眉山市瓦屋山电站人工增雨气候论证

黄莉

摘 要 瓦屋山电站位于洪雅县境内西南部，四面环山，于2008年完工，其主要功能除了发电，还兼有调洪、泄洪等功能。基于此，对瓦屋山地区天气系统的影响特点和人工增雨潜力进行分析，认为只要把握瓦屋山地区的主要影响系统实施人工增雨，会明显增加有效面降雨量和库区蓄水，使瓦屋山电站能发挥其最大经济效益。

关键词 地形地貌;气候背景;增雨潜力;有效降水;眉山市

中图分类号：P48 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.06.072

1 洪雅县与瓦屋山电站地形地貌特征

洪雅县地处四川盆地西南边缘，地理坐标为东经102°49′～103°32′，北纬29°24′～30°00′，全县最高海拔3 090 m，最低海拔417.5 m，幅员面积

1 896.49 km2，地形由西南向东北高低梯次变化形成高山、中山、深丘、浅丘、台地、河谷和平坝，地貌以山地丘陵为主，河谷平坝分布在青衣江、花溪河两岸。

瓦屋山电站水域四面环山，依山而建，处于瓦屋山系的山脚。从瓦屋山水库往雅安方向，其地势逐渐降低;从瓦屋山水库往西，背靠瓦屋山国家森林公园，其地势走向逐渐升高;瓦屋山脉的顶部地势较平坦，再往西进入雅安市荥经县，瓦屋山脉的地势又逐渐降低，其状态形如“瓦屋”而得名。瓦屋山地区水系发达，河流较多，其总的态势和流向均汇聚到瓦屋山水库，由瓦屋山电站泄流到周公河，最后汇流入青衣江。瓦屋山地区主要有3条支流，分别是长河、王河和板凳河，其独特的地貌有利于瓦屋山地区对流性降雨云系的汇聚和滞留，为人工增雨创造了有利条件。

2 洪雅县与瓦屋山地區天气气候背景

洪雅县境内气候温和湿润，城区年降雨量1 490 mm，年均日照1 060 h，年无霜期303 d，年平均气温16.6 ℃，属亚热带湿润气候。全县年降水量从平坝到高山地区具有梯次增加的情况，以瓦屋山地区的高庙、瓦屋山镇、柳江为例，其年降雨量较洪雅县城多150～250 mm。洪雅县的典型地势、地貌，造成了层次分明的垂直气候带，从北往南随着海拔高度的增加，分布有从亚热带-暖温带-寒温带-亚寒带的完整气候带谱。气候的垂直差异（立体气候）明显。气温随海拔的增高而下降，海拔每增加100 m，气温下降0.66 ℃;降雨量随海拔的增高而增多，具有海拔越高，气温越低，降雨偏多的气候概念。

冬季，洪雅县及瓦屋山地区高空盛行西北季风，具有干燥的特点，引导来自高纬度内陆地区的干冷气团（如西西伯利亚冷气团），具有降水稀少、形成降水量很小的特点。夏季，在夏季风的作用下，从孟加拉湾以及东、南海洋上空带来源源不断的暖湿气流，在动力和热力条件下形成丰富的降水。春季和秋季，南北气流对垒交替，大陆干冷气团可从地面和低层影响洪雅县及瓦屋山地区，致使天气以阴云为主，阴雨绵绵。

但由于受季风强弱、转换时间的早迟以及夏季西太平洋副高强弱等因素的影响，造成降雨量在时间和空间上分布十分不均，降雨量少时将严重影响瓦屋山电站蓄水发电。

3 主要天气系统

3.1 瓦屋山地区降水天气背景及影响系统和路径

3.1.1 冬春季影响系统和路径

在上半年（12月至次年4月）的冬春季，影响瓦屋山地区的主要天气系统有青藏高原上东移的短波槽、由新疆地区发展起来的从西北移向东南的西风槽以及高原南部东移的南支槽。上述系统常有强冷空气的配合影响，其路径主要有4条：1）西北路径，俄罗斯西伯利亚地区堆积的冷空气在深厚高空槽的引导下东南移动影响时，将造成瓦屋山地区的降水;2）北方路径，由极地冷涡不断分裂冷槽，在贝加尔湖一带集结后，南下影响造成瓦屋山地区降水;3）东北路径，由蒙古人民共和国移到我国内蒙古至华北一带的冷空气，在中低层东北气流的引导下，回流入川后影响造成的降水;4）西部路径，由南支槽和高原短波槽同时东移，在四川盆地中南部形成辐合带，造成瓦屋山地区的降雨[1]。

3.1.2 夏秋季影响系统和路径

在下半年的夏秋季节，影响瓦屋山地区的主要天气系统有高原短波槽、高原低涡、西风大槽、东风波及副高，主要天气系统有：1）青藏高原的短波槽或高原涡东移影响造成的降水，其影响路径主要为西部或西北部路径，路径频率为51%，是主要影响路径;2）西北地区西风带中深厚冷槽东南下影响造成的强对流降水天气，如暴雨、洪涝，其影响路径主要为西北路径，路径频率为33%，是次要影响路径;3）副热带高压南侧东风波及台风倒槽沿副高南侧东南气流西进影响，造成的强对流降水天气，其主要路径为东部或东南部;4）副高西伸，配合高原低槽造成的西部强对流降水天气，如暴雨、洪涝，其主要路径为西部，偶有东部路径[2]。

3.2 瓦屋山地区人工增雨应抓住的主要系统

瓦屋山地区人工增雨在春季应抓住的降雨系统主要是西部路径系统，春季暖湿气流弱，降雨主要依靠高原东移伴有强冷空气的低槽或切变。夏季，由于暖湿气流强，水汽输送充沛，瓦屋山地区人工增雨主要抓住西北路径南下的高空槽，此路径的高空槽常常有副热带高压和热带风暴起着阻塞的作用，系统移动缓慢，冷空气影响范围广。当影响瓦屋山地区时，由于特殊的地形作用，易造成系统滞留，此时抓着有利时机实施火箭人工增雨，能有效增加20%～30%的面雨量。

除此之外，当瓦屋山及周边地区低层处于西南急流控制之下时（700 hPa气流≥12 m·s-1），在乐山、峨眉山地区，由于受中小尺度系统影响，产生了对流降雨云系（主要为α云系），对流云系在西南急流的引导下向西北方向移动，在移动过程中，对流加强，在其途经瓦屋山地区时，其雷达回波往往在45 dBZ左右，此时抓住有利时机实施火箭人工增雨，效果较好，增雨后的小时降雨量常常会达到25～35 mm。

4 瓦屋山地区人工增雨潜力气象评价

通过对瓦屋山地区空中水资源开发潜力进行评价分析，找出开发潜力的时空分布，有助于人工增雨的最大效益化。如表1所示，为瓦屋山地区人工增雨逐月开发潜力。其中，增雨效率是指一定区域内，人工增雨增加的降雨量占自然降雨量的百分比;增雨概率是指一定时间内，能进行人工增雨的降雨过程占所有降雨过程的百分比;增雨潜力是指空中云水资源可能形成降雨的潜力。

通过表1可知，瓦屋山地区4—9月增雨潜力较大，适合增雨。其中5—7月增雨潜力最大，这3个月，对流性降雨集中，云中水汽含量多，用火箭增雨会明显增加有效降雨量。8月开始，增雨潜力明显减少。实践证明，降雨时大气的水汽含量主要集中于2 000 m左右高度的低云中，8月以后受南亚高压影响，瓦屋山地区云层逐渐变高、低云减少，因而增雨潜力开始变小。

5 瓦屋山地区降雨量和有效增雨量的实况分析

根据公式1可以计算出降雨过程中的云水含量。其中，W为云水含量（kg·m-2）;q为比湿（g·kg-2）;h为高度（m）;ρ为液态水密度（g·m-3）;g为重力加速度（m·s-1）;Hb为云底高度（m）;Ht为云顶高度（m）。

（1）

公式1计算结果表明，1～10 mm的降雨过程，云中水含量为0.5 g·m-3左右，10～20 mm降雨过程，云中水含量为1.5 g·m-3左右，超过25 mm的降雨过程，云中水含量超过2.0 g·m-3，降雨过程越大，云水含量就越大，如果实施人工增雨，有效增雨量也会越大。根据统计分析，≥10 mm左右的降雨過程，如果实施人工增雨，有效降雨量会增加15%左右;≥20 mm左右的降雨过程，如果实施人工增雨，有效降雨量会增加20%左右;≥30 mm左右的降雨过程，如果实施人工增雨，有效降雨量会增加30%～40%。所以在人工增雨时，过程越大，越有利于实施人工增雨作业。

根据近10年资料统计，瓦屋山地区全年日雨量≥0.1 mm的日数达251 d。其中，4月、5月和10月，日雨量≥5.0 mm的日数约29 d;5月、6月和9月，日雨量≥10.0 mm的日数约30 d，日雨量≥25.0 mm的日数约13 d，日雨量≥30.0 mm的日数约6 d;7月和8月日雨量≥30.0 mm的日数约12 d。在正常情况下，每年降水期开始于4月，10月结束。

以上分析可以了解瓦屋山地区有效降水的概率分布情况，便于选择人工增雨的时机。

6 结语

瓦屋山电站库区四面环山，支流众多地区的地形、地貌特点有利于实施人工增雨。库区实施人工增雨时，春秋季应抓着西部路径降雨系统，夏季应抓着西北路径降雨系统和西南急流控制下的东南路径降雨系统。有效降水的概率分布分析表明，瓦屋山地区降雨过程越大，有效增雨量就越大。

参考文献：

[1] 肖艳姣，张家国，万蓉，等.切变线暴雨中尺度系统的多普勒雷达资料分析[J].气象，2005，31（2）：35-38.

[2] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法（第三版）[M].北京：气象出版社，2010.

（责任编辑：刘昀）