廣元地面碘化銀發(fā)生器建設(shè)選址研究

李志明 徐川 馬明

摘要：廣元是全國宜居城市，為保護(hù)生態(tài)環(huán)境和空氣質(zhì)量持續(xù)優(yōu)良，市委、市政府對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境和改善空氣質(zhì)量人工影響天氣工作要求很高。2019年，由市財(cái)政投資建設(shè)地面碘化銀發(fā)生器。本文根據(jù)地面碘化銀發(fā)生器技術(shù)參數(shù)入手，對(duì)廣元市地面碘化銀發(fā)生器建設(shè)站址選定進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：地面;碘化銀發(fā)生器;選址

前言

近年來，廣元市低碳建設(shè)推進(jìn)較快，對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和空氣質(zhì)量持續(xù)優(yōu)良要求越來越高。由于受北方地區(qū)大風(fēng)天氣影響，沙塵沿嘉陵江河谷順江而下，多次對(duì)廣元地區(qū)空氣質(zhì)量造成污染，加之廣元城市建設(shè)步伐加快，工程建設(shè)防塵措施跟進(jìn)力度不夠，造成空氣中顆粒物含量時(shí)常超標(biāo)，空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)達(dá)標(biāo)難度增加，生態(tài)環(huán)境保護(hù)壓力增大。由生態(tài)環(huán)境提出，市財(cái)政安排專項(xiàng)資金，由市人工影響天氣辦公室負(fù)責(zé)落實(shí)，在廣元城市周邊建設(shè)地面碘化銀發(fā)生器。

一、選址要求

（一）設(shè)備選定

根據(jù)中國氣象局政府采購中心“氣象部門2019—2020年人工影響天氣作業(yè)設(shè)備定點(diǎn)采購”《成交通知書》（氣資函〔2019〕7號(hào)），目前可供選擇的國內(nèi)生產(chǎn)地面碘化銀播撒器的廠家僅有三家企業(yè)，分別為內(nèi)蒙古北方保安民爆器材有限公司、陜西中天火箭技術(shù)有限責(zé)任公司和江西新余國泰特種化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)的地面碘化銀播撒系統(tǒng)。

對(duì)比三家企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)要求進(jìn)行分析，結(jié)合廣元地區(qū)城市周邊環(huán)境狀況，經(jīng)環(huán)境監(jiān)測(cè)部門認(rèn)可，確定引進(jìn)西安廠生產(chǎn)的BD—48遠(yuǎn)程遙控地面碘化銀播撒系統(tǒng)。

（二）產(chǎn)品簡介

BD-48地面碘化銀發(fā)生器（亦稱遠(yuǎn)程遙控地面碘化銀播撒系統(tǒng)）是陜西中天公司自主開發(fā)研制的產(chǎn)品。該系統(tǒng)采用預(yù)置焰條，利用GSM或GPRS通信模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集，通過室內(nèi)計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)了焰條的遙控檢測(cè)、點(diǎn)火和煙霧的自動(dòng)播撒，其程控距離不受限制，通訊信號(hào)覆蓋的區(qū)域均可使用，主要解決山區(qū)及交通不便地區(qū)的增雨、防雹作業(yè)需求。

本系統(tǒng)由地面焰條、地面播撒裝置、控制軟件組成。地面播撒裝置為戶外固定設(shè)備，地面焰條提前放置在地面播撒裝置內(nèi)，在具備氣象條件的情況下，通過室內(nèi)計(jì)算機(jī)軟件發(fā)出檢測(cè)、點(diǎn)火信號(hào)，點(diǎn)燃焰條，煙霧在播撒器的導(dǎo)引下，上升到高空，隨著空中上升氣流進(jìn)入云層，進(jìn)行增雨、防雹作業(yè)。

（三） 安置要求

地面燃燒播撒的原理是一種基于預(yù)先播撒、守株待兔的思想理念。其方法是：在作業(yè)云層到達(dá)以前數(shù)小時(shí)定時(shí)進(jìn)行播撒，使得AgI晶核提前進(jìn)入高空，使空氣中充滿所需數(shù)量的AgI晶核，當(dāng)云體發(fā)展和移動(dòng)至該區(qū)域時(shí)播撒，過冷水與空中的人工晶核通過接觸核化機(jī)制產(chǎn)生冰晶，從而誘發(fā)降水。

地面燃燒播撒系統(tǒng)應(yīng)組網(wǎng)布設(shè)在目標(biāo)區(qū)上風(fēng)方地勢(shì)較高處和迎風(fēng)坡上有上升氣流的地方，使催化劑能夠達(dá)到足夠冷的高度以產(chǎn)生核化作用。研究（Super，1991）表明，焰火劑燃燒產(chǎn)生的AgI擴(kuò)散速率，水平方向大約是1m/s，垂直方向大約是0.1m/s，地面燃燒播撒的煙云通常在水平方向以15～20°角在空中伸展開來，垂直擴(kuò)散到釋放點(diǎn)上空約1000m高度（Griffith等，1992）。因此，播撒裝置的安裝位置應(yīng)確保AgI煙云在30min內(nèi)從上風(fēng)方到達(dá)催化目標(biāo)區(qū)的-5℃層以上。

遠(yuǎn)程控制終端整個(gè)工作過程所需電量，都由太陽能板和一塊蓄電池來提供，而指令的收發(fā)，通過GSM網(wǎng)絡(luò)來完成（移動(dòng)、聯(lián)通、電信三大運(yùn)營商皆可支持），所以選點(diǎn)還要考慮太陽光線較強(qiáng)，且有手機(jī)信號(hào)等因素。（根據(jù)我們?cè)谕鈭?chǎng)安裝的諸多案例來看，整體上移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)更為穩(wěn)定），為了安裝和日后保養(yǎng)方便，建議盡量安裝在離公路較近的地方。

雖然焰條在播撒裝置中密閉燃燒，然而由于無人職守，播撒點(diǎn)周圍應(yīng)除去遮擋的樹林、草叢等易燃物，以防意外火災(zāi)。

二、站址選定

（一）選址范圍

人影服務(wù)于改善廣元空氣質(zhì)量主要從兩個(gè)方面入手，一是開展人工影響局部天氣增雨作業(yè)，使降雨量增加，通過降雨洗除關(guān)鍵區(qū)域空氣中的塵埃雜質(zhì)，使空氣質(zhì)量變好;二是在輸入性污染源侵入的路徑上實(shí)施人工增雨作業(yè)，將空氣中的塵埃雜質(zhì)洗除，使流入到關(guān)鍵區(qū)域的空氣為優(yōu)質(zhì)空氣。

我們?cè)O(shè)定廣元城區(qū)四個(gè)空氣質(zhì)量檢測(cè)站所包圍的區(qū)域?yàn)殛P(guān)鍵區(qū)域，以市政府所在地為中心點(diǎn)。根據(jù)廣元城市規(guī)劃，西側(cè)的利州區(qū)寶輪鎮(zhèn)，經(jīng)中部的市主城區(qū)，到東側(cè)的昭化區(qū)元壩鎮(zhèn)為廣元城市規(guī)劃區(qū)域，東西側(cè)距中心點(diǎn)直線距離約20Km，再外擴(kuò)5 Km作為空氣質(zhì)量保護(hù)范圍，即以市政府所在地為圓心，半徑25 Km的范圍為廣元城市空氣質(zhì)量保護(hù)范圍。

空氣受污染時(shí)大氣環(huán)流多處于靜穩(wěn)狀態(tài)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，此時(shí)引導(dǎo)降雨云系飄移的海拔3000m（-5℃層，約700hpa層）層的風(fēng)速較小（一般≥6m/s），根據(jù)《四川省地面作業(yè)效果評(píng)估方法》，按催化劑影響時(shí)效3小時(shí)計(jì)算，燃燒作業(yè)后，在催化劑影響時(shí)效內(nèi)，降雨云系可飄移64.8 Km，按保證廣元城市空氣質(zhì)量保護(hù)范圍全覆蓋，地面碘化銀播撒器安置地可選擇在距離市政府所在地直線距離39.8 Km的圓形區(qū)域內(nèi)。按照西安廠提供的地面碘化銀播撒器有關(guān)參數(shù)，播撒裝置的安裝位置應(yīng)確保AgI煙云在30 s內(nèi)從上風(fēng)方到達(dá)催化目標(biāo)區(qū)的-5℃層以上計(jì)算，降水云系可水平飄移180m，即地面碘化銀播撒器安置地應(yīng)選擇在距離市政府所在地直線距離0.18 Km —39.8 Km的圓形帶狀區(qū)域內(nèi)。

根據(jù)西安廠提供的安置要求，遠(yuǎn)程遙控地面碘化銀播撒系統(tǒng)戶外設(shè)備布設(shè)在目標(biāo)區(qū)上風(fēng)方地勢(shì)較高處（海拔1000m左右或以上高度）和迎風(fēng)坡上有上升氣流的地方，我市地形由東向西逐漸增高，暖濕氣流由南向北抬升，應(yīng)安置在高山南側(cè)。

（二） 模擬選址

根據(jù)其技術(shù)參數(shù)和安置要求，確定建設(shè)在距離市政府所在地直線距離0.18 Km —39.8 Km、海拔高度1000m左右或以上高山南側(cè)太陽光容易照射、附近有通信基站（鐵塔）、公路交通相對(duì)方便的地方。參照通信基站（鐵塔）布局情況，在地圖上模擬選出南山氣象雷達(dá)站、梅林基站等24個(gè)備選站址。

（三）實(shí)地勘察確定

建設(shè)方、施工方和設(shè)備生產(chǎn)商組成站址選定小組，前往各備選站址進(jìn)行實(shí)地勘察，選定南山氣象雷達(dá)站：緯度32.416527°，經(jīng)度105.841403°，海拔910米;白果山溪基站：緯度32.19638056°，經(jīng)度105.768514°，海拔908米;梅林基站：緯度32.2292，經(jīng)度105.825115，海拔990米;大朝牛頭山六組：緯度32.31744，經(jīng)度105.660437，海拔900米，作為第一期建設(shè)地面碘化銀播撒系統(tǒng)戶外設(shè)備固定安置站點(diǎn)。

經(jīng)過三方合作和艱苦工作，第一期4套地面碘化銀播撒系統(tǒng)于2020年元旦前全部建設(shè)完畢，并投入運(yùn)行。

三、小結(jié)

[1]廣元地面碘化銀播撒器安置地選擇在距離市政府所在地直線距離0.18 Km —39.8 Km的圓形帶狀區(qū)域內(nèi)。

[2]廣元地面碘化銀播撒器安置在海拔1000m左右或以上高山南側(cè)。

[3]通信基站（鐵塔）附近是廣元地面碘化銀播撒器安置首選地點(diǎn)。

作者簡介：

李志明，助理工程師，主要從事人工影響天氣工作。