安裝在不同高度的雨量記錄儀因蒸發對測量精確度的影響
1 概述
雨量記錄儀可以很方便的對下雨量進行記錄，不過因為雨量監測儀需要安裝在不同高度，就造成了因為蒸發量的不同，對記錄結果產生影響，下面我們就介紹一下安裝在不同高度的雨量記錄儀因蒸發對測量精確度的影響。
宜昌蒸發站是目前長江流域唯一的1座大型蒸發站，它位于長江西陵峽口，距葛洲壩水庫約2km，距三峽水庫不足45km。地理位置：東經111°17′，北緯30°39′。有降水量觀測、蒸發量觀測、地面氣象項目觀測。其主要目的是為葛洲壩水庫、三峽水庫提供區域實測降水量、蒸發量資料，便于水庫調度及蒸發原型分析。宜昌蒸發站雨量記錄儀有3種，器口距地面高度分別為100、70、15cm；蒸發器有4種，器口距地面高度分別為70、70、30、15cm。由于器口距地面不同高度的雨量器所測雨量不盡相同，那么在計算蒸發量時，選擇何種雨量器雨量將直接影響蒸發量精度。因此，利用宜昌蒸發站多年降水實測資料，計算不同高度雨量器觀測雨量，分析雨量器器口距地面高度不同對觀測雨量的影響，從而分析其對蒸發量精度所造成的影響。
2 分析方法
2.1 影響水面蒸發的因素
水面蒸發是水循環的一個重要過程，是分析水量平衡的重要因子。蒸發過程非常復雜，蒸發量的大小受很多因素影響。其中溫度、蒸發面的曲度、大氣濕度、風速、水質純度、面積、氣壓等對蒸發量的影響是內在因素，雨量對蒸發量計算結果造成的影響為外在影響。本文僅就雨量對蒸發量精度所造成的影響進行分析。
2.2 儀器布置
蒸發場內布置了3套雨量監測儀，其器口距地面高度分別為100、70、15cm。其中100cm為自記式雨量器，70、15cm為人工雨量監測儀。雨量儀按東西向排列，儀器間距4m左右。
2.3 蒸發量計算公式
蒸發量計算公式為：
式中Eh為時段蒸發量，mm；P為與蒸發量同時段的降水量，mm；h1、h2為上次和本次觀測時蒸發器內單位水面高度，mm；h為溢流量或加水量，溢流時取正，加水時取負，mm。
從(1)式可知，降水量P用P100(器口距地面高度100cm)、P70(器口距地面高度70cm)或P15(器口距地面高度15cm)的實測值，是消除蒸發量外在影響的一個重要因素。
3 不同高度雨量記錄儀的雨量對蒸發量影響分析
3.1 距地面不同高度雨量器對雨量實測值影響分析
根據蒸發站1984~2002年雨量實測值分析發現，距地面不同高度的3種雨量器所觀測的雨量各有差異。這就給計算蒸發量提出了一個問題，即在(1)式中P值應采取何種雨量器的雨量。雨量實測值具體分析如表1、表2。
表1 P100與P70雨量實測值差異統計
表2 P70與P15雨量實測值差異統計
表1、表2中雨量總個數為有雨量的次數；雨量差異個數為兩種雨量器雨量實測值不同的次數；雨量差值比為|P100-P70|/P100或|P70-P15|/P70；差異率為雨量差異個數所占雨量總個數百分比。
通過表1、表2可知，距地面不同高度雨量器實測雨量存在差異，最大差異率達87%，最小的也有35%；其差異變幅在0.1~4.0 mm之間。P100與P70實測值差異率在66%以上，P70與P15實測值差異率在56%以下。
對資料進一步分析，距地面不同高度雨量器實測雨量差值比大于2.0%時，P100與P70所占的比重明顯比P70與P15所占比重大。雨量器實測雨量差值大于2.0%時，表1中雨量差值>2%總個數為136次，表2中雨量差值>2%總個數僅有47次。從此可得出，器口距地面高度為70、15cm的雨量器所測雨量有所差別，但在雨量差值>2%時，所測雨量較為一致；而器口距地面高度為100cm雨量器所測雨量與70 cm雨量器所測雨量有一定的差別。
3.2 不同高度雨量器所測雨量對蒸發量影響分析
目前國內流行的蒸發器有兩種：一種是蒸發器；另一種是20cm口徑的蒸發皿，在計算蒸發量時，式(1)中的P值均采用距地面高度70cm雨量器實測雨量。從表1、表2可看出在差異率大于2.0%時，P100與P70所占比重為25%，P70與P15所占比重為12%。這正好與行業標準P值均采用距地面高度70 cm雨量器實測雨量相符，行業標準也規定自記雨量與人工觀測雨量相差2.0%時需作訂正。由于宜昌蒸發站有4種蒸發儀器，器口距地面高度各不相同。通過以上表1、表2可看出，各雨量器承接的雨量存在差異，即式(1)中P值不同，如在式(1)中采用同一P值，蒸發量的精度將受到影響。特別是距地面高度低的蒸發器采用距地面高度高的雨量器P值，對蒸發量影響更大。
4 結論與建議
宜昌蒸發站4種蒸發儀器在計算蒸發量時，由于蒸發器器口距地面高度各不相同，對式(1)中的P值不宜采用同一雨量器P值，P值的采用應與蒸發器器口距地面高度相對應的雨量器。
(1)蒸發器器口距地面高度為70cm的20cm蒸發皿、80cm蒸發盆，式(1)的P值宜采用器口距地面高度為70cm雨量器所測雨量。
(2)蒸發器器口距地面高度為30cm的E-601B型蒸發器，式(1)的P值宜采用器口距地面高度為15cm雨量器所測雨量。
(3)蒸發器器口距地面高度為15cm的20 m2蒸發池，式(1)的P值宜采用器口距地面高度為15cm雨量器所測雨量。蒸發是水循環過程中非常復雜的自然現象，分析清楚，掌握其內在規律對人們的生活、軍事、工業、農業，特別是水利工程建設等都有著舉足輕重的作用。
近年來，全球氣候呈逐年變暖趨勢，各國學者對蒸發的研究更加重視，研究蒸發的內在規律，其社會效益、經濟價值正在日益顯現。掌握內在規律，消除外在因素，是提高蒸發量精度的重要手段，在此建議：
(1)設置蒸發場時應盡量選擇地勢開闊、空氣流通、附近無遮擋物、自然植被良好等符合行業標準的場所。
(2)在設置雨量器時盡量保持器口距地面高度與蒸發器器口距地面高度一致。測記蒸發量時，盡量減少人為誤差，消除外在因素。
(3)在暴雨或大風期間，宜采用分段測記雨量、累計求P值，盡量減小由于雨強、大風造成P值誤差而影響Eh，即影響蒸發量的精度。
