合理開發(fā)利用空中水資源改善生態(tài)環(huán)境

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區(qū)漁洞峽水庫上游地區(qū)徑流量，增加蓄水，改良周邊生態(tài)環(huán)境。通過介紹人工增雨作業(yè)點及雨量觀測站的布設方法，得出烏當區(qū)漁洞峽水庫上游地區(qū)以貴州省烏當區(qū)為中心，面積3000平方公里的人工增雨作業(yè)區(qū)內所需布設的高炮數(shù)量、氣象觀測站數(shù)量，便于為今后該水庫生態(tài)環(huán)境改善和維持提供一種參考方法。

關鍵詞：人工增雨；漁洞峽水庫蓄水；生態(tài)環(huán)境

中圖分類號： F323.22 文獻標識碼： A 文章編號： 1674-0432（2014）-06-79-1

漁洞峽水庫位于貴州省烏當區(qū)東風鎮(zhèn)，屬長江流域烏江水系清水河支流魚洞河源頭，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6490萬立方米，水庫總庫容1860萬立方米，正常蓄水位1075米，每年供水3000萬立方米，年發(fā)電量可達297萬千瓦時，為緩解貴陽市水資源供需矛盾，保障和提高城區(qū)及烏當片區(qū)群眾生活用水質量，促進經濟社會可持續(xù)發(fā)展，提高受益地區(qū)農業(yè)綜合生產能力，改善群眾生活生產條件具有重要意義。隨著全球氣候變暖，城市化步伐的加快，使我國很多水庫及水庫上游地區(qū)的污染加劇，因此，增加漁洞峽水庫蓄水，改良周邊生態(tài)環(huán)境是當前非常嚴峻的問題。

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

通過多年的實踐證明，開展人工增雨是增加水庫徑流量最有效的途徑之一，在適當?shù)奶鞖鈼l件下實施作業(yè)，不僅可以增加水庫蓄水，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。通過多年觀測和試驗，積累了大量的氣象基礎資料，摸清了漁洞峽水庫上游地區(qū)的天氣、云、水的宏微觀機制和云水資料。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 科學嚴謹?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、高炮和火箭。經過科學論證和從實際角度考慮，飛機增雨的成本較高、機動性較弱。因此，采用高炮和流動火箭作業(yè)相結合是漁洞峽水庫增雨最有效的方式。

3 合理布置人工增雨作業(yè)點

漁洞峽上游地區(qū)地廣人稀，氣象觀測點較少。如何科學合理的布置炮點，才能凸突顯增雨效果是最主要的問題。目前國內外有兩個方面的問題研究較少，一是增雨炮彈爆炸后碘化銀的擴散問題，二是增雨效果的效益驗證問題。在此，我們通過分析炮彈爆炸后碘化銀擴散面積，利用貴陽市多年增雨防雹工作的經驗和方法，提出實際的布設方案。

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 炮點布設方案

3.2.1 爆炸后碘化銀自身擴散 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。當增雨炮彈爆炸后，根據碘化銀自身擴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。通過以上計算得知，如考慮爆炸后碘化銀自身擴散影響，實際上是增大了高炮的作業(yè)范圍。

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

近似計算如下：作業(yè)時段1小時內，云平均移速約為8米/秒，最佳效果時間30分，則碘化銀在下風方的擴散距離應該為：14.4公里。

此時覆蓋面積 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)域需布設的炮點數(shù)為：N=3000/390.4=7個

在實際運用中，考慮到作業(yè)盲區(qū)和地理位置問題，不一定每個點的布防都面面俱到，因此我們考慮以流動火箭為輔助，根據天氣形勢，在漁洞峽水庫上游區(qū)域，實施開展增雨作業(yè)，以獲得最好的效果。

3.3 氣象觀測站布設方案

氣象觀測站的布設能及時獲取第一手氣象資料，為檢驗人工增雨效果提供數(shù)據支撐。氣象自動站布設原則：縱向以10毫米降水為一個單位，根據降水等值線圖，降水量每隔10毫米布設一個雨量點；橫向以布設炮點的橫向距離為一個單位（不超過30公里）。綜上所述，我們只要在布設7個炮點的同時，每個炮點加設一個氣象觀測站，就能實現(xiàn)無縫監(jiān)測，為水庫增加蓄水，生態(tài)環(huán)境改良提供有效支撐。

4 結語

低投入、高收益是對人工增雨作業(yè)最好的詮釋。通過上述人工增雨炮點和氣象觀測站的布防，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，推動當?shù)亟洕鐣】悼沙掷m(xù)發(fā)展。

作者簡介：蔡衡，貴陽市烏當區(qū)氣象局，副局長，研究方向：大氣科學。