合理開發利用空中水資源改善生態環境

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漁洞峽水庫上游地區徑流量，增加蓄水，改良周邊生態環境。通過介紹人工增雨作業點及雨量觀測站的布設方法，得出烏當區漁洞峽水庫上游地區以貴州省烏當區為中心，面積3000平方公里的人工增雨作業區內所需布設的高炮數量、氣象觀測站數量，便于為今后該水庫生態環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；生態環境

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東風鎮，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，保障和提高城區及烏當片區群眾生活用水質量，促進經濟社會可持續發展，提高受益地區農業綜合生產能力，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的污染加劇，因此，增加漁洞峽水庫蓄水，改良周邊生態環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環境

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，在適當的天氣條件下實施作業，不僅可以增加水庫蓄水，還可以改善周邊生態環境，這是一種持續有效，低投入高收益的措施，完全滿足可持續發展的要求。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，發現該地區具有較大的增雨潛力。但是，受水庫周邊地理位置、地形影響、作業范圍和區域有一定的局限性，增加了人工增雨作業的難度。

2 科學嚴謹的選擇人工增雨的作業方式

在現代的氣象工作中，常見的人工增雨作業方式有飛機、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點

漁洞峽上游地區地廣人稀，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

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

3.1.2 碘化銀參數 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：高炮作業平均射程為5公里，作業仰角為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。在本地區春夏季作業期間，考慮高空風以偏西氣流為主，平均值為270度。由數值模式結果可知，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

則漁洞峽作業區域需布設的炮點數為：N=3000/390.4=7個

在實際運用中，考慮到作業盲區和地理位置問題，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域，實施開展增雨作業，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，就能實現無縫監測，為水庫增加蓄水，生態環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，合理開發利用空中水資源，從很大程度上能將該地區的人工增雨效益發揮到最大，增加蓄水，改善生態，降低空氣中PM2.5濃度，推動當地經濟社會健康可持續發展。

作者簡介：蔡衡，貴陽市烏當區氣象局，副局長，研究方向：大氣科學。