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洪门水库区域人工增雨试验与探索
朱胜瑞，游加清
（抚州市气象局,江西 抚州 344000）
摘 要：从抚州市气象局与洪门水库实施人工增雨双方关注的焦点入手，针对洪门水库区域不同季节实施人工增雨作业试验的情况进行了探讨。认为不同的季节、不同的天气系统和不同的地形，其选择作业的时机、地点、弹量、部位也不同。在此基础上，提出了不同的季节、不同的天气系统影响人工增雨作业的主要因素。同时，结合近几年来多普勒雷达在人工增雨作业中的使用情况，认为多普勒雷达可以为人工增雨作业提供科学依据。此外，根据库区人工增雨作业试验的结果，提出了符合实际情况的人工增雨效益检验公式，并得出库区人工增雨的效益比为1：24。
关键词：洪门水库 人工增雨 试验 探索
中图分类号：P481 文献标识码：B 文章编号：1007-9033（2005）01-0046-04
呼风唤雨、祛灾避害是人类长期以来梦寐以求的美好愿望。早期由于人们对云、降水现象的规律不甚了解，人工增雨终难实现。随着气象卫星及新一代多普勒雷达等气象现代化的发展，人们对云、能、天状况的观测和预测水平迅速提高，加上配有快速、灵活的人工增雨工具，有效的人工增雨终于得以实现。人工增雨作业主要是通过向云中播撒人工增雨催化剂，人工引入适当大水滴，使云体内的滴谱变宽，破坏云体的胶性稳定状态，促使云体内的碰并过程能够有效进行，从而导致降水的产生，提高降水效率。实施库区人工增雨相对于大范围抗旱人工增雨来说，难度较大。库区蓄水增雨是在一个小范围内实行定点增雨，既要测定云的强度，又要测准云的移动方位和移动速度，更要选准火箭发射位置，否则库区降水量就会比库外少，达不到库区增水的效果。从2002年9月开始，抚州市气象局应洪门水力发电厂的要求，调集3辆火箭装载车（01号、02号、03号），选择春、夏、秋3季先后在黎川县区域内开展人工增雨作业79
次，成功率达到82%，为洪门水力发电厂水库增雨发电取得了较明显的经济效果。
1 洪门水库基本情况
洪门水库为江西省四大水库之一。库区位于江西省抚州市东南方75 km处，座落黎川、南城2县区域内（27.27°N、116.47°E），海拨80
m，控制流域面积2 376 km2，最大库容12亿m3；库区流域已建有11个站的水文自动测报系统（图1）；水库水源源头主要来自黎川县域降水及地下水。黎川县东为武夷山，西为南城、南丰平地。即从西向东地势逐步抬高，从而构成了由西向东倾斜的地势。
2 库区人工增雨天气背景及作业要领
影响黎川的天气系统有多种，但随着季节变化，其主要影响系统有所不同。在一般情况下，冬、春季多为西风带系统，如低槽、低涡、切变线等；夏季多为东风带系统，如东风波、台风等；秋季东风带和西风带系统交替。这些天气系统产生的天气各不相同，秋、冬季以过程性天气为主，云系含水量较少，多为稳定降水。夏季以局地性、突发性的天气为主，云系含水量大，降水时间短。春季既有过程性降水，也有突发性降水。其影响范围大、时间也较长。另外，由于洪门水库的特殊地形，当含有一定湿度的空气在盛行风作用下，往往在该县中东部受地形影响，快速抬升而形成地形云，造成降水。这种天气多以夏季为主。因此，不同的季节、不同的天气系统和不同的地形，其选择作业的时机、地点、弹量、部位也应有所不同。
2.1 春季天气背景及作业要领
由于春季多为天气尺度的系统影响，常表现在高空有低槽，引导地面冷锋自北向南横扫而来，其对流单体往往沿中层切变线不断东移。面对这种天气形势，常采用东北—西南向并排选点，分时段对空发射，一般火箭弹发射量在6枚以上效果较好。如2003年4月12日，天气分析有1次冷空气过程。为此，把作业地点选在黎川县的德胜关、宏村、西城一线。4月12日16时15分～20时45分，作业4次，共发射火箭8枚。4月12日15时～4月13日14时23
h洪门库区流域11个自动雨量点平均降雨量达56.9 mm，炮点位置的德胜关雨量点降雨量84 mm，西城降雨量81 mm，宏村降雨量82
mm。而邻县雨量南城19 mm、资溪30 mm、南丰46 mm。
2.2 夏季天气背景及作业要领
夏季随着副热带高压的东退西进，黎川县内多局地对流云生成与路过。其移动方向不定，时聚时散，一般都为快速掠过的过路云，作业战机很难捕捉。对此，往往采用围追堵截分散作业的方式进行，火箭发射仰角定在70～75°，一般对独立的对流云发射2枚火箭弹为好。如2003年8月12日21时30分，发现黎川县内有分散的对流云发展，市人影办调动3部火箭车进行追堵拦截，并于8月12日22时10分～22时38分分别在德胜关、上塘坡、社苹路上作业3次，共发射火箭弹6枚。作业后，洪门库区流域雨量点平均雨量达26
mm。其中德胜关降水量最大，达63 mm。
2.3 秋季天气背景及作业要领
夏末初秋期间，西太平洋上台风活动开始增多，造成黎川降水主要是台风槽（倒槽）影响所致，云系多为层状云，范围较大，稳定少动。对这种天气形势，多次采用分散作业的方式，火箭发射仰角定在65～70°，分时段对空发射，并取得较好的效果。
2.4 特殊地形下的火箭发射点位置分析
黎川的地势呈西向东倾斜，针对不同的天气系统和不同的云团移动方向，其火箭发射点位置也应不同。开始时按天气规律，一般在库区西部南城境内设炮点作业，认为由西向东移动的云团作业后，正好把雨降至库区。可结果往往是云团在库区中部转向，雨降别处。如2003年2月28日21时05分～3月1日凌晨1时52分，在南城境内作业5次,发射火箭弹10枚。由于高空西南风加强，造成原本向东移动的回波转向东北方向移动，南城县降水达32
mm，资溪达 40 mm，而洪门库区流域平均雨量只有10.2
mm。这次效果不佳后，通过走访洪门水库的有关技术人员，同时对黎川地形进行分析，决定将炮点移至洪门水库上游黎川县的东部和东南部茶亭、熊村、德胜关等一带，并对由西向东移来的云团射击。结果是发展的云团随着地形的抬升，降水普遍增大，其雨量全部流入库区，从而多次取得较好的效益。
2.5 人工增雨催化作业部位分析
根据实施增雨作业事例，若要提高增雨效果，则催化作业部位的选择一般应注意以下几点：如云团移速快，则通常瞄准云块的前部或中前部作业；如云团移速慢，则通常瞄准云块的中部作业。若瞄准云块的后部作业，则会错失良机，导致增雨效果不佳。
3 多普勒雷达回波在人工增雨中的应用
天气形势背景和数值预报产品及卫星云图，只能从短期的角度定性分析未来降水强度。毫无疑问，这对每次作业提供了时间准备。但如果要在短时内定点、定量预报降水强度，非多普勒天气雷达不可。它不仅能对云雨状况进行较长时间的观测，且能随时跟踪云层的演变，并能通过对降水的测量，测定云雨的几何特征，以及获得个体云块或云系中雷达反射率因子的分布，从而为人工增雨作业提供科学依据。实践证明，库区人工增雨已离不开雷达的指导，它是人工增雨成功的关键。我们常说，回波就是命令，现场就是战场，抓住了回波就掌握了成功。
如2003年8月4日16时，指挥部发现黎川县东部边界有回波，强度为20～30 dBz，移动方向为自东向西，移速很快（图2）。指挥部立即命令01号车和02号车分别在黎川东部和东南部拦截。16时15分，01号车发射2枚火箭弹；16时18分，02号车发射2枚火箭弹。炮击点黑云翻滚，降水增大。此后雷达回波加强到35～40
dBz（图3），并向西移动发展。为此，指挥部命令01、02号火箭车掉头向西追云作业。在16时45分，分别再向强云团发射火箭弹4枚；17时05分，回波强度达50
dBz，呈东北～西南带状（图4）。此后，该云团西移，并可能影响抚州市的南城、南丰、广昌、宜黄、临川、崇仁、乐安等县。由于当时库区人工增雨和全市抗旱增雨同时进行，市人影指挥部命令以上各县作业分队，根据雷达回波的移向，采用围追堵截的战术，对该回波实施作业，尽量将该云团的水汽全部释放。17时35分，该回波明显呈西南～东北带状，并加强西移（图5）。据统计，8月4日16～20时，抚州市有8个县（区）9个作业分队对该回波实施人工增雨作业，共发射增雨火箭弹44枚，炮弹90发，作业区域普降中到大雨，部分暴雨。
在作业实际中发现，当多普勒雷达回波强度≥30 dＢz，高度＞5 km，移速≤15 m/s（稳定少变）时，有利于库区实施人工增雨作业。
4 库区人工增雨效益评估
库区人工增雨的效益计算，一直都是抚州市气象局与洪门水库双方共同关注的焦点。开始我们采用洪门水库的水位上升数来计算，但往往由于水库出库流量的不稳定和各支流入库流量时间的不同，而不好确定，从而以库方提供的数据相差很大。如果按照集雨面积的平均降水量来计算入库流量，则山地植被、土壤吸收的降水的径流系数不能确定，因为径流系数的大小与温度和无降水的时间长短关系很大。为解决这个问题，通过观察结果发现，每次作业过程径流系数夏季约为10
mm，春、秋季为8 mm左右。这样，就可以得出库区人工增雨效益经验公式：
（1）式中，Z表示增雨效益。1000×SΣ(Ri-A)表示入库流量，以m3为单位。其中S表示控制流域面积，以km2为单位； Ri表示每次人工增雨库区流域平均降水量，以mm为单位；A表示每次过程人工增雨后植被、山地土壤吸收、蒸发等径流系数。F表示每次人工增雨增雨率，按30%计算。G表示洪门水库发电耗水率（高水位为16.5
m3/（kW·h），低水位为19.0 m3/（kW·h））。B表示出厂电价，取值为0.35元/（kW·h）。
如2004年春季人工增雨作业时间为2月28日～5月8日，历时71
d,先后在黎川县荷源、茶亭、德胜关、宏村、裘坊等13个作业点实施人工增雨作业30次（11次作业过程），发射人工增雨火箭弹52枚，洪门水库流域11个自动雨量点11次作业过程平均降水量共380
mm（11次的平均降雨量分别为：70、10、54、50、23、45、24、10、40、10、44
mm）。根据经验公式（1）可算出，人工增雨经济效益达383万元，投入与产出比为1：24。
本经验公式的计算结果，尽管与库方提供的数据存在一定的差距，但得到了库方的认可。
5 结语
从库区增雨的试验中发现，每一次人工增雨的试验情况都不完全一样。文中的一些结论，大多是作业经验的归纳，有一定的误差。比如，效益计算公式中的流域降水，采用的是库区11个站的平均降水，可能就有误差。特别是针对不同的云系云团，火箭的用弹量、计算公式中的径流系数，以及实际增雨率的确定，还有待进一步进行对比试验，进一步探索和总结。
参考文献
1 李大山.人工影响天气现状与展望 ［Ｍ］.北京：气象出版社，2002.
2 陈双溪，黎 健.县级气象站新技术培训教材 ［Z］.南昌：江西省气象局，2001.
3 章澄昌，许焕斌，段 英，等.人工影响天气岗位培训教材 ［Ｍ］.北京：气象出版社，2003.
Trial
And Examination
Of Artificial Precipitation Stimulation Over Hongmen Reservoir
ZHU Sheng-rui , YOU
Jia-qing
（Weather Bureau of Fuzhou City , Fuzhou 330046 , China）
Abstract: Aiming at the problem
Weather Bureau of Fuzhou City and Hongmen Reservoir focus on , the
trials of artificial precipitation stimulation over Hongmen Reservoir in
different season are examined . The result indicates that the time ,
place , shell amount and task position are different along with
different season , weather system and terrain . Bsed on it , the main
influence factors of artificial precipitation stimulation in different
season and weather system are given . The effect of using Doppler radar
in this years proves that Doppler radar can provide scientific
information for artificial precipitation stimulation . In addition ,
according to the result of the trials , the formula for benefit
examination of artificial precipitation stimulation is presented , which
works out that the benefit rate of artificial precipitation stimulation
over Hongmen Reservoir is 1 to 24 . Key words: Hongmen Reservoir
Artificial precipitation stimulation Trial Examination
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收稿日期：2004年09月02日
改回日期：2004年12月03日
第一作者简介：朱胜瑞（1957－），男，高级工程师，主要从事气象业务管理与研究。 |
