摘 要：人工增雨是人工影響天氣的一種方式。以江西省撫州市臨川區(qū)躍進(jìn)水庫(kù)為例，介紹了人工增雨作業(yè)點(diǎn)及區(qū)域自動(dòng)氣象站的布設(shè)方法，得出臨川區(qū)躍進(jìn)水庫(kù)區(qū)域以撫州市臨川區(qū)騰橋鎮(zhèn)為中心，面積128.4 km2的人工增雨作業(yè)區(qū)內(nèi)所需布設(shè)的火箭發(fā)射架數(shù)量和區(qū)域自動(dòng)氣象站數(shù)量，在布設(shè)流動(dòng)火箭發(fā)射架的作業(yè)點(diǎn)開(kāi)展人工增雨作業(yè)，并采用區(qū)域?qū)Ρ确治龇椒▽?duì)人工增雨作業(yè)效益進(jìn)行分析評(píng)估，以期為今后撫州市臨川區(qū)生態(tài)建設(shè)中水庫(kù)蓄水提供參考。

關(guān)鍵詞：水庫(kù)蓄水；人工增雨；作業(yè)效益分析評(píng)估；生態(tài)建設(shè)

中圖分類(lèi)號(hào)：P48 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）06–0-03

躍進(jìn)水庫(kù)位于江西省撫州市臨川區(qū)騰橋鎮(zhèn)汪家村，距撫州市城區(qū)約31 km，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖等綜合利用的中型水庫(kù)。其水域面積

23 km2，正常蓄水位99.5 m，相應(yīng)庫(kù)容1 800萬(wàn) m3，死水位83 m，死庫(kù)容40萬(wàn) m3，最大壩高23 m，壩長(zhǎng)480 m。

水庫(kù)灌溉覆蓋撫州市臨川區(qū)騰橋鎮(zhèn)、東館鎮(zhèn)、嵩湖鄉(xiāng)、鵬田鄉(xiāng)、青泥鎮(zhèn)5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)7.1萬(wàn)人、0.51萬(wàn) hm2農(nóng)田受益[1]。對(duì)此，增加躍進(jìn)水庫(kù)持續(xù)蓄水，改善周邊生態(tài)環(huán)境，緩解撫州市臨川區(qū)躍進(jìn)水庫(kù)周邊5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)水資源供需矛盾，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 人工增雨的概況和意義

人工增雨是人工影響天氣的一種方式，其核心原理是通過(guò)向云層播撒催化劑以增大降水量。這種方法可以增加水庫(kù)蓄水量，緩解農(nóng)業(yè)干旱、提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

以臨川區(qū)躍進(jìn)水庫(kù)為研究對(duì)象，深入探討人工增雨措施對(duì)改善水庫(kù)蓄水能力、增加覆蓋鄉(xiāng)鎮(zhèn)及周邊河流區(qū)域徑流量，以及改善周邊生態(tài)環(huán)境建設(shè)具有重要性。

在我國(guó)，人工增雨的應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)，其優(yōu)點(diǎn)在于成本低、收益高、可持續(xù)，符合新時(shí)代的應(yīng)用需求[2]。根據(jù)臨川區(qū)氣象臺(tái)多年的氣象觀測(cè)和數(shù)據(jù)資料，基本上了解、掌握臨川區(qū)躍進(jìn)水庫(kù)周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的物候條件，人工增雨作業(yè)在該區(qū)域適用性較廣。然而，受水庫(kù)周邊地理環(huán)境的影響，存在作業(yè)盲區(qū)，這給人工作業(yè)帶來(lái)一定的困難。

2 科學(xué)選取人工增雨作業(yè)方式

江西省人工增雨常用催化作業(yè)方式有3種：地面布置AgI燃燒爐作業(yè)、以火箭為主的地面作業(yè)、飛機(jī)催化作業(yè)。撫州市臨川區(qū)從實(shí)際角度考慮，區(qū)域內(nèi)受地理?xiàng)l件限制，無(wú)法在地面布置AgI燃燒爐作業(yè)。而飛機(jī)增雨作業(yè)成本高，實(shí)施難度大，易受氣流、天氣等因素影響。綜上分析，得出流動(dòng)火箭作業(yè)方式最為適用。

3 合理布設(shè)人工增雨作業(yè)點(diǎn)

如何科學(xué)、合理地在臨川區(qū)躍進(jìn)水庫(kù)周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)布設(shè)人工影響天氣作業(yè)點(diǎn)，需要分析BL-1A增雨防雹火箭彈爆炸后碘化銀擴(kuò)散面積，在參考撫州市以往人工增雨作業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，借助相關(guān)文獻(xiàn)計(jì)算躍進(jìn)水庫(kù)作業(yè)區(qū)域內(nèi)需要布設(shè)的人工影響天氣作業(yè)點(diǎn)的數(shù)量，以獲得良好的水庫(kù)蓄水增雨效益。

3.1 發(fā)射架、火箭彈等基本參數(shù)的確定

（1）56 mm增雨防雹火箭彈車(chē)載式自動(dòng)4軌發(fā)射架（BFJCZ4-1）性能參數(shù)：射高最大值為7 m，射程最大值為9 km。實(shí)際作業(yè)平均射程5 km（仰角60°～65°）。

（2）BL-1A型防雹增雨火箭彈參數(shù)：火箭采用焰劑燃燒播撒擴(kuò)散，可持續(xù)作業(yè)并支持高空作業(yè)。在具體操作過(guò)程中，點(diǎn)燃催化劑后可播撒15 s左右；在3～

7 km以下的高空均能播撒，形成弧形催化帶，覆蓋面積可達(dá)7.9 km2。

（3）作業(yè)面積：選取臨川區(qū)騰橋鎮(zhèn)轄區(qū)面積128.4 km2（包含躍進(jìn)水庫(kù)水域面積23 km2）。

3.2 人工影響天氣作業(yè)點(diǎn)布設(shè)方案

（1）播撒后碘化銀自身擴(kuò)散：采用火箭實(shí)施人工增雨時(shí)，通常發(fā)射仰角為60°～65°，火箭作業(yè)平均射程為5 km，整體覆蓋面積可達(dá)到79 km2。可以確定的是，火箭彈爆炸后碘化銀擴(kuò)散覆蓋面積為7.9 km2。根據(jù)這一原理，整個(gè)人工影響天氣作業(yè)覆蓋面積約為87 km2。

在實(shí)際工作中，若考慮風(fēng)向、風(fēng)速的影響，播撒后碘化銀自身擴(kuò)散范圍逐漸增大，達(dá)到一定程度后又逐漸縮小，這意味著人工增雨效果增強(qiáng)。

（2）臨川區(qū)騰橋鎮(zhèn)作業(yè)區(qū)域需要布設(shè)的人影火箭發(fā)射架數(shù)量=臨川區(qū)騰橋鎮(zhèn)轄區(qū)面積/人工影響天氣作業(yè)覆蓋面積=128.4/87≈2個(gè)（取整數(shù)）。

（3）在實(shí)施人工增雨時(shí)存在一定作業(yè)盲區(qū)，經(jīng)全方位考慮，最終選擇在臨川區(qū)秋溪作業(yè)點(diǎn)、東館作業(yè)點(diǎn)各布設(shè)一個(gè)流動(dòng)火箭發(fā)射架作為在臨川區(qū)躍進(jìn)水庫(kù)的人工增雨作業(yè)發(fā)射點(diǎn)，根據(jù)有利降水天氣條件，在當(dāng)?shù)?個(gè)人工影響天氣作業(yè)發(fā)射點(diǎn)實(shí)施作業(yè)，從而獲得最佳作業(yè)增雨效益[3-5]。同時(shí)，降水量的統(tǒng)計(jì)以作業(yè)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)布設(shè)的自動(dòng)氣象觀測(cè)站獲取的雨量為準(zhǔn)，以便后續(xù)開(kāi)展增雨效益評(píng)估。

4 天氣形勢(shì)分析

2022年11月2日20：00，在500 hPa高空?qǐng)D上（圖1），江西省西面有一橫槽影響撫州西北部（臨川區(qū)域內(nèi)）的動(dòng)力抬升條件，有利于上升氣流產(chǎn)生，但對(duì)冷熱平流活動(dòng)不利。在850 hPa高空?qǐng)D中（圖2），江西省西南面也存在同樣的切變線活動(dòng)，提供了一定動(dòng)力抬升作用，同時(shí)南面有一定暖平流輸送，有利于對(duì)流發(fā)展。在T-lnP圖上（圖3）可看出，濕層厚度較大，相對(duì)濕度較高，且地面存在輻合線活動(dòng)。綜上所述，各項(xiàng)條件有利于對(duì)流性降水的生成，對(duì)人工增雨作業(yè)開(kāi)展具有積極影響。

5 作業(yè)效益分析評(píng)估

5.1 作業(yè)效益分析方法

采用區(qū)域?qū)Ρ确ㄟM(jìn)行作業(yè)效益分析。為了保證最終研究結(jié)論的可靠性，設(shè)定目標(biāo)區(qū)和對(duì)照區(qū)降水系統(tǒng)處于同一發(fā)展水平，且兩地的地形條件相當(dāng)，以對(duì)照區(qū)的雨量作為參照系數(shù)，計(jì)算出作業(yè)前后相對(duì)時(shí)段內(nèi)目標(biāo)區(qū)和對(duì)照區(qū)的雨量，然后進(jìn)行比值分析，之后根據(jù)比值所得結(jié)果評(píng)估正、負(fù)效果，見(jiàn)公式（1）。目標(biāo)區(qū)即為實(shí)施作業(yè)的區(qū)域，對(duì)照區(qū)為處于同一地形條件但受催化影響小的區(qū)域[6]。

此次研究中收集了人工增雨作業(yè)前、后3 h內(nèi)的降水量數(shù)據(jù)，并采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法將數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。目標(biāo)區(qū)和對(duì)照區(qū)的雨量計(jì)算方式為：

E=x1-x0（1）

式（1）中，x1表示人工增雨作業(yè)后3 h的累計(jì)降水量，x0表示作業(yè)前3 h的累計(jì)降水量。根據(jù)以下方法求出作業(yè)效果值P、增雨值W。

（2）

（3）

P＞1時(shí)為正效果，反之為負(fù)效果。

式（2）和（3）中，n和m分別表示目標(biāo)區(qū)、對(duì)照區(qū)選取的自動(dòng)氣象站數(shù)，對(duì)應(yīng)的En和Em分別為目標(biāo)區(qū)、對(duì)照區(qū)的雨量變化值。

△R=S（Rn-Rm）（4）

式（4）中，△R為人工增雨后目標(biāo)區(qū)總降水增值，單位m3；S表示目標(biāo)區(qū)面積，單位km2；公式中的Rn和Rm分別代表人工增雨后3 h內(nèi)目標(biāo)區(qū)、對(duì)照區(qū)的降水量均值。

5.2 雨量效益分析

根據(jù)天氣形勢(shì)和撫州多普勒雷達(dá)回波實(shí)時(shí)發(fā)展動(dòng)態(tài)資料，臨川區(qū)氣象災(zāi)害防御中心抓住有利天氣條件在臨川區(qū)秋溪作業(yè)點(diǎn)開(kāi)展了一次人工增雨作業(yè)。

此次作業(yè)時(shí)段為2022年11月3日03：03～03：05，利用車(chē)載式自動(dòng)4軌發(fā)射架（BFJCZ4-1）火箭發(fā)射架發(fā)射火箭彈2枚。作業(yè)高度在5 km左右，發(fā)射方位角及射擊仰角分別為165°、62°。人工影響天氣增雨作業(yè)區(qū)上空以偏南風(fēng)為主，考慮作業(yè)實(shí)際效用問(wèn)題，目標(biāo)區(qū)為秋溪人工影響天氣作業(yè)點(diǎn)（秋溪鎮(zhèn)園石村）、東館鎮(zhèn)及騰橋鎮(zhèn)（躍進(jìn)水庫(kù)），該區(qū)域有3個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站：臨川區(qū)本站（秋溪鎮(zhèn)園石村）、東館鎮(zhèn)和騰橋鎮(zhèn)。

以秋溪人工影響天氣作業(yè)點(diǎn)（秋溪鎮(zhèn)園石村）為參照，由于目標(biāo)區(qū)在東南面，因此對(duì)照區(qū)宜選在目標(biāo)區(qū)的西北面，而2個(gè)區(qū)域最近距離均＞10 km，受催化影響因素較少，可確保最終研究結(jié)論可靠性。在此次研究中，對(duì)照區(qū)為當(dāng)?shù)販厝?zhèn)、高坪鎮(zhèn)和羅針鎮(zhèn)3個(gè)區(qū)域，面積約200 km2。通過(guò)2個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站作業(yè)前3 h（2022年11月3日00：00～03：00）累計(jì)降水量統(tǒng)計(jì)得

出：目標(biāo)區(qū)為8.4 mm（臨川區(qū)本站1.8 mm、東館鎮(zhèn)3.4 mm、騰橋鎮(zhèn)3.2 mm），對(duì)照區(qū)為2.0 mm（溫泉鎮(zhèn)

1.5 mm、高坪鎮(zhèn)0.5 mm和羅針鎮(zhèn)0.0 mm）；在開(kāi)展人工增雨作業(yè)后，從目標(biāo)區(qū)和對(duì)照區(qū)作業(yè)后3 h（2022年11月3日03：00～06：00）累計(jì)降水量統(tǒng)計(jì)來(lái)看：目標(biāo)區(qū)為17.4 mm（臨川區(qū)本站4.6 mm、東館鎮(zhèn)6.3 mm、騰橋鎮(zhèn)6.5 mm），對(duì)照區(qū)為13.4 mm（溫泉鎮(zhèn)7.2 mm、高坪鎮(zhèn)3.3 mm和羅針鎮(zhèn)2.9 mm）。這說(shuō)明目標(biāo)區(qū)作業(yè)后臨川區(qū)本站（秋溪鎮(zhèn)園石村）、東館鎮(zhèn)和騰橋鎮(zhèn)累計(jì)降水量高于作業(yè)前；由于受到風(fēng)向風(fēng)速影響，播撒后碘化銀自身擴(kuò)散范圍隨著云團(tuán)移動(dòng)在（最初）逐漸增大，最終導(dǎo)致對(duì)照區(qū)累計(jì)降水量增加趨勢(shì)明顯。

根據(jù)相關(guān)計(jì)算得出，目標(biāo)區(qū)、對(duì)照區(qū)在同一時(shí)段內(nèi)作業(yè)后3 h（2022年11月3日03：00～06：00）平均降水量分別為5.8、4.5 mm；對(duì)研究所得數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出P值為1.29，正效果。同時(shí)，計(jì)算出相應(yīng)的W值為1.3 mm，

相對(duì)增雨28.9%，總雨量增值將近273 000 m3。

6 結(jié)論

（1）采用區(qū)域?qū)Ρ确治龇▽?duì)目標(biāo)區(qū)和對(duì)照區(qū)作業(yè)前后3 h降水量進(jìn)行效益評(píng)估，得出P值為1.29，正效果；W值為1.3 mm，相對(duì)增雨28.9%，總雨量增值約

273 000 m3。從而驗(yàn)證了此次人工增雨作業(yè)后對(duì)東館鎮(zhèn)和騰橋鎮(zhèn)區(qū)域產(chǎn)生增雨效果較為明顯，進(jìn)一步解決了臨川區(qū)騰橋鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)躍進(jìn)水庫(kù)干旱蓄水問(wèn)題，為人工影響天氣在服務(wù)撫州市臨川區(qū)生態(tài)建設(shè)水庫(kù)蓄水方面發(fā)揮了積極作用。

（2）此次增雨作業(yè)目的是合理開(kāi)發(fā)利用空中云水資源，利用人工增雨方法增加撫州市臨川區(qū)躍進(jìn)水庫(kù)蓄水及改善周邊區(qū)域生態(tài)環(huán)境。雖在人工影響天氣作業(yè)點(diǎn)布設(shè)、作業(yè)目標(biāo)區(qū)和對(duì)照區(qū)選擇等方面存在一定主觀性，但此次增雨作業(yè)整體達(dá)到了預(yù)期研究效果。

（3）在對(duì)人工增雨作業(yè)進(jìn)行效益評(píng)估分析時(shí)，受到樣本數(shù)量略顯不足（包括BL-1A增雨防雹火箭彈用量、作業(yè)場(chǎng)次較少）、個(gè)例效益評(píng)估存在局限性、人工影響天氣作業(yè)點(diǎn)選取較為主觀等方面的影響。因此，后續(xù)在作業(yè)效益評(píng)估分析上要不斷克服客觀因素的影響和積累大量人工增雨作業(yè)試驗(yàn)，以獲取足夠多的作業(yè)成功樣本數(shù)據(jù)，使人工影響天氣在撫州市臨川區(qū)生態(tài)建設(shè)中水庫(kù)蓄水更趨合理和完善。

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收稿日期：2024-03-11

基金項(xiàng)目：撫州市氣象局自籌資金軟科研項(xiàng)目（FZQXKY202217）。

作者簡(jiǎn)介：王燦（1988—），男，江西東鄉(xiāng)人，助理工程師，主要從事人工影響天氣和綜合氣象服務(wù)工作。