一、概况

从挖掘出的殷墟甲骨文中可知,早在公元前14世纪已有降雨、雪的定性观测记载。如郭沫若著 《甲骨文字研究》中之第57 片甲骨,记有“从雨”,郭氏解释为“谓有急雨,有骤雨也”；又第67片甲骨,记有“不雨、其雨、翌日戊又大雨。辛又大雨”。这是说丁日无雨,第二日戊日大雨,至第五日辛日又大雨。又如《春秋传》(约成书于公元前5世纪前后)中记有“触石而出,肤寸而合,不崇朝而遍雨天下,惟太山也”。这是说山东泰山及其周围产生地形雨的情况。公元前1世纪汉代的方士京房(公元前77～前37年)首先创用雨量筒观测雨量。据《后汉书·礼仪志》(成书于398～445年)载有:“自立春至立夏,尽立秋,郡国上雨泽。”即东汉时(公元40～220年)就建有全国各郡县向中央报送降雨情况的制度。《宋史·仁宗本纪》载:“宝元元年(1038年)六月,甲申,诏天下诸州月上雨雪状”。宋淳祐七年(1247年),秦九韶所著《数书九章》一书中,载有雨量筒的形状和尺寸以及雨深的计算方法,称为“天池测雨”,并说当时全国各“州君都有天池盆以测雨水”。该书还用竹制容器观测降雪量的记述,称为“竹器验雪”,并列出了计算平地降雪深度的方法。到明代洪武年间(1368～1398年)“令天下州县长吏月奏雨泽”(见顾炎武著 《日知录·雨泽》)。说明当时已有一套测报降雨的制度。民国元年(1912年)在山东省泰安设立雨量站,开创了用现代科学方法观测降雨。民国时期和中华人民共和国成立初期(1955年前),降水量的观测归属于气象观测范围,执行气象观测暂行规范(地面部分),从1956年全国第一部《水文测站暂行规范》颁发执行时,降雨、蒸发等项划入水文观测范围。

二、仪器设备

在民国时期观测降雨的仪器称“雨量计”,是仿照美国气象局制造的直径为20.32cm(8in)的标准式雨量计,由承雨盖、量雨管、圆筒三部分组成,承雨盖形如一个大漏斗,口径为20.32cm(1946年2月冀鲁豫黄河水利委员会编印的《气象测验要点》将雨量计口径改为20cm)；量雨管(即储水瓶)为直径是6.43cm,高50.80cm 的圆筒,量雨管口面积是承雨盖面积的1/10；圆筒(即雨量筒)担负安放承雨盖和雨量管,其直径亦为20.32cm,高65cm。观读雨量用特制的量雨尺,长60cm,宽10mm,厚4mm 的硬木制成。将雨量尺插入量雨管内,其水痕处的读数即为降雨量。1946年,将雨量尺改为量杯,量杯上的最小读数为0.1mm。

20世纪50年代初,雨量器的类型与民国时期相似,所不同的就是雨量计的口径大小种类很多,有20.32cm、20cm、11.3cm、11cm、10cm 等。1958年雨量器的口径统一为20cm,并将型号定名为“标准雨量器”。

在中华人民共和国成立初期,水文测站使用自记雨量计很少,1951年黄委会只有龙门一个站使用自记雨量计,20世纪50年代中期逐步推广,到1960年,黄委使用自记雨量计的有31处,流域省(自治区)为29处,共计60处。其主要类型为日记式,由南京水工仪器厂和上海气象仪器厂生产的虹吸式自记雨量计。50年代末,上诠水文站引进一台美国产的长期自记雨量计,运转正常,成果记录准确可靠。而国产虹吸式自记雨量器,因虹吸部分容易发生故障,使雨量自记成果要进行改正,因此,自记雨量器的使用受到一定的限制。1963年黄委会自记雨量计减少到20处,经过两年的调整、巩固、充实、提高,随着水文经费的增加和自记仪器质量与管理经验的提高,1965年黄委会自记雨量计发展到53 处,流域省区发展到100 处。1977年,黄委会自记雨量计发展到100处,省区发展到323处,分别占各自雨量站总数的16%和25%。到70年代后期,在业务上需大力发展自记雨量计,因生产厂家货源不足而发生购不到仪器的矛盾,在此情况下,为了解决仪器不足,黄委会决定自己动手,自力更生仿制自记雨量计。黄委会三门峡库区水文实验总站以上海气象仪器厂的翻斗自记雨量计为基型,共仿制120台,除配发三门峡总站测区使用外,还供郑州测区以及陕西和山西等省。但仪器因工艺不过关,常发生故障而停用。80年代初,黄委会水文局引进日本DSJ-4型翻斗式长期(3个月)自记雨量计,由黄委会水文局和天津气象海洋仪器厂协作共同仿制和生产。该仪器操作方便,走时准确,雨量记录清晰,耗电量小(用电池)；该仪器性能稳定,是人烟稀少和无电源的边远地区发展雨量长期自记的理想仪器,到1987年该仪器已有近70台在黄委会投产使用。

因生产、科研和水文预报的需要,全河自记雨量计在20世纪70年代后期获得较快的发展。其自记雨量计台数和雨量自记化程度分别是:1970年184台为15.0%；1975年287台为19.7%；1980年941台为39.7%；1984年是历年自记雨量计最多的一年1271台(黄委会584台、青海66台、甘肃87台、宁夏65台、内蒙古87台、山西174台、陕西105台、河南34台、山东69台),自记化程度为51.1%(其中黄委会70.2%、青海49.3%、甘肃49.4%、宁夏35.9%、内蒙古41.0%、山西37.3%、陕西32.7%、河南54.0%、山东71.1%)。1990年自记雨量计下降为1085台。

三、雨量器(计)口高度

雨量器(计)口的安设高度不同对雨量数值有一定的影响。民国时期规定雨量计口高度离地面为30cm,中华人民共和国成立初期雨量计口的高度很不统一,多数站执行《气象观测暂行规范》(地面部分)高度为2.0m,一部分新设雨量站的器口离地面高度为70cm。1954年,内蒙古自治区管辖的雨量站其器口离地面的高度为2.0m,并在器口上安有防风圈(防风圈由铁片组成,其形似喇叭,口径为雨量器口径的5倍)。1958年8月水利电力部颁发的《降水量观测暂行规范》,对黄河流域及以北的地区规定:雨量器口的安装高度为2.0m,并附带防风圈。后因带防风圈对观测很不方便而未用。考虑雨量器口离地面高度应和小型蒸发皿器口高度一致,统一采用离地面高度70cm。(www.daowen.com)

自记雨量计的器口安装高度,因仪器本身比较高,同时各厂生产的规格也不一样,因此其器口安装高度很难统一。

进入20世纪70年代,随着农村耕地的紧张,雨量观测场地不同程度地受到侵占,使场地宽广受到影响。有的在场内种植高秆作物,影响雨量观测资料的代表性和准确性,为了探讨雨量器设置的新途径,解决委托雨量站观测场的设置问题,1975年,根据水电部水利司的安排,在渭河支流牛头河的社棠水文站进行地面和房顶降雨量的对比观测试验。因房顶风速大于地面,比测结果是房顶降雨量存在系统的偏小。据观测,当房顶风速在3m/s时,降雨量平均偏小约10%；当风速在5m/s时,偏小约20%；风速在7.5m/s时,偏小约30%,房顶处风速越大,雨量值偏小越多。因此,房顶不适宜安设雨量器进行雨量观测,部分委托雨量观测场存在的问题未能得到彻底解决。

四、时制与段次

在民国时期和中华人民共和国成立初期,降水量观测的时制采用地方太阳时,1956年后改为北京标准时制。

降水量观测的段次与日分界,在民国时期,规定每日9时定时观测一次,并以9时为降水量的日分界；遇有暴雨时应增加观测次数和记录暴雨的起讫时间。中华人民共和国成立后,降水量观测段次和日分界变动较多,1956年执行《水文测站暂行规范》后全国水文部门统一以北京标准时8时为日分界,气象部门管辖的雨量观测仍按19时为日分界。雨量观测段次流域各省也不统一,如甘肃省和电力部门按14时、20时、2时、8时四段制或11时、14时、17时、20时、23时、2时、5时、8时八段制；内蒙古自治区和山西省的雨量站非汛期多数为一段制,汛期酌情按四段制或八段制观测；陕西省采用一段制或二段制观测。

五、委托雨量站

雨量站1949年全河为45处,1955年发展到623处,1960年为826处,1965年为1022处,到1980年达2371处(其中黄委会808处),1986年是历年雨量站最多的一年,为2488处(其中黄委会836处)。如此众多的雨量站全靠国家正式职工负责观测队伍太庞大,同时雨量观测技术比较单纯,具有一般文化(初小)程度即可胜任。为此,从中华人民共和国成立以后,雨量站的观测委托给当地具有一般文化程度的群众(农民、机关干部、教师等),每月付给一定数量的报酬,称为雨量站津贴。中华人民共和国成立初期委托雨量站由就近的水文站分片负责技术指导和业务管理,进行资料校核、整编,每年汛前派专人去各雨量站进行检查和业务辅导,发现问题在现场进行纠正。到20世纪60年代初成立水文中心站后,委托雨量站的管理,多数由水文中心站派专人负责。历年来,委托雨量站资料存在不少问题,有的有伪造,有的残缺不全,有的仪器设备损坏等,直接影响观测资料的质量,为此,首先要加强管理搞好巡回检查指导,合理提高雨量站的津贴；其次在经费允许的条件下发展雨量长期自记是提高雨量观测质量的根本途径。