人工降雨方式篇1
关键词：降雨系统；人工模拟；设计与应用
中图分类号：tp391.9
在大学和科研院所的实验室，需要进行水土流失实验来提供水土保持规范的科学依据，以及定量的评价土壤侵蚀等工作。以往这方面的工作，是用设立野外径流小区，进行定位观测，这是一种耗时费力的方法，难以取得规律性的有效数据。如果使用野外人工模拟降雨装置，就可克服上述缺点，大大缩短试验周期，加速土壤侵蚀规律研究的过程。我们参考前人的有关工作基础和资料，研究设计了一套野外便携式人工模拟降雨系统并投入了应用。
模拟降雨装置控制系统采用闭环自动控制技术，配备以高灵敏雨量计和多参量数据采集器，监控终端实际降雨参数，调节控制整个降雨过程，并可实时在线显示模拟降雨的动态变化及曲线。这样既对模拟降雨现场测量结果有直接参考意义，又便于很快调节雨强弱程度至实验要求值，有效克服了从水源到喷头各个环节的损耗和阻力造成的误差，根据对装置主要降雨特性的测定结果来看，所模拟主要降雨特性如雨滴粒径、降雨动能等与天然降雨基本相似。
1野外便携式人工模拟降雨系统框架的设计与构成
野外便携式人工模拟降雨系统框架部件主要包括：首部枢纽、尾部管网、降雨区框架三部分。
1.1该系统首部枢纽组成（见图1）
图1系统首部枢纽
本系统可分为家用电和动力电两种模式：（1）家用电模式，由两台小型水泵组成，通过活结与水箱底部供水口连接，需要紧固，防止漏水。先开启一台水泵（如有更大的流量需求可酌情增开另一台水泵），回水阀先开启至最大，然后缓慢关闭回水阀来控制尾部供水压力和流量，以达到试验需要的降雨雨强。一般喷头的额定工作压力控制在200Kpa左右，不要超过300Kpa。（2）动力电模式，通过控制器启动大型水泵，变频恒压供水。
1.2系统尾部管网组成
系统尾部管网由若干组喷头组成，喷头为活接口，喷头可根据试验需要进行任意调换。具体喷头参数如下表所示（见表1）。
表1各种喷头参数
1.3降雨区框架
本系统降雨区框架由轻型铝合金材料制成，结构简单，易于安装拆卸，采用多个功能完备的小模块，通过快速连接部件，手工很快即可装配完成，野外试验很好携带，适应各种野外不同地形条件。在不用时可以散装保存，携带方便；使用时可根据需要组装为5×5或5×10米降雨模拟场，降雨时间及管路选择可自动进行。
2自动控制系统的设置
降雨自动控制系统是自行开发的，用于模拟降雨试验雨量的测量和降雨雨强的控制。系统可将雨量计的模拟信号转换为数字量以数字形式显示当前雨量。自动控制系统参数和技术指标如下：（1）雨量筒承雨口内径：Φ200mm；（2）雨量筒分辨力：0.5mm；（3）雨量计工作电压：DC5V；（4）主控制器工作电压：aC220V、50Hz；（5）显示屏工作电压：DC24V；（6）信号采集器工作电压：DC24V；（7）传感器通讯方式：手动、有线、无线；（8）各板卡间通讯方式：RS485；（9）上位机与下位机通讯方式：RS232；（10）降雨区阀门控制：4～20maDC。
2.1主控制器的设置
（1）将电源线缆、压力传感器线缆、电动阀线缆以及16路雨量计线缆分别连接上。（2）打开电源开关，降雨系统显示屏点亮，进入模式选择界面，可以通过上下按键移动光标来分别选择有线模式、无线模式和手动模式，并按中间键进行确认。（3）手动、有线、无线模式的选择。
选择手动模式，进入手动模式界面，选择“确认”进入实时数据界面，选择“返回”进入模式选择界面。在“雨强”设置中通过上下按键选择数值大小，通过左右按键选择数值位数。在“时间”设置中通过上下按键选择数值大小，通过左右按键选择数值位数。若要进入有线和无线模式，只需选择对应菜单即可进入相应的模式界面，其他操作同上。
2.2有线模式下pC用户界面的设置
在计算机上双击“野外人工降雨系统.exe”文件，程序开始运行。选择合适的串口号和波特率，点击“连接”按钮，系统将打开串口，与远端进行通讯。
设置好降雨强度和降雨时间后，点击“设置”按钮即可设置相应参数，点击“开始降雨”按钮，系统通过有线通讯模式控制远端控制器，执行降雨功能。界面上会通过曲线和列表框的形式描绘出实时的降雨强度。点击“停止降雨”按钮，系统执行停止降雨功能。
在降雨状态下，点击“开始存储”按钮，系统开始执行存储记录的功能；点击“结束存储”按钮，系统停止存储记录。
2.3无线模式下降雨系统手持终端的设置
（1）降雨系统手持终端按键功能。面板上包括一组五维方向键，一个切换键、一个电源键和三个功能键F1、F2、F3。五维方向键用于移动焦点，选择不同的部件，其中的“确定”键用于执行相应按钮的功能。“切换”键模拟键盘上的taB功能，也可以用于移动焦点。“电源”键用于控制设备供电的通与断。（2）开机操作。在电池装入且电量充足的情况下，长按“电源”键，设备加电开始工作，操作系统启动。为了保证通讯功能正常，一定要确保将天线安装在降雨系统手持终端上。（3）降雨系统无线手持终端操作。使用前，需要确保设备通讯正常。系统启动后，进入“我的设备”，打开“Disk”文件夹，运行程序‘降雨系统’，运行后程序界面如下图所示（见图2）。
图2降雨系统无线手持终端主界面
按“切换”键将焦点定位在降雨强度或降雨时间后面的按钮上时，按“确定”键可以增加或减小设定的值，设定降雨强度时，前两个按钮每次增加或减小1，后两个按钮每次增加或减小10。降雨强度的设定范围为10mm/h到150mm/h；降雨时间设定的最大值为24小时59分。设置好数据后，点击“确认设置”按钮。
参数设置完成后，点击“开始降雨”按钮，选择“是”，设备通过无线模块控制远端控制器执行降雨功能。在降雨状态下，点击“停止降雨”按钮，选择“是”，设备通过无线模块控制远端控制器执行停止降雨功能。
点击“实时采集”按钮，此时如果正在降雨且收到了数据，界面上会通过曲线描绘出雨强。在收到数据的情况下，点击开始存储”按钮，选择“是”开始存储数据。在执行存储的状态下，点击“结束存储”按钮，选择“是”结束存储数据。
3系统使用、维护与保养
3.1系统使用注意事项
（1）系统开启前，一定要检查各阀的开启和关闭情况，严禁尾部所有阀门关闭，否则会使管道中压力过大而爆破。（2）每次使用都要检查首、尾部压力表是否在正常使用压力上，不在要及时调整和处理。（3）入冬后一定要将管道中的水放净，以免冬季不用时冻坏管道和其它零部件。（4）严禁锐器接触管道及喷头，避免不必要的损坏。（5）经常检查喷头喷水情况，喷头堵塞时用反冲洗或其它方法排除不了时，需拆卸该喷头，仔细清洗或者更换喷头。（6）每隔一定时间检查过滤器滤网，及时去除其污物，以免压差过大损坏管件。
3.2水泵的维护保养
（1）启动前应检查泵转动是否均匀，不能有卡住、异声等不正常现象。（2）水泵起动后在规定转速下三分钟未出水，应停机检查。（3）水泵在运行中，如发现不正常现象（杂音、出水量下降等）应立即停机。
4结语
本套野外便携式人工模拟降雨系统是在充分吸纳借鉴当前国内外同类设备先进工艺基础上，结合现代新技术的发展趋势，大胆进行了技术创新而设计制作的。结构上具有多喷头、多单元组合式的特点，喷头出水孔径较大，雨滴直径大小分布与天然降雨相似。喷头处辅以往返摆动的机械装置，可增加散水面积和均匀度，将降雨强度控制在实用的雨强弱范围内。经在不同林地、草地、农地、果园、荒坡、侵蚀沟等地方应用，测得的水土保持效果与天然降雨下其他方法测得的效果基本相同，数据精确可靠，是开展水土流失规律研究的一种较先进实用的测试装置。系统应用前景广阔，具有很强的实用性和推广性。
参考文献：
[1]刘震.人工模拟降雨系统总体设计[J].水利水电技术，1998.
[2]郑宏伟.一种新型人工模拟降雨实验装置的研制[J].实验技术与管理，2005.
[3]周奇.变雨强人工模拟降雨自动控制系统设计与试验[J].排灌机械工程学报，2012.
[4]周跃.Kust03_1型人工模拟降雨实验装置的设计与率定[J].昆明理工大学学报（理工版），2008.
人工降雨方式篇2
关键词：SL3型雨量传感器、降水误差、原因分析
中图分类号：p415.12文献标识码：a
引言
现在全国大部分台站均使用了自动站观测，观测雨量的仪器一般为翻斗式（分单翻斗和双翻斗）雨量传感器，同时也使用雨量器人工观测降水量。在日常工作中发现SL3型雨量传感器测量的雨量与雨量器相比存在着一定的误差，并且这种误差与雨量和雨强存在着很大的关系，通过对比找出了其中的规律。
1误差对比分析
选用了2012年东营站降水比较集中6～8月的降水量进行对比。
1.1日降水量的对比分析
从表1可以看出，雨量传感器测量的日降水量一般要大于雨量器测量的降水量，且误差发生率为84.6%（误差发生率=差值≠0.0的次数/总次数）。发现日降水在30mm以上时，误差发生率为100%，误差达到1mm以上的概率为60%；而日降水量在6mm以下时误差较小，选取其中最大差值为0.4mm。由此可见，一般情况下日降水量越大，差值发生率越大，其差值越大。同时也与降水性质存在着一定的关系，如果为小的连续性降水，即使日降水累积量较大，其差值也是较小的，如7月2～3日为连续性小雨，即使日累计量很大，但差值还是很小的。
1.2时段降水量的对比分析
因为雨量器只在固定的时间进行观测，所以只能用时段降水量与雨量传感器在该时段内的雨量进行对比分析。从2012年6～8月的降水时段内随机抽取了时段雨量≤6mm和>6mm的降水资料进行分析。
1.2.1时段雨量≤6mm的降水量的对比分析
从时段降水量≤6mm的降水量的对比可以看出，时段降水量≤6mm时，误差较小，误差发生率为60%，其中最大差值为0.4mm。
1.2.2时段雨量>6mm的降水量的对比分析
通过时段降水量>6mm的降水量的对比可以看出，时段降水量>6mm时，误差较大，且误差发生率为100%，其中最大差值超过1.0mm。
通过对时段降水量分析，从一定层次上可以看出，雨量传感器产生的误差大小与雨强存在着很大关系，雨强越大，其误差发生率越大，与雨量器观测的降水量差值越大。笔者通过对比雨量传感器采集的分钟雨量与虹吸雨量计的雨量迹线作比较时，也得出了同样的结论。
2误差原因分析
检查了雨量传感器的安装问题，用标尺和水平仪对仪器进行了检查，器口呈正圆形，水平也没问题；我们日常清洁仪器时，严格按《地面气象观测规范》规定操作，翻斗只用清水清洗，排除了翻斗内壁沾附油污的可能性。
排除了仪器故障，找出其观测差值原因，只能从仪器结构和测雨原理入手。SL3型雨量传感器内部结构主要是有翻斗（中部贴有一块小磁钢）和干簧管组成，它的计量方式为翻斗式，当翻斗翻动时，磁钢对干簧管扫描，使干簧接点因磁化而瞬间闭合1次，送出1个脉冲信号，相当于0.1mm降水。而翻斗翻动主要依靠翻斗承接雨水的重量和雨水给其作用的动量。SL3型雨量传感器的口径为20cm，0.1mm的雨量的重量为0.01cm×3.14cm×10cm=3.14g，也就是说，当雨量在漏斗内重量达到3.14g时一侧翻斗就会翻倒，而用另一侧的翻斗继续承接降水。通过以上对雨量传感器原理分析，可以推断其观测误差主要来自以下几个方面。
2.1动量作用造成计数不准确
将传感器的外皮取下，通过模仿降水（每分钟连续不间断注水1mm）的形式将水注入承水器，这时可发现，注入的水将以柱状形式通过过滤漏斗流出，当以少量形式注水时，下流的水则为滴状。也就是，当雨强较大时，雨水则以柱状形式通过过滤漏斗注入翻斗，这是雨水给翻斗施加的动量要远大于滴状形式，同时雨量的增加又较快，在翻斗承接的雨量快要达到3.14g时，因动量作用，翻斗提前翻倒，造成计数增加。而雨强较小时，施加给漏斗的动量较小，其测量误差也较小。
2.2雨水残留导致测量不准确
由于水是翻斗的浸润液体，具有一定的表面张力，因此翻斗在倒水时总会有小部分雨水残留在翻斗表面。当雨强较小时，翻斗倾斜时间长，滴水时间长，容易使翻斗内壁残留的部分水滴滴干净，而当雨强较大时，翻斗动作快，几乎没有静态滴水时间，部分由于表面张力而浸润在翻斗表面上的水来不及滴净又被下一次计量作为初值而累积计数，使测量值明显增大。
2.3观测时间不一致
观测时间不一致也是造成时段差值的一个重要原因，雨量器的人工观测时间为正点前45～60min，但传感器则是以00：00分为分隔点，这种差值体现在人工观测时有降水，降水强度越大，时间距正点越远，其时段差值越大，但对降水总量是没有影响的。
3结语
从以上分析中可以看出，SL3型雨量传感器的测量误差，随着降水量的增加而增大，随雨强的增大而增大。因仪器设计和测雨原理方面所造成的误差是不能避免的，但在工作中必须严格按《规范》要求对仪器进行定期检查和维护，以避免人为误差的出现。按《规范》规定，当降水量大于10mm时，翻斗式雨量计的误差必须保持在±4%之间，所以该仪器相对用于人工观测的雨量器来说，其精度还是差了点。这就要求在日常工作中必须随时对此2种仪器进行对比，当发现误差超范围时，必须对基点进行调整。
参考文献
[1]高国明.自动气象站与气象宽带网防雷技术要点[J].广西气象，2006（S2）.
人工降雨方式篇3
关键词自动站；降水值；误差；成因；处理方法
中图分类号p415.1+2文献标识码B文章编号1007-5739（2011）21-0047-01
1雨量传感器结构和测量原理
雨量传感器的结构由承水器、上翻斗、计量翻斗、计数翻斗等组成，计数翻斗的中部装有一块小磁钢，磁钢的上面装有干簧开关。自动气象站雨量的测量原理是由雨量传感器感应雨量的大小转化为干簧管输出的开关信号，按照地面观测规范中雨量计算方法，计算机软件接收采集器处理的信息后计算降水量大小，并按规定格式显示[1-3]。
自动气象站测定降水值的工作过程：在承水器汇集的雨水进入上翻斗，进入计量翻斗后计量降雨量，0.1mm降水量在雨量传感器上表现为计量翻斗转动1次，随之雨水被倒入计数翻斗；计数翻斗翻转时，其磁钢对干簧管扫描1次，干簧管因磁化而瞬间闭合1次。按此方式，降水量每次达到0.1mm时，采集器就会接收一个脉冲信号并储存相应的降水[4-7]。
2产生误差的原因及处理方法
2.1由雨量传感器基点定位因素引入的测量误差
2.1.1误差成因。由自动气象站雨量的测量原理可知，降水量的测量是通过翻斗的翻动产生电信号得出。设计中，翻斗每翻转1次，定义为0.1mm的降水量，计量翻斗翻转次数影响雨量测量系统的计量准确度，而雨量传感器控制螺母影响计量翻斗转动次数。降水量的计量准确性与基点定位螺钉间距调节的准确度密切相关，当基点定位螺钉间的距离越小，会产生雨量测量的误差，此时翻斗翻转的时间短，翻转速度快，翻转次数多，雨量测量值大[3-7]。若计量翻斗的翻转次数小于或大于100次，则表示降水量小于或大于10mm，此时雨量测量的计量值有误差[8-9]；若计量翻斗翻转10次时降水量为1mm，翻转100次时降水量为10mm，此时雨量测量的计量值准确。
2.1.2处理方法。雨量传感器差值测量方法：先将10mm清水注入小雨强注水孔，校准仪模拟1mm/min降雨强度滴下，同时校准仪计数器开始计数，当水流淌完毕，双翻斗式雨量计的汇集都可能因未满不能翻动，此时需人工手动翻动，使水量尽量流进计量斗。计数器停止计数，计数器显示值作为传感器计数值，将计数器清零。重复此过程3次，用100减去3次取得的计数值加权平均作为测量小雨强测量差值R1。同样过程在通过大雨强注水孔测试3次，校准仪模拟4mm/min降雨强度测得大雨强测量差值R2。取R=（R1+R2）/2为传感器的测量差值。
传感器调整方法：当传感器测量差值R在±3范围内时，说明传感器处于正常误差范围内，否则说明传感器误差太大。应当对传感器计量翻斗两边定位螺丝同时进行调整，以改变计量翻斗启动容量。一般计量翻斗定位螺丝转1圈，计数值相应变化3%。向外调节，则计量翻斗内盛水增多，计数值减少，向内调节，则计量翻斗内盛水减少，计数值增大。当R≥4或R≤-4时，在传感器计量翻斗两边定位螺丝上做上记号。调整时根据R的大小和螺丝上的记号，两边同时进行调整，使得差值在误差允许范围内。例如：量取10mm水量，计数器应显示100，经3次测量，最后R=+6，说明翻斗启动容量大，应将两边定位螺丝分别向内调整1圈，使翻斗内盛水减少，最后计数值将增大6。反之亦然。若使用的雨量计是双翻斗式，则初始测试，当集斗翻动7次，而计量斗翻动10次时，说明传感器处于良好状态[6]。
2.2雨量传感器关键元件损坏引入的测量误差
2.2.1误差成因。计数翻斗干簧管开关发送1次信号，表明产生产的降水量为0.1mm[4-6]。若干簧管元件失常，发生连击即多发送信号，或漏击即少发送信号，均会出现降水量误差值偏大或偏小的异常现象[8-9]。
2.2.2处理方法。将万用表调到200Ω档，红、黑表笔分别接触雨量传感器2个接线柱，查看翻动翻斗的变化，若无通断变化，则表示干簧管损坏；若有通断变化，则表示传感器正常[4-5]。为了消除该因素引起的测量误差，应将计数翻斗上的干簧管拧紧，松弛螺钉，取下已损坏的干簧管，安装一正常的干簧管即可。
2.3雨量传感器机械原因引入的测量误差
2.3.1误差成因。雨量测量的计量是以单位时间内计数翻斗的翻转次数为降水量的累计值的，雨量测量时，当上、下翻斗翻转的轴承间距调控不准确，如间距过大或过小，导致翻转出现阻滞感，均会改变翻斗翻转的速度[2，7]。因此，由这种机械不灵敏引入的测量误差，会造成自动气象站降雨量测值恒小于实际降水值。
2.3.2处理方法。自动气象站工作人员应定期清洁雨量传感器，用清水清洗翻斗轴颈和宝石轴承孔（宝石轴承切勿加油），可缩小雨量传感器机械因素引起的测量误差。如翻斗轴损坏，则更新翻斗轴。如果宝石轴承磨损或碎裂，可用大头针沿轴承内孔触划，如有阻滞感，即宝石磨损，应更新轴承部件[3，7]。
2.4因维护保养不及时引入的测量误差
2.4.1误差成因。一般若对雨量传感器的维护和保养不当，也会造成一定的测量误差，导致自动气象站的雨量测量值偏小于实际降水值。与人工气象站比较，除雨量传感器外，自动气象站地面要素的感应元件均由机械式元器件转变成电子元器件，信号输出由机械放大转为电信号放大输出。将原始的机械记录转化成计算机自动采集存储[5-6]。此时如果天气某一要素发生变化，自动气象站均能更客观、实时地反映出来。但目前自动气象站仍沿用翻斗式雨量传感器，因翻斗中的机械构成因素，会增加测量方法引起的误差。为缩小降雨量测值的误差，应维护保养翻斗雨量传感器，否则会造成进出水管道堵塞，尤其是节流管不畅通，或翻斗翻动不灵敏，均会造成测量误差[2，9]。
2.4.2处理方法。自动气象台站的工作人员应定期清洁雨量传感器，每个月至少清理1次过滤网，及时疏通节流管道，清除灰尘、小虫等脏物、杂物[10]。翻斗内壁禁止用手或其他物体抹拭，以免沾上油污。当久旱后进入第1场大雨前，台站观测人员应检查雨量传感器[3-5]。检查方法：向雨量承水器注入60～70mm深度的水，观测自动气象站雨量示值与实际注入水的值是否一致。若一致，表明雨量传感器可进入雨量测值的观测程序；若不一致，则应详细检查，及时调节基点定位螺丝，排除可能引发误差的故障。
3参考文献
[1]王钰阳，杨海龙，赵雪梅.自动站取代人工站观测小议[J].黑龙江科技信息，2009（11）：4.
[2]吴采霞，蒲利荣，高晓燕，等.自动气象站降水误差原因分析[J].安徽农学通报，2009，15（12）：193-194.
[3]闫广顺，尹光.乡镇雨量站降水误差分析和处理方法[J].气象水文海洋仪器，2008（3）：39-40，44.
[4]宋磊，李爱华.自动站降水值误差偏大的成因分析和处理方法[J].科技资讯，2006（29）：86.
[5]江娟，张伟，丁铁.自动站降水值误差偏大的成因分析和处理方法[J].黑龙江气象，2008，25（2）：35-36.
[6]曹云德，洛桑多吉.自动站降水误差存在的原因和处理方法[J].科技，2009（2）：63-64.
[7]刘竞雄，黄志兴.五华自动气象站与人工观测雨量数据的对比[J].广东气象，2008，30（S2）：111-112.
[8]常敬云，耿超.自动气象站降水值误差成因与处理方法[J].现代农业科技，2009（24）：275，278.
人工降雨方式篇4
关键词：泄洪雾化；雾化分区；机理；预估范围；工程防护
中图分类号：tU
文献标识码：a
文章编号：1672-3198（2012）07-0180-02
近年来，我国的水利事业取得了巨大的发展，随之而来的就是世界高坝建设中心定在了中国，在中国及各方的努力下，我国建立了一大批高坝和超高坝。随之挑流泄洪所伴随的雾化现象，得到广泛的关注。雾化的直接后果就是它所产生的水雾会在雨这形成非常大的暴雨，产生的暴雨的雨强往往可以超过我国大气降雨的极值；在雾流扩散区所产生的雾雨和雾气会蔓延数千米,造成降雨和大雾天气。如1986与1995年，白山水电站曾两次泄洪，在泄洪过程中产生的雾化现象、加之狂风暴雨、飞石以及形成的水舌风对水电站的正常运转造成了巨大的冲击与影响。还有就是1997年李家峡水电站泄洪时形成的雾化现象导致周围大规模的上体滑坡；1999年二滩水电站泄洪形成的雾化雨导致了下游岸体的滑坡与坍塌。研究资料表明,高坝挑流形成的雾化现象将带来严重的破坏性，主要表现在：电厂不能正常运转，从而构成威胁；影响机电设备的正常运行；对枢纽下游两岸岸坡的稳定性构成威胁；导致库区交通或居民生活困难；对下游生态环境造成严重破坏。泄洪的雾化现象已经成为水利安全必须全面研究和解决的重要课题之一。高坝泄洪工程中，虽然雾化现象是不可避免的，但是雾化所带来的危害可以通过在设计阶段采取一些措施来进行避免。
1雾化的机理
由于泄洪所产生的雾化流是一种很复杂的水――气和气――水的两相，流态受泄洪的方式挑坎形状、上下游水位差、入水的流速和角度的深刻影响，包括下游的气象条件、地形地物都会对他形成影响。
综合姚克烨、刘宣烈等的研究成果，挑流雾化的机理可以概括如下：雾化的一个来源是高速水流在受到周围的建筑物及空气的摩擦的时候，水流内部会出现紊动，射流水股表面产生波纹，会出现扩散、掺气、还有水滴飞出，于是就产生了雾化现象；另一个雾化现象的主要来源是由于水流到达下游河床的时候，同下游的水产生碰撞，加之下游水的压弹效应及表面张力而产生喷溅，溅出的水体在受到空气阻力、还有就是浮力及重力的影响，还有坝后的风速场作用，在射流入水点的附近水域降落形成了降雨，也就又产生了雾化。在水舌风影响下，分散的水滴进一步破碎，小粒径水滴飘浮在空中形成浓雾，水雾随气流飘向空中，把低层水汽向上输送形成对流，也会在射流入水点附近区域形成倾盆大雨，水雾继续向下游延伸逐渐变淡，降雨强度也逐渐减小，形成雾区。
2雾化的分区
武汉水利电子大学梁在潮教授提出由于雾流受到气流以及当地的地形条件的影响，就会在局部地区产生一种密集的雾现象，按它的形态可以分为水舌溅水区、雨区、雾流降雨区和薄雾大风区。
长江水科院肖兴斌在自己不断总结的基础上按照雾化浓度和降雨强度为标准，把雾化区分成了三部分：也就是淡雾水汽飘散区、浓雾暴雨区及薄雾降雨区。
南京水科院柴恭纯、陈惠玲等按降水量和形态将雾化影响区分为：特大降水区(降雨强度大于600mm/h)；强降水区(降雨强度140～600mm/h)；一般降水区(降雨强度小于140mm/12h)；雾流区(雾滴飘浮区)，指雾滴状态飘浮区。
天津大学练继建教授根据原型观测资料的雨强大小和分布规律以及对工程的危害程度。将泄洪引起的雾化降雨划分为3个区域：大暴雨区(降雨强度大于等于50mm／h)，雾化降雨达到此标准，会给山坡和建筑物带来巨大的灾害，可能引起山体滑坡和建筑物的毁坏；暴雨区(降雨强度大于或等于16mm／h)，雾雨会对电站枢纽造成危害；毛毛雨区(降雨强度大于或等于0.5mm／h)，此范围内对工程危害较小，一般不造成灾害。该范围外雾化对工程没有影响。
3雾化范围的估算方法
雾化范围的预估是广大学者比较重视的研究课题之一，它对拟建工程具有重大意义。目前我国学者已从原型观测、模型模拟、理论分析三个方向对雾化的范围进行了深入的研究，取得了些成果。
天津大学刘宣烈教授收集了一些已建工程原型观测雾化资料，经统计分析后，根据坝高H对拟建的工程雾化范围提出估算式，见表1：
表1雾化范围估算式
分区纵向范围横向范围高度
浓雾暴雨区（2.2~3.4）H（1.5~2.0）H（0.8~1.4）H
薄雾及淡雾区（5.0~7.5）H（2.5~4.0）H（1.5~25）H
孙双科,刘之平等通过对大量原型观测资料的收集、整理与分析,发现泄洪雾化纵向边界与泄流流量、水舌入水流速、入水角之间存在良好的相关关系，通过量纲分析的Rayleigh方法得到：假定泄洪雾化纵向边界L与水舌入水速度Vc、入水角度θ的余弦函数、流量Q、重力加速度g、以及水的密度ρ有关，并设L=Ck1gk2Q5=0.06217。
柳海涛、孙双科,刘之平在国内已经建成的泄洪工程的原始模型的各种资料的分析之上，通过各种统计方法与测算，建立了一套定量预测泄洪雾化影响范围与降雨强度分布的经验公式与基于空间任意坐标点处泄洪雾化降雨强度的人工神经网络预测模型,已经在国内的一些地方水电站获得了运用。该模型将泄洪流量、入水流速、入水角度以及三维河谷地形坐标等作为输入变量，对相应河谷地形内的雾化降雨强度分布进行预测。
长江科学院陈端等在研究江垭大坝雾化现象时开发了雾化粒度数据处理系统。该系统通过滴谱法，即采用专用染色滤纸收集雨滴样本，然后进行数据处理。依据取样前的雨滴斑痕的直径与空中雨滴直径之间的率定曲线，可以确定雨滴的实际直径，进而算出降雨强度。其将雨滴分为优频雨滴和优势雨滴。通过原、模型试验数据的计算分析，可以拟合出下面的公式式中，为模型换算雨强：为模型测点优频雨强；为模型测点优势雨强;为模型几何比尺。然后做散点图，得出大多数模型换算雨强与原型实测雨强的关系点集中在直线等于1.2附近。
由上可知原型观测是研究雾化现象的主要手段之一，其主要理论是通过积累原型观测资料分析得到一些相关的经验公式，以此来预测预报其他原型的泄洪雾化,但由于观测条件恶劣，在资料的完备性及精度方面还很有欠缺,同时泄洪雾化物理机制非常复杂，并且影响因素也比较多，加之上述公式考虑的自变量因素比较单一，因此公式的可靠性受到怀疑；理论分析计算通过对雾化现象进行概化处理，再根据流体力学的理论与方法进行定量研究，但是由于雾化现象进行的概化处理有一定的主观性，故上述理论公式还待于接受更多原型观测资料的检验或验证；物理模型试验是原型观测的延伸和补充，避免了原型观测的受时间和其他条件的限制，可以进行重复的试验，其主要优点是能定量描述，但因两相流动的复杂性，在模型律的选择及缩尺效应影响等方面仍存在一定的问题。
目前对于高坝泄洪雾化范围的预估，往往是采用多种办法相结合的方法。如长江勘测规划设计研究罗福海在结合模型试验和利用同类工程的原型资料进行类比分析的方法确定水布垭电站泄洪雾化的影响范围。广西电力工业勘察设计院在对老挝南塔河1#水电站泄流雾化研究中综合了刘宣烈、孙双科、姚克烨等的雾化范围的经验公式，得出了一个雾化预测范围。刘惠军等在研究乌东德水电站泄洪雾化影响范围中借鉴了刘宣烈的经验公式和孙双科的计算公式，参照其它的工程得出一个较为合理预测范围。
4工程防护措施
由于雾化将给工程带来一定的危害，影响水利工程的安全，因此对于雾化现象严重的工程要采取合适的工程防护措施。防护应该注意一下原则：在不影响原设计消能效果的前提下,分区分级；防护措施应在保证工程正常运行的前提下,做到技术上可行,经济上合理；防护措施应考虑永久防护与临时措施相结合,根据重要性区别对待主体工程与辅助设施；改善枢纽生态环境和相关建筑物的运用条件。
具体的防护措施往往要根据工程的结构、厂房的布置、地理环境等因素而定。参照其它工程所取得的经验，雾化的防护措施主要涉及以下几个方面：做好雾化区域内公路排水工作；建立厂房窗户的防砸及防水保护措施；消力塘区域地表进行混凝土衬砌保护；滑坡体的防护除了做好坡脚的加固处理外,还要加强面防渗排水系统的建设；雾化降雨区或其影响区内，泄洪期间应尽量避免人员及车辆通行。
5结语
截止到今天，泄洪雾化的基本运作原理已经得到了国内的广泛认可，对于雾源、雾化分级和分区都有了比较明确的界定和认识。研究者在不断地对泄洪雾化的观测、模拟、还有就是深入的理论分析的基础上，得出了雾化扩散及雨区范围的经验公式及数学计算方法，还详细提出了比较深入研究的人工神经网络模型预报的雏形和几种泄流雾化降雨的模糊推理预报，并提出了解决的措施及办法，获得了丰硕的成果。不过由于泄洪时比较复杂的现象，在原型观测、模型模拟、理论分析上都还存在较大的问题，有些问题还不能及时得到解决，所以这几年的研究没有重大的突破，一些结论的得出往往在理论上还不够完善，广大学者需要从更加深入的基础上去探究泄洪雾化现象，找寻出其中的规律，更加全面深入地去分析泄洪现象。
参考文献
［1］姚克烨.挑流泄洪雾化机理与分区研究综述［J］.东北水利水电，2007，14(25).
［2］梁在潮.雾化水流计算模式［J］.水动力学研究与进展［J］.1992,7(3).
人工降雨方式篇5
【关键词】雨水集蓄利用；安全饮用水；供水量
中图分类号：tU991.11+4文献标识码：a文章编号：
会宁县位于甘肃省中部，白银市南端，地处北纬35°28ˊ～35°43ˊ，东径104°59ˊ～105°01ˊ之间，北与靖远县接壤，南和通渭县毗邻，西连定西市的安定区和兰州市所辖的榆中县，东靠平凉市的静宁县和宁夏回族自治区的西吉县、海源县。总面积6439km2。是一个农业大县、人口大县，又是水资源十分贫乏，土地瘠薄，干旱多灾的贫困大县。加之该县经济欠发达，农民生活极度贫苦，自然条件恶劣，尤其是饮水安全问题严重困扰着当地群众的生活和经济发展，这两个示范区几乎无其他可饮用水源,集雨是唯一饮用水的来源。为了探索解决西北村镇人畜安全饮水困难的有效途径，自2009年起，甘肃省水利科学研究院在有关县水利部门的配合下，开展了“西北村镇农村雨水安全饮用利用”项目的研究。在试验期间最先在会宁县50户群众家进行了示范性应用，其中包括会宁县翟家所乡柴门村小岔社12户，张城堡村红窑社38户。
1、农村安全饮水水窖供水量计算方法
传统的计算方法是年雨量法，即根据规划工程的设计人工水保证率及对应的年降水量，进行规划集流面和蓄水设施的设计，其基本原理是根据供水量（即需水量）的大小，在确定蓄水设施复蓄指数的情况下，确定蓄水设施的容积。随着雨水利用技术的发展，目前比较成熟的计算方法有典型年法和长系列法[1]。
典型年法遵循以需定供的设计原则，典型年降水过程和降水量的唯一性使得集流面与蓄水设施的匹配同样具有唯一性和确定性。长系列法的设计初衷是追求集流面与蓄水设施之间的最佳匹配，从而实现雨水利用工程设施的经济利用，其基本方法是通过对一定数量的集流面匹配一定容积的蓄水设施，实现对雨水的收集和调控利用，使得设计用水对像在整个长系列过程中，由于调蓄利用水量同时受控于集流面面积和蓄水设施容积两个因素，因此计算结果存在多个不同的面积和容积组合。在这些组合中，总有一组组合使得集流面工程和蓄水设施容积的建设造价最小。本研究就以此为主要的研究方法。
2、农村安全饮水水窖集雨量计算方法
2.1基本思路
通过对推广示范项目工程，进一步完善应用工程的水质、水量保障系统，最终形成高效、经济、安全的雨水安全集蓄与利用模式典型示范基地，为雨水安全集蓄与利用提供良好示范。经初步规划，在会宁县特定降水量条件下，满足示范乡镇饮水安全的标准化供水系统，每个用户需要建设高效集流面（屋面、庭院混凝土集流面等）约350m2，配套蓄水设施容积约60m3,配套水质净化系统。
2.2集流面规模设计
集流效率与集流面材料、降雨量、降雨强度、集流面坡度、前期含水量、施工质量等因素有关[2]，现将各种材料集流面在不同降水等级和保证率情况下的集流效率列于表1。
表1各种集流面在不同降水量与保证率条件下的集流效率
2.2.1降雨量资料的收集与计算
降雨量的多少关系到集流面规模和工程造价问题。由于各地县降水量差异很大，因此只能根据当地实际资料来分析计算，若当地只有降水资料，可据有关系数和公式推算出降雨量。根据甘肃省水文总站编制的“甘肃省地表水资源”可得甘肃省会宁县的降水量与降雨量的比值及多年平均降水量变差系数值分别为0.88和0.27。
与不同保证率典型年降水量有关的频率模比系数列于表2，由当地值查表确定。
表2值表
依下列公式（1）可算出当地不同频率的降雨量。
（1）
式中：——保证率等于p的年降雨量；——当地多年平均降水量；——多年平均降雨与降水量比值（查表2）；——频率模比系数由值查表2。
现将以我们项目区会宁县为例，该县多年平均降水量393.6mm，=0.27，=0.88（查表2）；查表3，=0.806，=0.655，。据公式（1）算得结果，=337.7mm，=279.2mm，=209.2mm。
2.2.2人畜饮水标准的确定
根据《雨水集蓄利用工程技术规范》（GB/t50596-2010）[3]，结合该县的实际自然状态，确定西北村镇人畜饮水的配置定额，详见下表3。
表3甘肃省会宁县人畜安全饮水定额
2.2.3示范点年供水量及集水量计算
示范区人畜饮水所需年供水量可从如下公式计算：
（2）
式中：——全年集水量（m3）；——集流面积（m2）；—保证率等于的集流效率。
（3）
式中：——安全供水量，m3；——供水人口数量，人；——居民供水定额[L/人·d]；——牲畜供水数量，头；——牲畜供水定额[L/头·d]。
一般说来，人畜饮水所需集流面积用平水年需水量设计，用干旱年的标准校核。西北村镇尤其像会宁县这样的地区，自新农村建设实施以来，农户屋面大多以是机瓦为主，因此，在考虑首先考虑屋面集流，不足部分用混凝土面解决，青瓦屋面每户按50m2估计。现分别计算人畜饮水和灌溉所需集流面积。
2.3蓄水窖容积的确定
蓄水窖容积应依平水年集流量估计，水窖容积过大造成浪费，过小则使收集的雨水盛不下而排弃同样是浪费。我省中东部6～9月份的降雨量占全年的70%～80%，其余8个月的降水量只占30%～20%，在这当中有一部分为不产生径流的无效降雨，因此人畜饮水至少要蓄够8个月的用水量。3～5月份是作物播种和生长期，初估灌水量约占总灌水量的60%，因而水窖的容积按年集水量的65%考虑是否妥当供探讨。
3、供水量计算及结果分析
经分析计算，会宁县翟家所乡柴门村小岔社12个示范户在75%的保证率下屋顶和庭院所收集的水能百分之百的满足，90%时屋顶和庭院所收集的水满足率只达到67%，而其它的水量则可以通过其他水源，即公路集流水量来补充满足，因此，在该示范区基本不会出现供水不足的现象。张城堡村红窑社38个示范户在75%的保证率下屋顶和庭院所收集的水也能完全满足，90%时屋顶和庭院所收集的水满足率只达到74%，而其它的水源则可以通过其他水源，即公路集流水量来补充满足，因此，建议在该示范区每户补建60m2的棚膜作为临时集流面来收集雨水补充供水量。
参考文献：
[1]金彦兆，李元红，张新民，等.基于安全饮水的农村生活单户雨水利用模式.《节水灌溉》,2007年第8期
人工降雨方式篇6
关键词：雨水收集、回用排放、工程设计，减少投资，节约水源
一、简介
我国人均水资源占有量仅为世界人均水资源占有量的1/4。雨水资源化利用对缓解水资源短缺和维持可持续发展起着重要作用。本工程采用雨水收集与传统重力流雨水排放相结合、环保型pe渗透式雨水井与pp模块化的储存净化一体化雨水利用构筑物相结合的设计方案，不仅有效解决了采用常规雨水排放设计方案使厂区雨水管线无法与市政预留接口相接的难题，避免了厂区内洪涝，而且，具有便于施工修护和后期雨水收集系统扩容的特点，技术先进、经济可靠，实现了雨水资源的综合利用，年节约水源在300m³以上。
二、工程概况及难点
本工程为中冶精锻大型多向模锻件及重型装备产业基地建设项目的一期工程，建设厂址位于唐山市，面山临海，夏季降水集中，日最大降水量为184mm，年均降雨量623mm，最大降水量1140mm，因此，厂区雨水排放需高度重视。
该厂区东西方向较长，周边规划道路中，大理路尚未建设，且短期内不能开通。受市政配套条件的限制，一期工程只能向东面学院路排水（见图1）。
但是，学院路上的市政预留接口底标高较浅（26.77m），厂区路面雨水设计若采用重力流，按采用国家标准最低管道坡度设计末端雨水管道底标高为26.10m，低于市政预留接口标高，导致无法排至市政管网（详见图2）。
三、设计方案
为解决上述难题，本着既要保证在雨季最大降水时厂区路面雨水能快速有效地排出，又要尽量节约投资并方便施工的原则，本工程设计经过多方案比选，采用了传统重力流雨水排水与新型雨水收集相结合的方式，在重力流能够直接排至市政管网的区域，仍采用重力流方式；而在重装及模具车间和热处理车间建筑物及周边绿地采用雨水收集利用方式。设计采用环保型pe渗透式雨水井(见图3)与pp模块储存净化一体化雨水利用构筑物（见图4）相结合的方案，在尽可能使雨水下渗利用的前提下，收集多余雨水进行综合利用。
本工程设计的雨水回收池体积仅为150m³，既达到了设计要求，又节约了一次性建设投资，减轻了甲方筹资压力，使其能将有限资金重点用于工艺装备的投入。采用新型的pp模块储存净化一体化雨水利用构筑物代替了传统的钢筋混凝土雨水池，具有施工便捷，利于检修，节省空间等优点，更重要的是方便了二期工程雨水收集系统扩容。雨水收集设计方案见图5示意。
pp模块储存净化一体化雨水利用构筑物设置于厂区东侧，安装溢流外排管道，以排除超量雨水，控制水位。储存的雨水可以供绿化、冲洗道路等日常杂用，节约大量水源，符合国家节能节水政策，为工程增添亮点。
四、实施效果
本工程雨水收集方案经过两年多的运行考验，特别是投运第一年正好遇上唐山汛期强降雨，日最大降水量接近历史最高水平（当年7月20日最大降雨量168mm）(见图6)，而本厂区雨水收集后，多余的雨水能快速、顺畅地至市政雨水管网，证明厂区雨水排放系统不仅达到了设计要求，而且，利用收集的雨水用于通过中水管网用于厂前区景观用水和道路绿化，收到减少投资和节约水源的双重效果（见图7）。
人工降雨方式篇7
关键词：小湾水电站联合消能降雨强度泄流雾化
概述
小湾水电站位于云南省西部南涧县与凤庆县交界的澜沧江中游河段，在干流河段与支流黑惠江交汇处下游1.5km处，系澜沧江中下游河段规划八个梯级中的第二级。小湾水电站水库库容150亿m3，系澜沧江中下游河段的“龙头水库”，具有不完全多年调节能力。小湾水电站坝址区山高谷窄，最大泄流落差226.26m，最大泄流流量20683m3/s（校核洪水），相应下泄功率6400万kw，为世界同类坝型前列，其“大泄量、高水头、窄河谷”的泄流消能问题突出，而且由坝体泄量约占枢纽泄洪总量的60%，因而随之产生的泄流雾化令人担忧。
开展水力学原型观测试验受来水和电网调度影响较大，截止2013年汛期，小湾水电站在1100m、1127.82m低水位时开展了两次原型观测。坝身导流期水力学原型观测工况下主要开展了坝身导流中底孔、放空底孔、坝后水垫塘的流态、动水压力、底流速、震动、空穴监听及泄流雾化等水力学观测项目，本文重点研究泄流时产生的雾化降雨情况，分析雾化降雨强度和降雨量纵、横向分布。雾化分级依据南京水科院泄流雾化分级表1。
表1南京水科院泄流雾化分级表
泄流雾化的初步观测成果
1、雾化观测方法
泄流雾化观测以人工测量、摄像和照相三种方法相结合的方式进行。在正式观测前，观察确定雾化观测点范围和布点位置。测点重点布置在下游公路、两岸边坡、电站的进厂公路上。雾化雨量测量时使用雨量桶进行，在闸门开启前，将雨量桶布置在需要测量的位置，闸门开启后，观察雾化的区域，并根据雾化的区域，最终确定雨量桶放置的位置，并做好记号。正式测量开始前，雨量桶盖始终关闭，当闸门打开到所测量工况并稳定后，打开雨量桶盖并记录雨量桶打开的时间，当测量一段时间后，关闭雨量桶盖，并依次记录每个桶盖子关闭的时间，把雨量桶移出雾化区，测量降雨量。同时，根据先前每个雨量桶的位置记号，测量雨量桶的坐标。
雾化观测时，同时对观测区内的自然气象和泄流条件下的风向、风速进行观测，以综合分析描述泄流雾化区的范围及扩散趋势，与其地形条件、自然气象条件及泄流流量等因素的影响关系。通过摄像和照相的方式，记录水舌雾化纵向和横向扩散的范围，分析研究雾化的影响范围。
2、雾化观测实况
2.1导流中孔局部开启的雾化观测
水位1100m时，1#、2#、3#孔导流中孔每个闸门均局部开启2.5m，总泄流量为1250m3/s。雾化测点在左岸1020m平台a区布置15个测点，1035m平台B区布置7个测点，右岸1020m平台a区布置17个测点，1030m平台B区布置10个测点。典型测点雾化测量结果见表2。
表2库水位1100m雾化典型测点统计表
由表2可知，左岸1020m坝后150m区域内监测点降雨量最大为12.37mm/h，最小为3.28mm/h，此区域降雨强度较大，根据南京水科院对雾化进行的分级，此区域雾化强度等同于天然大暴雨或者特大暴雨。左岸1035m平台基本无降雨，受雾化影响很小；右岸1020m坝后150m区域内监测点降雨量最大为12.56mm/h，最小为3.39mm/h，坝后150m区域外降雨量逐渐减小，其雾化强度等同于天然大暴雨或者特大暴雨。右岸1030m平台降雨量较小，受雾化影响较小。由上可知，当导流中孔单独泄流时，雾化区主要集中在坝后150m以内及1030m高程以下，此区域雾化强度等同于天然大暴雨，在1020m平台上人穿雨衣基本上可以通行。
2.2导流中孔、放空底孔联合泄流的雾化观测
水位1127.82m时，观测工况如表3所示。在左岸1020m平台a区布置11个测点，1035m平台B区布置7个测点。右岸1020m平台a区布置16个测点，1030m平台B区布置11个测点，1060m平台C区布置5个测点。典型测点雾化测量结果见表4。
表3库水位1127.82m观测工况
表4库水位1128m雾化典型测点统计表
根据表4得到，两种工况下左岸1020m平台降雨强度集中在坝后250m区域内，最大降雨强度达331.12mm/h，此区域降雨强度大于特大暴雨，从坝后250m后开始，降雨强度逐渐减小，坝后337m处测点观测时间内基本没有接到雨水，250m～330m之间区域降雨强度等同于天然大暴雨。
建议及意见
通过本次原型观测，初步得出了低水位泄流时雾化影响范围和降雨强度，但也暴露出一些问题，针对这些问题，提出如下意见和建议：
泄流雾化原型观测的主要内容包括泄流雾化降雨、泄流雾化浓度及雾化流运动扩散的形态范围等，由于本次原观水位低，下泄流量小，工况简单，未对雾化浓度及雾化流动扩散的形态范围作深入研究，建议高水位泄洪表、中孔及泄洪洞泄流时，增加上述两个方面的观测内容。
本次观测水位较低且工况简单，雾化影响范围较小，降雨强度相对较低，但坝后300m范围内降雨强度远大于特大暴雨，人员及车辆在此范围内活动比较危险。本次雾化观测主要采用人工测量，不同工况联合泄流时雾化将愈加严重，安全隐患会较大，建议后续的雾化观测采用自动化测量装置。
考虑到后续观测工况水位高，泄流表、中孔泄流时雾化影响范围广，降雨强度大，风速较高等特点，应根据本次原型观测的结果和经验，有针对性的布置监测点。
参考糯扎渡、二滩等水电工程泄流洞泄流的雾化情况，建议重点对泄流中、表孔联合泄流、泄流洞泄流等工况的风速、风向做重点测量，以确定泄流雾雨的漂移扩散方向。同时应解决在不关闭闸门情况下不同工况转换时自动化测量设备工作的连续性、稳定性。
小湾坝址区地形条件复杂，制定边坡绿化方案时应充分考虑泄流雨雾影响。
结语
通过泄流雾化观测试验，初步得出了小湾水电站泄流的雾化降雨强度及影响范围，虽然本次观测坝前水位较低，泄洪工况较为简单，但通过本次原型观测，为今后小湾水电站高水位复杂工况下开展泄流雾化原型观测提供了宝贵的经验和参考依据。
参考文献：
[1]周辉，吴时强，陈惠玲.泄洪雾化的影响及其分区和分级防护初探.
人工降雨方式篇8
关键词：自动站雨量传感器；校准；精度；误差
中图分类号：p335.1文献标识码：aDoi：10.11974/nyyjs.20161033206
目前甘肃省各自动气象站、区域气象站、无人自动气象站等都已经普遍使用SL3-1型双翻斗式雨量传感器来测量降水。该传感器主要测量降水量的连续变化，用于累计降水量和获取最大降水等。每次过程降水大小，强度及持续时间均不同，雨量传感器能将不同强度的降水转换成0.1mm的均匀降水，当降水累计达到0.1mm时翻斗计数1次，可以测定一定时间段内的累计降水量，减少了降水强度不同所造成的雨量测量误差。由于传感器固定安装在室外观测场，校准也需在传感器安装地段进行，国家气象局对各台站配备了JJS1型翻斗雨量传感器便携式校准仪，方便了台站人员对雨量传感器的校准。根据要求，自动雨量传感器在每年启用前和正式使用期间每月需进行精度检查，以使降水测量准确度逐步稳定和提高，为探测和预报提供更准确的雨量数据，在气象服务工作中发挥重要作用。
1校准仪的结构、现场校准方法和步骤
校准仪由雨强漏斗（小雨强1mm和大雨强4mm）、连接线、计数器、支撑架、雨量杯等组成。
校准一般选在晴朗无雨天气下进行，取下雨量传感器外桶，在雨量筒下端将二芯信号电缆线从接线柱轻轻拧下，用胶布包好二芯信号电缆线线头，以防溅水，造成短接而使采集器感应到降水，以致软件中显示错误的降水甚至上传数据；校准仪带有和雨量桶配套的支撑架，牢固水平的安放在雨量传感器底座上，将校准仪所带的二芯电缆一端插入传感器的接线柱上，另一端插头插入校准仪的插孔；校准前须对校准仪做复位，方法是按动校准仪清零按纽，轻轻拨动传感器的计数翻斗，若校准仪有数字显示则仪器正常，可以进行校准。将传感器计量翻斗和计数翻斗放到同一倾倒方向，并再次将校准仪计数器清零后准备工作完成，可以开始进行大小雨强的校准；小雨强度校准，用标准量杯盛10.0mm清水，慢慢倒进校准仪小雨强度注水孔，校准仪将模拟自然降水0.1mm的降雨强度使水缓慢滴下，计数器同时计数，耐心等待清水全部滴完，计数器计数完毕，显示数值应为100，若不为100要读取数值，用100减去该数得到此次计量差值。此过程重复做3次，3次平均值即为小雨强的差值；大雨强度校准，小雨强度传感器校准完后，再次将计数器按之前方法清零，再用量杯盛10.0mm清水以同样的步骤将水注入大雨强度注水孔内并按3次测量得到大雨强时的测量差值；大、小雨强校准无误且差值在误差范围内则校准结束，卸下连校准仪的连接线两端，将自动站雨量器的电缆重新连接好传感器，轻轻安装雨量传感器外桶并固定好螺钉。
2差值的计算法及误差允许值
注水10mm相当于计数器翻转100次，每次0.1mm，则差值计算公式为：差值=100-计数值，以3次平均值为最终差值。
应做到雨量传感器计量翻斗的测量误差和降水残留误差在0.1mm内，雨量杯的示值误差（2mm时在0.05mm内），人为读数误差在0.05mm内。大雨强和小雨强的平均误差应在规定的0.4mm范围内。
3误差超值处理办法
当校准后差值超过误差允许范围时，要及时调整传感器，用计量翻斗两边的定位调节螺钉可以进行调整。差值为“+”时向内调节螺钉，差值为“-”时向外调节螺钉，按差值大小和螺钉上的记号要求两边同时进行调整，直至将其调整在误差允许范围内。（一般计量翻斗调整螺钉转一圈，雨量计数值相应变化3%）调整后需再按步骤重做大、小雨强的校准，直至不超过误差范围。
4操作中的注意事项
校准前若翻斗内壁有虫子、沙尘或蛛网等异物时，从雨量漏斗倒入清水将异物冲出，不能用手或布等物品搽拭；如漏斗内滴水孔被堵塞，应用细针从漏斗底部捅透，不能翻转仪器倒水；每次校准后要将校准仪的电池取出放好；校准应选在晴天进行，以免错过正常降水测量。
5结束语
现用雨量计要做到启用前及每月1次雨量校准，必须认真的进行校准，严格按操作步骤进行，确保雨量数据的准确度，更好的提高自动雨量的观测精度，在气象观测、天气预报及大气监测中准确、及时的提供雨量数据，做好防灾减灾工作，为气象服务工作做出最基本的保障。
人工降雨方式篇9
关键词：海绵城市；气象概念；问题思考；池州市
中图分类号：tU984
文献标识码：a文章编号：16749944（2017）12016004
1引言
随着我国城镇化的发展，气候变化对城市的影响日益显现出来。我国相当多的城市不仅面临着缺水问题，还面临着城市内涝，每到夏季，受强降水侵袭，“城市看海”在多地出现。城市建设带来的水资源紧缺、水安全威协、水生态恶化等问题已成为当下城市急需解决的难题。如何科学规划城市的空间布局，使城市在遭遇气象灾害时经得住考验，值得我们思考。因此，海绵城市建设已成为新型城镇化建设的迫切需求。
海绵城市是一种形象的表述，是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用[1]。自2015年4月国家启动海绵城市试点项目以来，目前全国海绵城市建设如火如荼。池州市作为全国首批海绵城市建设试点城市，各项建设顺利推进，一些建成的示范区，水患大为降低，减少了城市居民生命与财产损失。因此，有必要总结海绵城市建设中如何将城市气象灾害减少到最低限度的成功经验。鉴于海绵城市建设技术在国内尚属起步阶段，示范项目建设和推广实践较少，笔者结合工作实践，就海绵城市建设中的气象问题进行了探讨。
2“海绵城市”中涉及的气象概念
2.1雨水与降水
目前，我国城市排水基本上采取的是快排模式，雨水落到地面汇集后，通过地下管道排出。这种以“快速排除”和“末端集中”控制为目标的建设模式[2]，往往容易造成逢雨必涝，涝旱急转，雨水的循环利用考虑较少。建设海绵城市，就是利用工程措施解决雨水资源流失、城市内涝灾害频发等一系列问题，减少市政管网压力和投资。优先考虑把有限的雨水留下来，涵养城市水资源，补充城市地下水，促进城市水循环。由此可见，海绵城市具有两大功效：一是防治城市内涝，二是雨水的收集利用。
显然，这里的“雨水”实际上就是气象上所说的降水。降水是水自然循环的重要环节，是地下、地表径流的唯一源泉，也是人类水资源的唯一来源。建设海绵城市，首要问题就是要摸清楚城市降水的底，在防治城市内涝和雨水收集利用上做文章。海绵城市依据的重要数据是城市水循环中自然降雨量的多少，这是涉及气象的核心问题。
2.2年径流总量控制率与设计降雨量
在《海绵城市设计技术指南》中，有两个术语c气象关系十分密切，即年径流总量控制率和设计降雨量。
作为海绵城市的设计和考核指标，年径流总量控制率是根据多年日降雨量统计数据分析计算，通过自然和人工强化的渗透、储存、蒸发（腾）等方式，场地内累计全年得到控制（不外排）的雨量占全年总降雨量的百分比。而设计降雨量是为实现一定的年径流总量控制目标（年径流总量控制率），用于确定低影响开发设施设计规模的降雨量控制值[3]，一般通过当地多年日降雨资料统计数据获取，通常用日降雨量来表示。
2.3城市内涝
海绵城市建设是针对城市内涝现状提出来的。城市内涝是指在城市区域遭遇暴雨或短时强降水天气后发生的气象衍生灾害。当城市地区降水量过多，超过其排水能力时，往往形成低洼地段积水，当积水过深、范围过大，影响到城市交通、居民生活和生产活动时即形成内涝气象灾害。
根治内涝的关键是要保护和恢复城市内原有的河湖、湿地、坑塘等具有集水涵养功能的自然“海绵体”，通过科学规划，完善城市排水防涝系统，打造人工湿地、雨水花园、下沉式绿地、“绿色”屋顶等人工“海绵体”，就地蓄留和消化雨洪，提高城市防御内涝的能力。
2.4暴雨强度公式
城市内涝在很大程度上是由暴雨造成的。城市排水系统的工程预算和相关设施建设与其设计的流量，特别是暴雨形成的流量息息相关。一般说来，设计流量的合理计算依赖于所采用的暴雨强度公式的精准程度，其计算结果直接影响城市排水工程的安全性与经济性。
暴雨强度公式是描述降雨量、降雨历时和重现期三者之间数学关系的经验公式，它依据水文气象频率分析的理论，基于已有的降雨记录数据，采用数理统计的方法得到的城市暴雨量、暴雨强度、降雨历时、时间空间的分布等，是科学表达城市降雨规律的一种方法[4]。
目前我国城市建设所采用的暴雨强度公式多为20世纪80年代初期编制，受当时气象资料、观测站点及计算条件所限，准确性大大降低。近30年来，在气候变暖的背景下，极端的暴雨频率、暴雨强度和局地强降雨特征发生了变化，现行的暴雨强度公式已不能客观反映当地暴雨的实际情况，因此，有必要重新修订和编制适用性更强、精度更高的暴雨强度公式，以适应“海绵城市”建设的需要。
2.5降水监测和内涝风险预警
降水监测是城市内涝风险预警的前提。由于城市各区域内地形地貌不同，遭遇强降水时，各处的内涝程度也不尽相同。因此，有必要开展易涝点的实地调查和研究，圈定易发洪涝及积涝点，划分高风险区域。要利用区域自动气象站的实时雨量观测数据分析雨情，为内涝风险预警提供参考依据。同时要根据强降水的监测，及时强降雨临近预报和城市内涝风险预警信息。
随着海绵城市建设的深入，越来越多城市的气象部门在开发研究以城市内涝仿真模拟为基础的城市内涝风险预警系统。在城市遇到强降水时，可根据自动雨量站的逐时雨量、应用数值预报产品、雷达估测、预测降水产品等，结合城市河道、路面、地下管道等多种不同地理信息，模拟出城市积水深度，并实现城区分区预警，全面提升城市内涝灾害的预报预警服务能力。
2.6城市干旱与缺水
城市缺水的主要原因是少雨干旱，此外，城市地面硬化面积的增加，使城市内能够涵养水源的绿地、湿地、河流、湖泊面积减少，破坏了自然水循环，加上地下水过度开发，城市水资源便会出现紧缺。
解决城市缺水问题，应顺应自然，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，补充地下水、调节水循环。同时，应加强生态绿地等“海绵体”建设，涵养水资源。在干旱缺水时，可发挥“海绵体”的功效，让这些涵养和蓄存的水资源能够“释放”出来，并加以利用。
当然，在城市干旱缺水严重时，气象部门开展人工影响天气，选择合适时机，适时启动增雨作业，在一定程度上也可缓解城市旱情和缺水问题。
2.7城市热岛效应
城市热岛效应，是指城市市区的气温高于郊外的一种气候现象。由于城市的工业、公共设施与居民等耗费大量燃料，使城市成为一个重要热源。无论从早上到日落以后，市区的气温都比周边地区高，相对于温度较低的农村，城市好像是一个“热岛”[5]。
减轻热岛效应的关键是改造城市的生态环境，最有效的措施是增加城市的绿化面积，增加市区的水体容积，营造新的小气候。开展城市绿化既可美化环境，又可调节空气温度、湿度是改善城市气候的途径之一。城市水体的热容量大，在吸收相同热量的情况下，升温值最小，表现出比其他下垫面的温度低；水面蒸发吸热，也可降低水体的温度[6]，在一定程度上能够缓解热岛效应。
3池州市海绵城市建设分析
3.1自然气候
池州市位于安徽省西南部，长江中下游南岸，市域地形为东南高、西北低，自南向北呈阶梯分布；境内有三大水系十条河流，江河湖水面348.4km2，占总面积的4%，水资源极为丰富。池州市属暖湿性亚热带季风气候，季风特征明显，雨量充沛，但是自然降雨的季节分布却极不均匀，根据池州地面气象站的观测资料发现，池州市每年2～11月均有暴雨发生，其中5～8月为暴雨多发时段，暴雨日数占全年的78.9%。近50年的气象统计数据显示，池州市的年平均降水量为1556.1mm，其中总暴雨1107场次。由于其地理位置和环境十分复杂，天气复杂多变，池州市降水年际变化大，春、夏季易涝、秋、冬季易旱，总的说来，旱、涝年份多于风调雨顺的年份。
3.2背景与现状
作为中国第一个国家生B经济示范区，池州市拥有园林城市、森林城市的称号，具有得天独厚的“海绵城市”架构，市区内绿化面积大，水体容积大，水域面积占中心城区面积的11.7%，湿地面积达11km2，天然“海绵体”硕大丰满。然而，伴随城市在短期内的急剧扩张，快速的城镇化挤占河湖，城市建设侵占雨水通道和雨洪调蓄空间，河流行洪能力减弱；同时，由于城市排水系统不完善，原有城市排水管网规划设计标准偏低，排水基础设施滞后，严重降低了城市调蓄水量的能力，在遇有强降水条件下，无法及时排除地面积水。加上城区受到长江洪水和上游山洪的双重威胁，一方面，下游城区段直接受长江水位顶托；另一方面，上游山洪未得到有效控制，涝情显得尤为严重，城区内不少易涝点往往不堪重负，积水成涝。
据池州防汛部门统计，近几十年来，池州主城区多次发生水灾，内涝严重时，中心城区易涝点高达200多个，主要积水区域有30多处，多表现为市政道路、居民小区积水，阻断城市交通，带来严重损失。由此可见，池州市海绵城市建设的重点是要解决好城市的内涝问题。
3.3规划目标
为积极保护和改善城市环境现状，引导海绵城市建设示范区及其他新建的建设项目实践低影响开发建设模式，池州市在成功申报全国首批海绵城市建设试点城市过程中，制定了《池州市海绵城市建设水系及湿地规划》，根据规划，选取中心城区核心区域18.5km2的范围，辅之点、线示范，先行先试。示范区覆盖池州市主要建成区（老城区）和典型新城区（天堂湖新区）。其中，老城区10.68km2，占比57%；天堂湖新区为7.82km2，占比42%。试点区域人口17.6万人。同时，专门编制了3年实施计划，计划建设水生态水安全系统等5大类117个项目。到2017年底，示范区年径流总量控制率72%，对应设计降雨量24.2mm/d，城市内涝防治标准达30年一遇，城市防洪标准达100年一遇，基本建成现代雨水控制利用系统和海绵城市建设长效管理机制。
此外，池州市天然拥有丰富的水系，城市内河管道复杂，平天湖、天堂湖、月亮湖和秋浦河、白洋河、清溪河所构成的“三湖三河”六块“大海绵”，为池州市打造“海绵城市”提供了充足的自然优势，方便在降雨的时候充分将雨水留住。在这样的前提条件下，通过科学规划，优质施工，可以为雨洪创造足够的蓄洪空间并进行资源化利用，充分发挥自然海绵体系功能，既能在多雨时避免洪涝，又能在干旱时缓解缺水，真正构建名副其实的“海绵城市”。
2017年6月绿色科技第12期
4海绵城市建设中的气象思考
海绵城市建设是一个全新的课题，如何在海绵城市建设中更好地发挥气象的作用，有如下思考。
人工降雨方式篇10
关键词：渠道工程；沉降塌陷；雨淋沟
abstract:floodengineeringbyrainfalltherewillberaingrooveandindividualworksoflocalcollapse,taketemporarysolution,inadditiontorelevanttechnicalschemetodealwithdefects,butalsoasmuchaspossibleinadvancetodoprotectionwork.
keywords:channelengineering;subsidence;rainditch
中图分类号：u698.91文献标识码：a文章编号：2095-2104（2013）
1工程概况
1.1 河南气候特征
河南省位于北纬31°23′ ～36°22′ ，东经ll0°21′ ～1l6°39′,地跨暖温带和北亚热带两大自然单元的我国东部季风区内。气候比较温和，具有明显的过度性特征。南北各地气候显著不同，山地和平原气候也有显著差异。全年四季分明。总的气候特征是：冬季寒冷少雨雪，春短干旱多风沙，夏天炎热多雨，秋分明。总的气候特征是：冬季寒冷少雨雪，春短干旱多风沙，夏天炎热多雨，秋季晴朗日照长。
河南的降雨与气温同步，多年平均降雨量为784.8mm，年降雨总量为1296亿立方米，并由东南向西北逐渐减少。淮河以南地区1000～1400mm，黄河沿岸和豫北平原仅600～700mm，其他地区在700～1000mm之间。因受季风影响，降雨年内很不均匀，雨量集中在6、7、8月，约占全年降雨量的50%～60%，而且降雨强度大，在多暴雨区如鲁山和太行山、伏牛山东麓一带，常造成洪涝灾害。冬季全省降雨量都很少。黄河以北和豫西伊洛河流域，秋季降雨多于春季；北纬33°以南地区，春季降雨大于秋季。降雨量年季变化大，丰水年和干旱年降雨量相差达2.5～3.5倍，年降雨量的变异系数淮南和豫西山区为0.25，淮河流域以及豫东平原大部分地区为0.30，豫北为0.35～0.40。
入汛期以来，河南地区普降大雨，南水北调中线干线渠道的未衬砌的渠道建基面、已衬砌的渠道以及部分左排建筑物进出口的渠道砌石等工程受强降雨影响出现雨淋沟和个别完工工程局部塌陷情况，工程实体质量会受到不同程度影响，虽然已有相关的成熟的技术方案来处理缺陷，但仍需耗费大量人力物力，未雨绸缪，势在必行。
南水北调中线干线河南段范围中郑州年平均降雨量较大，平顶山、南阳年平均降雨量最大。如下图1-1
图1-1河南省年平均降雨量分布图
2汛期降雨破坏分析
2.1已开挖但未进行混凝土施工渠道被雨淋沟损毁较为严重，尤其在几个连续的强降雨日反复冲刷，雨水在渠顶汇集后沿相对高程低洼的松散的砂土及填土较为薄弱处流向渠底，导致已成型渠道的建基面薄弱处形成较深的过水通道。
2.2已进行渠道衬砌的渠道混凝土面板在未被保护好的情况下，雨水汇集在渠顶，并在相对薄弱的坡肩面板建基面渗入混凝土面板下部，在几个连续的强降雨日，雨水通过雨淋沟大量汇集在面板内部，由于混凝土面板下部为防水的复合土工膜，基面渗水饱和的情况下多余积水无法排出，造成渠底混凝土面板被水压顶起，下部脱空，无法再交付使用。如下图1-2
图1-2
2.3在部分左排建筑物进出口的渠道砌石等工程，受强降雨影响，雨水汇集在顶部，并在相对薄弱的坡肩从建基面渗入砌石的下部，在几个连续的强降雨日，雨水通过雨淋沟大量汇集在砌石内部，由于砌石缝隙可将多余积水排出，造成砌石建基面被雨水掏空，从而造成局部砌石的沉降塌陷。如下图1-3、1-4、1-5
图1-3
图1-4
图1-5
3相关处理方案
3.1根据雨淋沟对边坡破坏范围，较大的部位采用1m3反铲配合人工进行开挖，较小的部位采用人工进行开挖，开挖原则为清除雨淋沟内松散土直至原状土基面，并开挖成台阶状，自台阶底边线沿渠道方向1:2、垂直水流方向1:1.5削坡至下一级台阶底部，台阶宽度控制在50~60cm, 开挖出来的土料可集中堆放在渠底，待雨淋沟处理完后采用1m3反铲挖装至10（20）t自卸汽车运至附近渣场。
3.2 雨淋沟回填
开挖后经工区和技术质量部验收，以填筑试验的参数要求进行回填，填筑取土可根据雨
沟分布情况，就近在附近料场用1m3反铲挖装10（20）t自卸汽车运至渠底，反铲将土料堆放至雨淋沟两侧，坡面冲沟回填距坡脚超过4m时可自坡顶溜料，人工摊铺找平，人工利用4kw蛙式打夯机环套法分层夯实（或用木夯夯实），土料虚铺厚度30cm,含水率控制在12.1%~15.1%之间。夯击次数控制在8遍以上，环刀取样，压实度达到98%后方可进行下一层土料回填夯实，逐层填至渠道边坡顶部高程30cm以上。
3.3 取样检测
采用环刀法检测土料压实度，压实按不低于98%进行控制；取样数量按每100~150m3取样一个，取样不足3个时，也应取3个。
3.4 土料及回填要求
整修完成并经工区、技术质量部验收后，使用附近渣场土料或邻近渠道开挖料分层回填冲沟。
⑴ 取土质量要求
① 土料塑性指数7~20，且不得含有植物根茎、砖瓦垃圾等杂物。② 有机质含量不大于5%。 ③ 有较好的塑性和渗透性。 ④ 填筑土料含水率应控制在最优含水率附近，含水率控制在12.1%~15.1%。
⑵ 回填要求
回填自下而上分层进行，每层虚铺厚度为30cm， 4kw蛙式打夯机环套法分层夯实，夯击遍数8遍以上，直至压实度到达98%，夯实过程中应适当洒水，土料含水率控制在12.1%~15.1%之间。对于边坡冲沟，回填时应超填0.5m，保证压实效果；边角等设备不能到达的地方可人工由木夯夯实，压实度达到98%。
3.5 质量保证
冲沟修复施工应遵循项目部质量管理的有关规定，并着重注意以下几点： ⑴ 冲沟整修后应表现为上宽下窄，外宽内窄，不能出现反坡。⑵ 回填土分层进行，虚铺厚度不超过30cm，分层压实，试验室环刀取样，合格后方可进入下层施工。⑶ 坡面冲沟回填时应超填0.5m，保证压实效果。
4防护方案
4.1已开挖但未进行混凝土施工渠道被雨淋沟损毁
⑴留有保护层未精削坡，粗削坡应满足坡面建基面留有30cm保护层的要求，并及时对留有保护层但仍形成较深雨淋沟的部分进行及时修复，避免重复冲刷造成更大的损失。
⑵已精削坡的坡面建基面，在汛期期间削坡范围控制在满足不窝工的施工要求即可，勿大量削坡，在仓库提前准备苫盖材料，并对已削好的坡面及时进行苫盖保护，同时苫盖保护还可对烈日暴晒建基面造成填方段层间结合处形成风化松散进行有效遏制。
4.2已进行混凝土施工渠道的破坏
在渠坡的坡肩将预留的复合土工膜卷好并用土覆盖至于坡肩混凝土面齐平，在条件允许的情况下让马道内坡高程高于外坡，减少雨水汇集在堤顶的可能性，并在低洼容易汇水处用砂浆砌成排水沟或者用塑料布做成倒流槽引至渠外坡，保障成品混凝土不被破坏。
4.3部分左排建筑物进出口的渠道砌石等工程，挖截流沟并用砂浆砌筑，防止汇水对砌石造成破坏，砂浆则能有效防止长时间浸泡沟体坍塌，在砌石边缘容易汇水处用宽30cm塑料布埋入地下并用土覆盖至齐平于砌石坡肩面。