替時(shí)間較短，夏季雨量集中，短歷時(shí)大雨強(qiáng)降雨居多，受臺(tái)風(fēng)影響較多。合肥市1962～2018年多年平均降水量為1016.7mm。降水時(shí)空分布不均，呈現(xiàn)汛期集中特征。降水量北小南大，降水量的時(shí)空、年際變化趨勢(shì)明顯。不同分辨率雨量器設(shè)置在大房郢水土保持坡面徑流專用站院內(nèi)，水保實(shí)驗(yàn)站位于合肥市廬陽區(qū)大楊鎮(zhèn)境內(nèi)，為江淮丘陵崗地農(nóng)田防護(hù)保土區(qū)和城市水土流失監(jiān)測(cè)代表站。

本文根據(jù)大房郢水土保持坡面徑流專用站資料，系列為2016～2018年長(zhǎng)春豐澤FDH-01、FDH-02、FDH-05、FDH-10雨量器降雨量資料，分析合肥地區(qū)不同分辨率降水量變化情況，根據(jù)不同降水強(qiáng)度因素進(jìn)行分析，選擇出適合合肥地區(qū)（江淮地區(qū)）使用的分辨率的雨量器。

經(jīng)計(jì)算分析4種（0.1mm、0.2mm、0.5mm、1.0mm）分辨率儀器，降水強(qiáng)度均在雨強(qiáng)0～4mm/min測(cè)量范圍內(nèi)，符合降雨量觀測(cè)規(guī)范，因此數(shù)據(jù)均可用。

二、降水量的統(tǒng)計(jì)分析

1.月降水量比較分析

根據(jù)圖1中數(shù)據(jù)分析，在2016年8月～2018年12月間，有13個(gè)月表現(xiàn)為0.1mm分辨率與均值更接近，有10個(gè)月表現(xiàn)為0.5mm分辨率與均值更接近，且與均值的誤差都較小。

圖1 2016年8月～2018年12月不同分辨率月降雨量對(duì)比圖

圖2 2017～2018年不同分辨率年降雨量對(duì)比圖

圖3 大暴雨場(chǎng)次對(duì)比圖

圖4 暴雨、大雨、中雨、小雨場(chǎng)次對(duì)比圖

圖5 2016～2018年最大5min降雨量對(duì)比圖

表1 降雨等級(jí)表

2.年降水量比較分析

根據(jù)圖2中數(shù)據(jù)分析，2017～2018年間，0.1mm分辨率雨量器與0.5mm分辨率雨量器的年降水量與均值的誤差均較小，在1.5%以內(nèi)；0.2mm和1.0mm分辨率雨量器的年降水量與均值的誤差均在4%以上。

3.時(shí)段降水量對(duì)比分析

根據(jù)2016年8月～2018年12月降水量數(shù)據(jù)，共摘錄78場(chǎng)次雨量。按照表1降雨等級(jí)表和降雨強(qiáng)度，分為大暴雨1場(chǎng)，暴雨11場(chǎng)，大雨18場(chǎng)，中雨31場(chǎng)，小雨17場(chǎng)，分別進(jìn)行比較。比較成果見表1。

由圖3可以看出，雨強(qiáng)為大暴雨時(shí)，四種分辨率雨量器測(cè)得的降雨量與均值的誤差百分比分別為2.0%、9.8%、1.0%、6.8%，0.5mm分辨率的測(cè)量結(jié)果與均值的誤差最小。

當(dāng)降雨量為0.1～100mm時(shí)，雨強(qiáng)為暴雨、大雨、中雨、小雨場(chǎng)次如圖4所示，0.5mm分辨率和0.1mm分辨率與均值的誤差都較小，均符合要求。0.2mm分辨率和1.0mm分辨率與均值的誤差較大，不適合。

4.最大5min降水量對(duì)比分析

由圖5可以看出，有16組數(shù)據(jù)顯示0.5mm分辨率更接近于均值。有10組數(shù)據(jù)顯示0.1mm分辨率更接近于均值，0.5mm分辨率與均值的誤差最小。

三、結(jié)論

通過2016年8月～2018年12月降水量數(shù)據(jù)分析，得出以下結(jié)論：

（1）四種分辨率雨量器均符合降雨量觀測(cè)規(guī)范要求，在江淮地區(qū)均適用。

（2）通過月雨量、年雨量比較，0.5mm和0.1mm分辨率雨量器測(cè)量結(jié)果與均值的誤差均很小。

（3）在不同雨強(qiáng)下比較，暴雨時(shí)0.5mm分辨率儀器誤差最小，0.1～100mm降 雨 等 級(jí) 下，0.5mm和0.1mm分辨率儀器與均值的誤差都很小，均符合要求。

（4）短歷時(shí)最大5min降水量比較，0.5mm分辨率儀器誤差最小。

綜上分析，在江淮地區(qū)，氣候條件多為短歷時(shí)降雨、多臺(tái)風(fēng)降雨情況，在這種氣候條件下，0.5mm分辨率儀器為最優(yōu)選擇，其次選擇0.1mm分辨率儀器；0.2mm和1.0mm分辨率儀器不適合在江淮地區(qū)使用■