蔡衡++周敏

摘要：本文主要介紹如何利用人工增雨方法改善貴州省烏當(dāng)區(qū)漁洞峽水庫(kù)上游地區(qū)徑流量，增加蓄水，改良周邊生態(tài)環(huán)境。通過(guò)介紹人工增雨作業(yè)點(diǎn)及雨量觀測(cè)站的布設(shè)方法，得出烏當(dāng)區(qū)漁洞峽水庫(kù)上游地區(qū)以貴州省烏當(dāng)區(qū)為中心，面積3000平方公里的人工增雨作業(yè)區(qū)內(nèi)所需布設(shè)的高炮數(shù)量、氣象觀測(cè)站數(shù)量，便于為今后該水庫(kù)生態(tài)環(huán)境改善和維持提供一種參考方法。

關(guān)鍵詞：人工增雨；漁洞峽水庫(kù)蓄水；生態(tài)環(huán)境

中圖分類號(hào)： F323.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1674-0432（2014）-06-79-1

漁洞峽水庫(kù)位于貴州省烏當(dāng)區(qū)東風(fēng)鎮(zhèn)，屬長(zhǎng)江流域?yàn)踅登逅又Я黥~洞河源頭，壩址以上集水面積118平方公里，多年平均流量2.06立方米/秒，年徑流總量6490萬(wàn)立方米，水庫(kù)總庫(kù)容1860萬(wàn)立方米，正常蓄水位1075米，每年供水3000萬(wàn)立方米，年發(fā)電量可達(dá)297萬(wàn)千瓦時(shí)，為緩解貴陽(yáng)市水資源供需矛盾，保障和提高城區(qū)及烏當(dāng)片區(qū)群眾生活用水質(zhì)量，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，提高受益地區(qū)農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力，改善群眾生活生產(chǎn)條件具有重要意義。隨著全球氣候變暖，城市化步伐的加快，使我國(guó)很多水庫(kù)及水庫(kù)上游地區(qū)的污染加劇，因此，增加漁洞峽水庫(kù)蓄水，改良周邊生態(tài)環(huán)境是當(dāng)前非常嚴(yán)峻的問(wèn)題。

1 利用人工增雨方法增加漁洞峽水庫(kù)徑流量并改善周邊生態(tài)環(huán)境

通過(guò)多年的實(shí)踐證明，開展人工增雨是增加水庫(kù)徑流量最有效的途徑之一，在適當(dāng)?shù)奶鞖鈼l件下實(shí)施作業(yè)，不僅可以增加水庫(kù)蓄水，還可以改善周邊生態(tài)環(huán)境，這是一種持續(xù)有效，低投入高收益的措施，完全滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。通過(guò)多年觀測(cè)和試驗(yàn)，積累了大量的氣象基礎(chǔ)資料，摸清了漁洞峽水庫(kù)上游地區(qū)的天氣、云、水的宏微觀機(jī)制和云水資料。從氣候、水汽、日照及陰雨日等條件分析，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)具有較大的增雨潛力。但是，受水庫(kù)周邊地理位置、地形影響、作業(yè)范圍和區(qū)域有一定的局限性，增加了人工增雨作業(yè)的難度。

2 科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪x擇人工增雨的作業(yè)方式

在現(xiàn)代的氣象工作中，常見的人工增雨作業(yè)方式有飛機(jī)、高炮和火箭。經(jīng)過(guò)科學(xué)論證和從實(shí)際角度考慮，飛機(jī)增雨的成本較高、機(jī)動(dòng)性較弱。因此，采用高炮和流動(dòng)火箭作業(yè)相結(jié)合是漁洞峽水庫(kù)增雨最有效的方式。

3 合理布置人工增雨作業(yè)點(diǎn)

漁洞峽上游地區(qū)地廣人稀，氣象觀測(cè)點(diǎn)較少。如何科學(xué)合理的布置炮點(diǎn)，才能凸突顯增雨效果是最主要的問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外有兩個(gè)方面的問(wèn)題研究較少，一是增雨炮彈爆炸后碘化銀的擴(kuò)散問(wèn)題，二是增雨效果的效益驗(yàn)證問(wèn)題。在此，我們通過(guò)分析炮彈爆炸后碘化銀擴(kuò)散面積，利用貴陽(yáng)市多年增雨防雹工作的經(jīng)驗(yàn)和方法，提出實(shí)際的布設(shè)方案。

3.1 基本參數(shù)

3.1.1 高炮性能參數(shù) 最大射高6700 米，最大射程8500米。實(shí)際作業(yè)平均射程5000 米（45度角）。

3.1.2 碘化銀參數(shù) 爆炸后碘化銀自身擴(kuò)散影響范圍平均半徑為3公里。

3.1.3 作業(yè)面積 3000平方公里。

3.2 炮點(diǎn)布設(shè)方案

3.2.1 爆炸后碘化銀自身擴(kuò)散 按照平均取值：高炮作業(yè)平均射程為5公里，作業(yè)仰角為45度，覆蓋面積為79 平方公里。當(dāng)增雨炮彈爆炸后，根據(jù)碘化銀自身擴(kuò)散影響范圍平均半徑為3 公里的原理，可得知一門高炮有效增雨最大半徑為8公里，覆蓋面積為201 平方公里。通過(guò)以上計(jì)算得知，如考慮爆炸后碘化銀自身擴(kuò)散影響，實(shí)際上是增大了高炮的作業(yè)范圍。

3.2.2 考慮風(fēng)向風(fēng)速后碘化銀的實(shí)際擴(kuò)散 在實(shí)際工作中，必須考慮到空氣流動(dòng)及碘化銀的滯留影響作用。在本地區(qū)春夏季作業(yè)期間，考慮高空風(fēng)以偏西氣流為主，平均值為270度。由數(shù)值模式結(jié)果可知，作為點(diǎn)源的碘化銀粒子的擴(kuò)散，濃度隨時(shí)間的增加逐步減小，擴(kuò)散范圍由初始階段隨時(shí)間的增大而增大，之后隨時(shí)間又逐漸減小。大約在3小時(shí)內(nèi)碘化銀對(duì)增雨效果有效，且在1小時(shí)內(nèi)效果最明顯，最佳效果時(shí)間為30分鐘。

近似計(jì)算如下：作業(yè)時(shí)段1小時(shí)內(nèi)，云平均移速約為8米/秒，最佳效果時(shí)間30分，則碘化銀在下風(fēng)方的擴(kuò)散距離應(yīng)該為：14.4公里。

此時(shí)覆蓋面積 S=16公里×（5公里+5公里+14.4公里）=390.4 平方公里

則漁洞峽作業(yè)區(qū)域需布設(shè)的炮點(diǎn)數(shù)為：N=3000/390.4=7個(gè)

在實(shí)際運(yùn)用中，考慮到作業(yè)盲區(qū)和地理位置問(wèn)題，不一定每個(gè)點(diǎn)的布防都面面俱到，因此我們考慮以流動(dòng)火箭為輔助，根據(jù)天氣形勢(shì)，在漁洞峽水庫(kù)上游區(qū)域，實(shí)施開展增雨作業(yè)，以獲得最好的效果。

3.3 氣象觀測(cè)站布設(shè)方案

氣象觀測(cè)站的布設(shè)能及時(shí)獲取第一手氣象資料，為檢驗(yàn)人工增雨效果提供數(shù)據(jù)支撐。氣象自動(dòng)站布設(shè)原則：縱向以10毫米降水為一個(gè)單位，根據(jù)降水等值線圖，降水量每隔10毫米布設(shè)一個(gè)雨量點(diǎn)；橫向以布設(shè)炮點(diǎn)的橫向距離為一個(gè)單位（不超過(guò)30公里）。綜上所述，我們只要在布設(shè)7個(gè)炮點(diǎn)的同時(shí)，每個(gè)炮點(diǎn)加設(shè)一個(gè)氣象觀測(cè)站，就能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫監(jiān)測(cè)，為水庫(kù)增加蓄水，生態(tài)環(huán)境改良提供有效支撐。

4 結(jié)語(yǔ)

低投入、高收益是對(duì)人工增雨作業(yè)最好的詮釋。通過(guò)上述人工增雨炮點(diǎn)和氣象觀測(cè)站的布防，合理開發(fā)利用空中水資源，從很大程度上能將該地區(qū)的人工增雨效益發(fā)揮到最大，增加蓄水，改善生態(tài)，降低空氣中PM2.5濃度，推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)健康可持續(xù)發(fā)展。

作者簡(jiǎn)介：蔡衡，貴陽(yáng)市烏當(dāng)區(qū)氣象局，副局長(zhǎng)，研究方向：大氣科學(xué)。