遥测雨量站网的布设与合理性论证（李伟珮,盖永刚）

［关键词］遥测雨量站站网布设合理性论证 合理布设遥测雨量站网是水情自动测报系统的重要内容，不仅关系到系统建设的规模和投资，而且关系到洪水预报精度、防洪调度的科学合理性及系统的运行和维护。因此，站网布设应遵循科学合理、经济可行，管理维护方便的原则，使拟定的遥测站网密度恰当，分布合理，采集到的实时水情信息具有很好的代表性［1］。

1 遥测雨量站布设

一般遥测雨量站网布设应遵循以下原则：以最少的投入，能基本控制区域的降雨分布和下垫面不均匀性对降雨径流的影响；能基本满足水库的洪水、径流预报和水库调度的需要；以现有站点为基础，适度增加新站点；便于通信组网；测站布设应与系统的预报模型相匹配，尽量减少不必要的测站［2～3］。

流域按资料分为有资料流域和无资料流域两类。有资料流域包含有很多人工观测雨量站（或气象站），资料系列较长。而无资料流域或少资料的流域，几乎没有雨量站。下面分这两种情况分别介绍其遥测雨量站的布设。

1.1 无资料流域的情况

对于无资料流域，站网布设主要依据《水文站网规划技术导则》（SL34-92）、世界气象组织（WMO）推荐的标准和其它水情自动测报系统的站网密度与使用效果等确定。

《水文站网规划技术导则》（SL34-92）［4］中规定，在不具备分析条件的地区，可结合设站目的、地区特点，按下表选定布站数目。

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站网密度及运行情况酌情采用，表列数字可作为站网密度评估的参考。

在《水文实践指南》（世界气象组织（WMO） 1981）［5］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、交通闭塞或其它经济方面的原因，最小密度为250～1 000km2/站。

1.2 有资料流域的情况

对于系统建设范围内具有丰富雨量站的流域，经过充分论证，可以将部分雨量站改造为遥测雨量站。当现有雨量站满足不了系统要求时，按控制暴雨的时空变化，新增部分雨量站，以便能求得足够精度的面平均雨量值。如黄河西霞院水利枢纽水情自动测报系统，根据小浪底至西霞院之间流域面积、主要暴雨洪水来源区和西霞院水利枢纽水情自动测报系统的具体情况，在山涧性河流上游地区新设3 个雨量站，改造一处现有雨量站。

2 遥测雨量站网的合理性论证

遥测雨量站网合理性论证的目的，是使按其所收集的雨量信息计算的面雨量能接近面雨量真值，从而减少遥测雨量站规模。站网合理性论证方法分为以面雨量精度作为目标函数和以流量精度作为目标函数两类。

2.1 以时段面雨量精度为目标函数的论证方法

以时段面雨量精度为目标函数论证遥测雨量站网密度是站网论证中最常用的方法。常用的有两种方法：

(1)抽站法

抽站法［1～2］是利用较多雨量站资料，计算面平均雨量，然后用较少雨量站资料重新计算（包括日雨量与时段雨量）面雨量，计算抽样误差，探讨布站密度与抽样误差之间的关系，求出满足精度要求的布站数量。

如渭河林家村至咸阳区间集水面积16 166km2，雨量站点较密，采用抽样法进行面雨量分析，成果见表2：2009 年第3 期黄河 规 划 设 计总第149 期李伟珮等：遥测雨量站网的布设与合理性论证。

由上表可知，随着站数的减小，误差越来越大。结合模型方案分析后，该系统选取28 站作为优选方案。

(2)等值线法

选择系统覆盖范围内发生过的各种雨型的典型降水过程若干次，用较多雨量站资料绘制暴雨等值线图，然后用较少雨量站资料再绘制暴雨等值线图，采用暴雨等值线图量算各场暴雨面平均雨量，计算抽样误差，选取满足要求的遥测雨量站网。

2.2 以流量精度为目标函数的论证方法

以现有水文站作为控制，将流域分成若干块，对每一块再细分单元块，对每一单元块利用模型，根据历史水文资料，作降雨、蒸发、土壤含水量、水源分配和消退、单元河网单位线以及河槽汇流等分析，率定子系统有关参数，在调试达到一组最佳参数的条件下，分析计算与实测拟合成果，探讨遥测站点对暴雨控制的代表性。改变模型参数率定子系统中有关文件内容，组成多种站网方案，再分析其洪水过程拟合程度，从而求出满足精度要求的布站数量［1］。

比如北洛河流域，根据水文站点分布情况、将流域分成7 块，在各块中又按面积大小、雨量站点等再分成几个单元，以便考虑降雨分布不均的影响和单元块之间的汇流差异。本系统公分34个单元，各片和单元划分情况及雨量站点数见下表。

从实测资料中选用多场降雨和洪水过程率定新安江模型参数，然后推求在拟设遥测雨量站点条件下的各控制点洪水过程，与实测洪水过程比较，分析拟合程度，分析成果见表3。

从上表可以看出，定量论证后拟选的37 个雨量遥测站点，用分散性预报模型计算精度能满足精度要求。

3 结语

遥测雨量站布设和论证是一个复杂的过程，每个流域由于降雨特性、下垫面条件及采用的预报模型不同，布设和论证方法也不同。在实际应用当中，应根据工程特点、结合流域雨洪特性、结合现有站网和预报模型综合确定。

参考文献

［1］水利部水利水电规划设计总院，中水东北勘测设计研究有限责任公司. 水利水电工程水文自动测报系统设计手册［M］. 北京：中国水利水电出版社，2008.

［2］孙增义，王跃. 水情自动测报技术基础及其应用［M］. 北京：中国水利水电出版社，1999.

［3］张建云，唐镇松，姚永熙. 水文自动测报系统应用技术［M］. 北京：中国水利水电出版社，2005.

［4］SL34-92. 水文站网规划技术导则［S］.

［5］世界气象组织(WMO),水文实践指南.1981.