合理开发利用空中水资源改善生态环境

蔡衡++周敏

摘要：本文主要介绍如何利用人工增雨方法改善贵州省乌当区渔洞峡水库上游地区径流量，增加蓄水，改良周边生态环境。通过介绍人工增雨作业点及雨量观测站的布设方法，得出乌当区渔洞峡水库上游地区以贵州省乌当区为中心，面积3000平方公里的人工增雨作业区内所需布设的高炮数量、气象观测站数量，便于为今后该水库生态环境改善和维持提供一种参考方法。

关键词：人工增雨；渔洞峡水库蓄水；生态环境

中图分类号： F323.22 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2014）-06-79-1

渔洞峡水库位于贵州省乌当区东风镇，属长江流域乌江水系清水河支流鱼洞河源头，坝址以上集水面积118平方公里，多年平均流量2.06立方米/秒，年径流总量6490万立方米，水库总库容1860万立方米，正常蓄水位1075米，每年供水3000万立方米，年发电量可达297万千瓦时，为缓解贵阳市水资源供需矛盾，保障和提高城区及乌当片区群众生活用水质量，促进经济社会可持续发展，提高受益地区农业综合生产能力，改善群众生活生产条件具有重要意义。随着全球气候变暖，城市化步伐的加快，使我国很多水库及水库上游地区的污染加剧，因此，增加渔洞峡水库蓄水，改良周边生态环境是当前非常严峻的问题。

1 利用人工增雨方法增加渔洞峡水库径流量并改善周边生态环境

通过多年的实践证明，开展人工增雨是增加水库径流量最有效的途径之一，在适当的天气条件下实施作业，不仅可以增加水库蓄水，还可以改善周边生态环境，这是一种持续有效，低投入高收益的措施，完全满足可持续发展的要求。通过多年观测和试验，积累了大量的气象基础资料，摸清了渔洞峡水库上游地区的天气、云、水的宏微观机制和云水资料。从气候、水汽、日照及阴雨日等条件分析，发现该地区具有较大的增雨潜力。但是，受水库周边地理位置、地形影响、作业范围和区域有一定的局限性，增加了人工增雨作业的难度。

2 科学严谨的选择人工增雨的作业方式

在现代的气象工作中，常见的人工增雨作业方式有飞机、高炮和火箭。经过科学论证和从实际角度考虑，飞机增雨的成本较高、机动性较弱。因此，采用高炮和流动火箭作业相结合是渔洞峡水库增雨最有效的方式。

3 合理布置人工增雨作业点

渔洞峡上游地区地广人稀，气象观测点较少。如何科学合理的布置炮点，才能凸突显增雨效果是最主要的问题。目前国内外有两个方面的问题研究较少，一是增雨炮弹爆炸后碘化银的扩散问题，二是增雨效果的效益验证问题。在此，我们通过分析炮弹爆炸后碘化银扩散面积，利用贵阳市多年增雨防雹工作的经验和方法，提出实际的布设方案。

3.1 基本参数

3.1.1 高炮性能参数 最大射高6700 米，最大射程8500米。实际作业平均射程5000 米（45度角）。

3.1.2 碘化银参数 爆炸后碘化银自身扩散影响范围平均半径为3公里。

3.1.3 作业面积 3000平方公里。

3.2 炮点布设方案

3.2.1 爆炸后碘化银自身扩散 按照平均取值：高炮作业平均射程为5公里，作业仰角为45度，覆盖面积为79 平方公里。当增雨炮弹爆炸后，根据碘化银自身扩散影响范围平均半径为3 公里的原理，可得知一门高炮有效增雨最大半径为8公里，覆盖面积为201 平方公里。通过以上计算得知，如考虑爆炸后碘化银自身扩散影响，实际上是增大了高炮的作业范围。

3.2.2 考虑风向风速后碘化银的实际扩散 在实际工作中，必须考虑到空气流动及碘化银的滞留影响作用。在本地区春夏季作业期间，考虑高空风以偏西气流为主，平均值为270度。由数值模式结果可知，作为点源的碘化银粒子的扩散，浓度随时间的增加逐步减小，扩散范围由初始阶段随时间的增大而增大，之后随时间又逐渐减小。大约在3小时内碘化银对增雨效果有效，且在1小时内效果最明显，最佳效果时间为30分钟。

近似计算如下：作业时段1小时内，云平均移速约为8米/秒，最佳效果时间30分，则碘化银在下风方的扩散距离应该为：14.4公里。

此时覆盖面积 S=16公里×（5公里+5公里+14.4公里）=390.4 平方公里

则渔洞峡作业区域需布设的炮点数为：N=3000/390.4=7个

在实际运用中，考虑到作业盲区和地理位置问题，不一定每个点的布防都面面俱到，因此我们考虑以流动火箭为辅助，根据天气形势，在渔洞峡水库上游区域，实施开展增雨作业，以获得最好的效果。

3.3 气象观测站布设方案

气象观测站的布设能及时获取第一手气象资料，为检验人工增雨效果提供数据支撑。气象自动站布设原则：纵向以10毫米降水为一个单位，根据降水等值线图，降水量每隔10毫米布设一个雨量点；横向以布设炮点的横向距离为一个单位（不超过30公里）。综上所述，我们只要在布设7个炮点的同时，每个炮点加设一个气象观测站，就能实现无缝监测，为水库增加蓄水，生态环境改良提供有效支撑。

4 结语

低投入、高收益是对人工增雨作业最好的诠释。通过上述人工增雨炮点和气象观测站的布防，合理开发利用空中水资源，从很大程度上能将该地区的人工增雨效益发挥到最大，增加蓄水，改善生态，降低空气中PM2.5浓度，推动当地经济社会健康可持续发展。

作者简介：蔡衡，贵阳市乌当区气象局，副局长，研究方向：大气科学。