虹吸式雨量計

虹吸式雨量計（Siphon rain gauge）是自動記錄液態降水物的數量、強度變化和起止時間的儀器。由承雨器、虹吸、自記和外殼四個部分組成。

基本介紹

• 中文名：虹吸式雨量計
• 外文名：Siphon rain gauge
• 組成：承雨器、虹吸、自記和外殼

介紹

虹吸式雨量計能連續記錄液體降水量和降水時數，從降水記錄上還可以了解降水強度。可用來測定降水強度和降水起止時間，適用於氣象台（站）、水文站、農業、林業等有關單位。承水口使用鑄銅件，筒身使用鍍鋅鐵板錫焊成型。

虹吸式雨量計自承水器，儲水容器（又稱浮子室）。自記記錄部分和虹吸管等主要部件組成，當承水器將收集到的降水量，通過漏斗導管進入浮子室，浮於隨著注入雨水的增加而上升，並帶動自記筆在附有時鐘的轉筒上的記錄紙畫出曲線。記錄紙上縱坐標表示雨量，橫坐標表示時間，記錄紙上記錄下來的曲線是累積曲線，既表示雨量的大小，又表示降雨過程的變化情況，曲線的坡度表示降雨強度，虹吸式雨量計解析度為0.1mm降雨強度適應範圍0.01-4.Omm/min。但缺點是浮子室內一般只能積存lOmm的雨量，到達lOmm雨量時要排空存水，排空時的降水也會造成誤差，且虹吸管容易發生故障，需要經常進行檢定。

背景知識

雨量計（rainfallrecorder）：用來測量一段時間內某地區的降水量的儀器（降雪量的測量則需要使用雪量計）。常見的有虹吸式和翻斗式兩種。（1994年12月18日，中國首台光學雨量計問世。）

大部分的雨量計都是以毫米作為測量單位，有時候測量結果也會以英寸或厘米作為單位。雨量計的讀數可以用手工讀出（簡易雨量計）或者使用自動讀數（自動雨量計），而觀測的頻率則可以根據採集單位的要求而變化。大多數情況下收集的雨水在觀測後就不再保留，但也有少數氣象站會保留作為污染程度或其他測試的樣本。

雨量計不適用的兩種情況：

一、風力過大——測量結果偏小；二、溫度接近冰點——雨水結冰，堵塞漏斗。

雨量計的安裝：在遠離建築物和樹木的空地上，以最大程度地減小觀測誤差。

雨量計的種類：常見的有虹吸式雨量計、稱重式雨量計、翻斗式雨量計、固態存儲雨量器、簡易雨量計、數字雨量計等等。

工作原理

構造及原理

由承雨器、虹吸、自記和外殼四個部分組成。在承雨器下有一浮子室，室內裝一浮子與上面的自記筆尖相聯。雨水流入筒內，浮子隨之上升，同時帶動浮子桿上的自記筆上抬，在轉動鐘筒的自記紙上繪出一條隨時間變化的降水量上升曲線。當浮子室內的水位達到虹吸管的頂部時，虹吸管便將浮子室內的雨水在短時間內迅速排出而完成一次虹吸。虹吸一次，雨量為10毫米。如果降水現象繼續，則又重複上述過程。最後可以看出一次降水過程的強度變化、起止時間，並算出降水量。

優缺點

虹吸式雨量計的優缺點：

優點：節約能源，降水有記錄，不需要人守候；虹吸式雨量計性能可靠，測量數據準確，可記錄全天的降雨過程

缺點：但必須定時到現場去更換記錄紙，操作繁瑣（現已有自動虹吸式雨量計），不能用於無人值守的站點。。虹吸管易堵塞。

技術規格表

記錄紙分度範圍	0.1mm～10mm
降雨強度記錄範圍	0.01mm/min～4mm/min
自記紙上雨量最小分度	0.1mm
時間最小分度	10min
承水口內徑	φ200mm
測量範圍	0～10mm
降雨強度	0～4mm/min
全程記錄時間	26h
走時誤差	±5min(24h)
記錄誤差	±0.05mm
尺 寸	φ350mm×1182mm
重 量	17kg

使用方法

安裝與調試

虹吸式雨量計的安裝，先將浮子室安好，使進水管剛好在承水器漏斗一的下端，再用螺釘將浮子室固定在座板上，將裝好自記紙的鐘筒套入鐘軸，最後把虹吸管插入浮子室的測管內，用連線螺帽固定。虹吸式雨量訓一的調試使用前應對其零點和虹吸點進行檢查。首先調整零點，往盛水器里倒水，直到虹吸管排水為比，觀察自記筆是否停在自記值零線上。往盛水器加注10mm清水，注意自記筆尖移動是否靈活。繼續將水注入承水器，檢查虹吸管位置是否正常。以上幾點都很重要，若安裝維護不當會使降水資料產生誤差，影響降水記錄的準確性、代表性、比較性。

安裝注意事項

（1）安裝時力求細緻、輕巧、嫻熟，用力均勻，避免碰撞、振盪。

（2）承水器下連線埠與浮子室進水管口位置調整適宜，勿使水流斜衝進水管口，以防強降水時形成漩渦，捲入氣泡被壓進浮子室，引起提前虹吸。

（3）浮子室底部、頂蓋水平，頂部直柱與浮子直桿平行，浮子直桿、浮子室頂蓋中間小孔、導向支架棟樑孔在一條直線上。調試後固定好筆桿跟部螺釘，確保長時間運行不鬆動。

（4）嚴格按規範要求上紙，一定將壓紙夾壓緊，自記紙受潮易鼓起，嚴重時，擋開筆桿，筆尖脫離自記紙，跡線中斷。自記鐘底部保持水平，鐘筒應垂直。

（5）浮子室側管與虹吸管銜接緊密，不可漏水漏氣。

常見故障原因

（1）筆尖脫離鐘筒

原因是筆尖對紙的壓力過低造成的。應先撥開筆檔，調整筆桿根部的鏢絲或改變筆桿架子的傾斜度，然後撥回筆檔，看筆尖是否能夠正常回位。如果仍不能正常回位，一般為筆桿根部與軸承的連線部分太髒或鏽蝕現象造成的。應先清洗後塗抹機油，使其潤滑直至筆尖回位。

（2）虹吸提前、落後或虹吸不盡

虹吸提前或落後或虹吸不盡的原因及解決方法如下f51虹吸管或筆尖變位，應先調整虹吸管的零位，再固定好連線鏢帽;虹吸管不合格，在上次虹吸後，水體在虹吸管彎曲處分向兩邊，使出水口端存水，進水口端被水淹沒，管內形成半真空狀態，如遇大雨極易提前虹吸，這種情況應立即更換虹吸管;虹吸管尾部較短，可能使虹吸變慢，造成虹吸不盡，由於虹吸的快慢取決於吸管的粗細和長度，可採用套上一小段膠管的方法，增大虹吸作用時水柱的壓力差，達到虹吸暢通的口的;虹吸管直徑較小，可採用一根細銅絲深入到虹吸管內引水，使游離在虹吸管內的水珠或水沿銅絲漏出，同時也可以用上而加套膠管的方法處理;虹吸管的彎曲處曲率偏小，直徑過大，水柱上升到彎曲處順著管壁下流，主要是由於虹吸管的質量有問題，最好將虹吸管換掉;浮子室有漏氣現象，應堵塞浮子室漏隙處;浮子室頂蓋排氣孔被堵，應定期檢查頂蓋上的排氣孔是否堵住;機械部分摩擦過大，水的浮力不能將浮子托起，或虹吸管內壁污垢過多或有昆蟲結巢，可採取相應的除銹、去污、保持虹吸管彎曲處順暢等措施加以消除。

（3）筆尖上升到一定高度後不虹吸

在人工加水或雨大時能夠正常虹吸，但降水小時則在1Cmm線處劃平線而不虹吸，這種故障現象的特點是上升到虹吸高度處的雨水緩慢地沿虹吸管內壁溢出，使虹吸管不虹吸，記錄一直劃平線。

造成這一現象的主要原因及解決方法如下:虹吸管與浮子室側管有較大的空隙，浮子室的水從空隙處漏出，可檢查虹吸管與側管接口處的橡皮圈是否變質，如已變質，應更換;虹吸管與連線鏢帽處漏氣，判別方法是在虹吸時，虹吸管內有氣泡出現，可用萬能膠塗於縫隙處，待其乾後即能正常使用;浮子直桿與支架直柱接觸部分的摩擦較大，直桿被卡住不能下降，可卸下機械部分加以清洗，直桿、直柱變曲時要及時校直，在接觸處塗上少許的潤滑油;虹吸管內壁有油污，判別方法是內壁沾水後水滴迅速向四周擴散，可用細鐵絲一端繞有脫脂棉，一頭穿過並輕拉，使脫脂棉經過虹吸管內壁，管內異物得以清除。如果管內壁沾水後附水均勻，證明已無油污;門蓋不嚴，風吹向虹吸管口，產生從管口向上的壓力，可在每次觀測後將雨量計門蓋關嚴。

（4）實測降水量與自記紙讀數差值較大

除與實測降水量讀數有誤有關以外，還可能存在以下情況:一是浮子室漏水，使浮子室內水量減少，可更換浮子室;二是小漏斗一及以下細管處有異物堵塞，當遇大雨時，降水不能全部進入浮子室而從小漏斗一內溢出，可取下浮子室，對堵塞處進行疏通，並對浮子室進行清洗;三是浮子進水，當浮子室內水而升高時，浮子卻不能相應的上升，從而造成記錄不準確，這種情況應更換浮子。

（5）無降水跡線上升

造成這種現象的原因主要有3種:一是霧、露、霜造成跡線上升，在天氣現象消失後，跡線也不會下降，出現這種清況，如果跡線上升達到或超過0.05 mm，則必須在自記紙背而註明;二是上紙不規範，例如雨量紙下端沒靠緊鐘筒下沿，自記紙沒有緊帖鐘筒而有隆起現象。跡線只在自記紙沒有靠近鐘沿或隆起的地方上升，走過該段後，跡線又下降為正常.因此上紙一定要規範.在使用過程中發現自記紙受潮隆起應取下重上;三是鐘筒下的齒輪銜接部分的故障，使得鐘筒不水平，跡線每天都在固定時刻上升或下降，可更換鐘筒或底座齒輪。

（6）筆尖在上升過程中有停滯現象在加水或降水時.筆尖上升過程中有停滯現象.其原因及解決方法如下:一是筆尖與自記紙間的摩擦力過大，應先查看是否為筆尖壓力過大造成，如果是壓力過大，則需調整筆尖壓力;如果為筆尖尖銳造成，則更換筆尖或取下筆尖，在細石上把筆尖磨滑後再裝上。二是浮子筒直桿與各孔洞間的摩擦過大，這種情況下可在直桿與孔洞間打潤滑油，使其運動靈活。

（7）記錄跡線下降

原因除自然蒸發和上紙不規範外，還有如下情況，一是浮子中途進水，重量加重，這種情況必須立即更換浮子;二是浮子室放水鏢絲處漏水，浮子室水量減少，此時，需擰緊放水螺絲，如果是橡皮墊圈老化或破裂，應立即更換;三是虹吸管與固定鏢帽處漏水。這種情況只在浮子室內的水位上升到這個位置後，跡線才會出現下降現象，此時可更換橡皮墊圈。

（8）斷線或成梯形跡線

此故障原因大多是儀器接觸不良所致，如筆尖壓力不勻、機械部分摩擦過大、鐘筒不垂直，以及浮子室內部太髒等。

對比

虹吸式雨量計與自動感測雨量器

虹吸式雨量計性能可靠，測量數據準確，可記錄全天的降雨過程，但需要有人值守，人工記錄觀測數據，不能用於無人值守的站點。

自動感測雨量器能夠滿足監測規範要求，技術性能滿足降水量觀測規範和水情自動測報系統對遙測雨量計的要求。可設定在無人值守站，自動記錄觀測數據。該設備結構簡單，易於維護和使用，便於推廣，性能穩定，可比較穩定的長期工作，數據採集及資料整編容易，其記錄數據可直接通過轉化後，在南方片生成成果。彌補了虹吸式雨量計的缺陷，解決了降雨量觀測數據的傳輸問題，通過資料的對比分析，由於受氣候條件和通訊設備的影響，出現故障的幾率比較高，誤差比較大。通過降水總量的對比和回傳率的對比發現，自動感測雨量數據採集和傳輸也存在不穩定的現象。在儀器安裝時應按安裝說明書所規定各項條件做符合性測試，選擇具備合適安裝條件的站點進行安裝，以保證儀器良好運行，防止出現誤記錄、數據丟失等現象。在日常使用過程中還應做好對儀器的檢查、維護和清洗保養。

虹吸式雨量計與固態存儲雨量計

通過對兩種自動化雨量計與虹吸式自記雨量計的觀測資料的對比分析，得出結論如下。

(1)翻斗式雨量計、稱重式雨量計汛期降水量一般均少於虹吸式自記雨量計降水量值，翻斗式平均偏小0.5%，稱重式平均偏小1.1%。

(2)翻斗式雨量計、稱重式雨量計口降水量絕對誤差均值隨著降水量級的增大而增加，相對誤差均值則無明顯增長趨勢，變化範圍不大，一般穩定在0.1%-4%範圍內。

(3)翻斗式雨量計、稱重式雨量計短歷時降水相對誤差均值及符合規範要求次數的占比隨著降水歷時增長而趨於穩定，一般為63%-91%，稱重式雨量計符合規範要求降水時段占比一般大於翻斗式雨量計。

(4)翻斗式雨量計與虹吸式自記雨量計相比，口降水量偏多、偏少口數基本相當，稱重式雨量計與虹吸式自記雨量計口降水量相比大多數偏多。