遥测雨量站布设要与配套雨量站要求一致

我国目前的雨量站分为面雨量站和配套雨量站。面雨量站能控制月、年降水量和暴雨特征值在大范围内的分布规律,要求长期稳定;配套雨量站系与小河站及区域代表水文站进行同步的配套观测,控制暴雨的时空变化,求得足够精度的面平均雨量值,以探索降水量与径流之间的转化规律,与面雨量站相比,要求有较高的布站密度,并配备自动仪器,详细记载降雨过程。显然,测报系统雨量站网的布设,应与配套雨量站的要求一致。我国从20世纪70年代末开始,原水电部水文局组织有关省(自治区)开展了水文站网规划研究,至80年代末,已取得了丰硕的研究成果,并于90年代出版了SL34—92 《水文站网规划技术导则》。雨量站网密度评价的几种参证方法和指标如下。

1.根据SL34—92 《水文站网规划技术导则》分析确定

SL34—92 《水文站网规划技术导则》中,雨量站网论证部分5.1.4规定,在不具备分析条件的地区,可结合设站目的、地区特点,按表1-4-1选定布站数目。

表1-4-1　面积和雨量站数目查算表

湿润区取下限附近数,干旱区取上限附近数,或参照邻近地区已成系统的站网密度及运行情况酌情采用,表1-4-1所列数字可作为站网密度评估的参考。

SL34—92 《水文站网规划技术导则》中5.1.5规定,面雨量站采用平均每300km2一站(荒僻地区可放宽)的密度布设,要求分布均匀。

2.采用经验公式分析确定

(1)江西省经验公式[15、16]。为研究江西山丘区中小河流水文站控制流域内配套雨量站数量问题,1981年,原水电部水文局安排在江西省德兴县境内筹建雨量站网密度实验研究区。

实验区东西长50km,南北宽48km,面积2400km2,内设雨量站209处,于1985年全部建成,1982～1988年共观测7年。

江西省水文局和河海大学应用以上实验区2400km2高密度雨量站观测资料,按不同降雨时段采取均匀随机抽站方法,以保证率为90%,面雨量相对误差为目标函数得出的雨量站数,选用相应地理因子,用逐步回归法建立雨量站数、流域面积、平均高程、降雨时段和面雨量相对误差之间的关系——配套雨量站网密度见式(1-4-1)

式中 N——需要布设的雨量站数,个;

F——流域面积,km2;

H——流域平均高程,m;

T——降雨时段,h;

E——指定允许面雨量相对误差(以小数计)。

具体应用时,T 可取流域汇流历时;面雨量误差E 一般取±10%～±20%为宜,经济发达地区取±10%,欠发达地区取±20%。表1-4-2为用式 (1-4-1)计算的实验区内、外几个控制站配套雨量站数。

表1-4-2　江西省雨量站网密度公式计算表

经验公式(1-4-1)建立后,完成了应用于江西全省及更广大地区的论证,初步结论为:该公式可用于地势较低的长江下游华东地区,包括淮河以南的安徽、江西、浙江和福建,并提出了华中地区湖北、湖南两省经验公式[17]如下(www.xing528.com)

式中符号意义与江西省经验公式(1-4-1)相同。

(2)河南省经验公式[18]。河南省水文总站1978年在太行山以东地区,包括深山、丘陵、平原2660km2面积上,把原有的28 个雨量站加密为66 个,作为模型试验区。至1982年,观测近300次降雨资料,从中选出雨量接近或大于20mm 以上的17次资料,进行分析研究,建立经验公式如下

式中符号意义与式(1-4-1)相同,E 以百分数计。表1-4-3为公式 (1-4-3)计算的不同面积条件下雨量站数与误差的关系。

表1-4-3　不同面积条件下雨量站数与误差关系表

(3)江苏省平原区配套雨量站密度经验公式[19]。

式(1-4-4)经江苏省东台区域代表片日雨量和次雨量资料检验,精度以±10%控制,合格率达90%以上。

3.参照我国部分测报系统遥测雨量站网密度确定

下面列举我国一些已建测报系统遥测雨量站网密度情况 (见表1-4-4),这些系统代表了我国已建或拟建系统的实际情况,比较符合我国国情。将这些系统站网密度与面积之间的关系绘于半对数格纸上,与几个经验公式进行对比,河南省经验公式 (1-4-3)的计算结果与表1-4-4所列站网密度接近。

表1-4-4　部分流域遥测雨量站点数

4.参照《水文实践指南》[24]确定

1981年,世界气象组织(WMO)在《水文实践指南》第一卷中提出:在温带、内陆热带山区,最合适的做法是按大约500m 高差来规划高度带,在各个带上布设测站最小密度为100～250km2/站,对于由于人口稀疏、交通闭塞或其他经济方面的原因,最小密度为250～1000km2/站。

5.参考美国一些单位的研究成果中所提供的流域面积与所需雨量站数的关系[25]确定

美国麻省理工学院、美国天气局气象处、伊利诺斯州水调查局以及斯坦福大学曾就降雨空间变化、洪水预报所需雨量站数和采样时间间隔等进行过广泛研究,并给出了流域面积和与所需雨情站数的关系,见表1-4-5。

表1-4-5　美国某些单位提出的流域面积与站数关系