基于改进型双翻斗结构的翻斗式雨量计性能提升研究

《Scientific Reports》：High-accuracy and high-resolution rainfall measurement using an improved dual tipping-bucket rain gauge

　　

摘要

翻斗式雨量计（TBR）因其低成本、结构简单和低能耗而在降水监测中得到广泛应用。尽管应用广泛，传统TBR往往低估降雨量，尤其在强降水条件下，限制了测量精度和分辨率。现有的大多数解决方案依赖于算法校准，同时假设机械结构固定不变。本研究提出了一种新型结构方法以提升TBR性能。所提出的设计在不损害精度的前提下，将最大可测量降雨强度从10 mm/min提高到20 mm/min，并将时间分辨率从0.1 mm/分钟提升至0.05 mm/分钟。该设计还提供了灵活性，可根据应用需求选择优先追求更高分辨率或更高强度测量。研究团队制造了采用改进型双翻斗结构的原型机，并在伊朗拉扎维霍拉桑地区的区域水务公司进行了测试。结果表明，该设计与标准非记录式雨量计之间具有高相关性，证实了所提出方法的可靠性。分步法进一步减少了进入翻斗的水量波动，增强了在降雨快速变化条件下的精度。所提出的方法为降雨监测提供了一种稳健且高精度的解决方案，适用于水文建模、洪水预报和气候研究。