人工影響天氣在撫州市臨川區生態建設中水庫蓄水的應用

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躍進水庫為例，介紹了人工增雨作業點及區域自動氣象站的布設方法，得出臨川區躍進水庫區域以撫州市臨川區騰橋鎮為中心，面積128.4 km2的人工增雨作業區內所需布設的火箭發射架數量和區域自動氣象站數量，在布設流動火箭發射架的作業點開展人工增雨作業，并采用區域對比分析方法對人工增雨作業效益進行分析評估，以期為今后撫州市臨川區生態建設中水庫蓄水提供參考。

關鍵詞：水庫蓄水；人工增雨；作業效益分析評估；生態建設

中圖分類號：P48 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）06–0-03

躍進水庫位于江西省撫州市臨川區騰橋鎮汪家村，距撫州市城區約31 km，是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養殖等綜合利用的中型水庫。其水域面積

23 km2，正常蓄水位99.5 m，相應庫容1 800萬 m3，死水位83 m，死庫容40萬 m3，最大壩高23 m，壩長480 m。

水庫灌溉覆蓋撫州市臨川區騰橋鎮、東館鎮、嵩湖鄉、鵬田鄉、青泥鎮5個鄉鎮7.1萬人、0.51萬 hm2農田受益[1]。對此，增加躍進水庫持續蓄水，改善周邊生態環境，緩解撫州市臨川區躍進水庫周邊5個鄉鎮水資源供需矛盾，具有重要的現實意義。

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，其核心原理是通過向云層播撒催化劑以增大降水量。這種方法可以增加水庫蓄水量，緩解農業干旱、提高農業經濟效益。

以臨川區躍進水庫為研究對象，深入探討人工增雨措施對改善水庫蓄水能力、增加覆蓋鄉鎮及周邊河流區域徑流量，以及改善周邊生態環境建設具有重要性。

在我國，人工增雨的應用時間較長，其優點在于成本低、收益高、可持續，符合新時代的應用需求[2]。根據臨川區氣象臺多年的氣象觀測和數據資料，基本上了解、掌握臨川區躍進水庫周邊鄉鎮的物候條件，人工增雨作業在該區域適用性較廣。然而，受水庫周邊地理環境的影響，存在作業盲區，這給人工作業帶來一定的困難。

2 科學選取人工增雨作業方式

江西省人工增雨常用催化作業方式有3種：地面布置AgI燃燒爐作業、以火箭為主的地面作業、飛機催化作業。撫州市臨川區從實際角度考慮，區域內受地理條件限制，無法在地面布置AgI燃燒爐作業。而飛機增雨作業成本高，實施難度大，易受氣流、天氣等因素影響。綜上分析，得出流動火箭作業方式最為適用。

3 合理布設人工增雨作業點

如何科學、合理地在臨川區躍進水庫周邊鄉鎮布設人工影響天氣作業點，需要分析BL-1A增雨防雹火箭彈爆炸后碘化銀擴散面積，在參考撫州市以往人工增雨作業實踐經驗的基礎上，借助相關文獻計算躍進水庫作業區域內需要布設的人工影響天氣作業點的數量，以獲得良好的水庫蓄水增雨效益。

3.1 發射架、火箭彈等基本參數的確定

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

（2）BL-1A型防雹增雨火箭彈參數：火箭采用焰劑燃燒播撒擴散，可持續作業并支持高空作業。在具體操作過程中，點燃催化劑后可播撒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7.9 km2。

（3）作業面積：選取臨川區騰橋鎮轄區面積128.4 km2（包含躍進水庫水域面積23 km2）。

3.2 人工影響天氣作業點布設方案

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

在實際工作中，若考慮風向、風速的影響，播撒后碘化銀自身擴散范圍逐漸增大，達到一定程度后又逐漸縮小，這意味著人工增雨效果增強。

（2）臨川區騰橋鎮作業區域需要布設的人影火箭發射架數量=臨川區騰橋鎮轄區面積/人工影響天氣作業覆蓋面積=128.4/87≈2個（取整數）。

（3）在實施人工增雨時存在一定作業盲區，經全方位考慮，最終選擇在臨川區秋溪作業點、東館作業點各布設一個流動火箭發射架作為在臨川區躍進水庫的人工增雨作業發射點，根據有利降水天氣條件，在當地2個人工影響天氣作業發射點實施作業，從而獲得最佳作業增雨效益[3-5]。同時，降水量的統計以作業目標區域內布設的自動氣象觀測站獲取的雨量為準，以便后續開展增雨效益評估。

4 天氣形勢分析

2022年11月2日20：00，在500 hPa高空圖上（圖1），江西省西面有一橫槽影響撫州西北部（臨川區域內）的動力抬升條件，有利于上升氣流產生，但對冷熱平流活動不利。在850 hPa高空圖中（圖2），江西省西南面也存在同樣的切變線活動，提供了一定動力抬升作用，同時南面有一定暖平流輸送，有利于對流發展。在T-lnP圖上（圖3）可看出，濕層厚度較大，相對濕度較高，且地面存在輻合線活動。綜上所述，各項條件有利于對流性降水的生成，對人工增雨作業開展具有積極影響。

5 作業效益分析評估

5.1 作業效益分析方法

采用區域對比法進行作業效益分析。為了保證最終研究結論的可靠性，設定目標區和對照區降水系統處于同一發展水平，且兩地的地形條件相當，以對照區的雨量作為參照系數，計算出作業前后相對時段內目標區和對照區的雨量，然后進行比值分析，之后根據比值所得結果評估正、負效果，見公式（1）。目標區即為實施作業的區域，對照區為處于同一地形條件但受催化影響小的區域[6]。

此次研究中收集了人工增雨作業前、后3 h內的降水量數據，并采用統計學方法將數據進行對比。目標區和對照區的雨量計算方式為：

E=x1-x0（1）

式（1）中，x1表示人工增雨作業后3 h的累計降水量，x0表示作業前3 h的累計降水量。根據以下方法求出作業效果值P、增雨值W。

（2）

（3）

P＞1時為正效果，反之為負效果。

式（2）和（3）中，n和m分別表示目標區、對照區選取的自動氣象站數，對應的En和Em分別為目標區、對照區的雨量變化值。

△R=S（Rn-Rm）（4）

式（4）中，△R為人工增雨后目標區總降水增值，單位m3；S表示目標區面積，單位km2；公式中的Rn和Rm分別代表人工增雨后3 h內目標區、對照區的降水量均值。

5.2 雨量效益分析

根據天氣形勢和撫州多普勒雷達回波實時發展動態資料，臨川區氣象災害防御中心抓住有利天氣條件在臨川區秋溪作業點開展了一次人工增雨作業。

此次作業時段為2022年11月3日03：03～03：05，利用車載式自動4軌發射架（BFJCZ4-1）火箭發射架發射火箭彈2枚。作業高度在5 km左右，發射方位角及射擊仰角分別為165°、62°。人工影響天氣增雨作業區上空以偏南風為主，考慮作業實際效用問題，目標區為秋溪人工影響天氣作業點（秋溪鎮園石村）、東館鎮及騰橋鎮（躍進水庫），該區域有3個區域自動氣象站：臨川區本站（秋溪鎮園石村）、東館鎮和騰橋鎮。

以秋溪人工影響天氣作業點（秋溪鎮園石村）為參照，由于目標區在東南面，因此對照區宜選在目標區的西北面，而2個區域最近距離均＞10 km，受催化影響因素較少，可確保最終研究結論可靠性。在此次研究中，對照區為當地溫泉鎮、高坪鎮和羅針鎮3個區域，面積約200 km2。通過2個區域自動氣象站作業前3 h（2022年11月3日00：00～03：00）累計降水量統計得

出：目標區為8.4 mm（臨川區本站1.8 mm、東館鎮3.4 mm、騰橋鎮3.2 mm），對照區為2.0 mm（溫泉鎮

1.5 mm、高坪鎮0.5 mm和羅針鎮0.0 mm）；在開展人工增雨作業后，從目標區和對照區作業后3 h（2022年11月3日03：00～06：00）累計降水量統計來看：目標區為17.4 mm（臨川區本站4.6 mm、東館鎮6.3 mm、騰橋鎮6.5 mm），對照區為13.4 mm（溫泉鎮7.2 mm、高坪鎮3.3 mm和羅針鎮2.9 mm）。這說明目標區作業后臨川區本站（秋溪鎮園石村）、東館鎮和騰橋鎮累計降水量高于作業前；由于受到風向風速影響，播撒后碘化銀自身擴散范圍隨著云團移動在（最初）逐漸增大，最終導致對照區累計降水量增加趨勢明顯。

根據相關計算得出，目標區、對照區在同一時段內作業后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；對研究所得數據進行計算，得出P值為1.29，正效果。同時，計算出相應的W值為1.3 mm，

相對增雨28.9%，總雨量增值將近273 000 m3。

6 結論

（1）采用區域對比分析法對目標區和對照區作業前后3 h降水量進行效益評估，得出P值為1.29，正效果；W值為1.3 mm，相對增雨28.9%，總雨量增值約

273 000 m3。從而驗證了此次人工增雨作業后對東館鎮和騰橋鎮區域產生增雨效果較為明顯，進一步解決了臨川區騰橋鎮區域內躍進水庫干旱蓄水問題，為人工影響天氣在服務撫州市臨川區生態建設水庫蓄水方面發揮了積極作用。

（2）此次增雨作業目的是合理開發利用空中云水資源，利用人工增雨方法增加撫州市臨川區躍進水庫蓄水及改善周邊區域生態環境。雖在人工影響天氣作業點布設、作業目標區和對照區選擇等方面存在一定主觀性，但此次增雨作業整體達到了預期研究效果。

（3）在對人工增雨作業進行效益評估分析時，受到樣本數量略顯不足（包括BL-1A增雨防雹火箭彈用量、作業場次較少）、個例效益評估存在局限性、人工影響天氣作業點選取較為主觀等方面的影響。因此，后續在作業效益評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試驗，以獲取足夠多的作業成功樣本數據，使人工影響天氣在撫州市臨川區生態建設中水庫蓄水更趨合理和完善。

參考文獻

[1] 顧春濤，鄒春根，羅喜平，等.BL-1型增雨防雹火箭作業系統設計及作業方法探究[J].現代制造技術與裝備，2018（1）： 59-61.

[2] 高建飛，李霞，熊凱，等.2022年3月31日務川縣地面火箭人工增雨作業效果分析[J].農業災害研究，2022，12（9）：139-141.

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[5] 錢龍嬌.秋浦河生態流量目標的確定與保障措施[J].安徽農學通報，2021，27（8）：126-127.

[6] 鄧志民，李斐，鄧瑞，等.長江流域生態流量滿足程度及其保障措施研究[J].人民長江，2021，52（7）：71-75.

收稿日期：2024-03-11

基金項目：撫州市氣象局自籌資金軟科研項目（FZQXKY202217）。

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