人工降雨的影响模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇人工降雨的影响，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

中图分类号：S16 文献标识码：A

不同的天气系统可导致不同的云系和降水天气的产生，根据不同影响系统下云系部位的水汽分布、动力场及热力场等特征，可分析出降水有利区域和人工影响天气适宜作业区，为获取精细化天气预报和确定人工增雨潜势条件提供充分的参考依据。浚县位于河南省北部，地处太行山与华山平原过渡地带，属暖温带半湿润季风气候，由于河南为南北气候过渡地带，因此浚县天气系统活跃，气象灾害频发，其中旱、涝灾害交替发生，水已经成为制约浚县粮食生产的瓶颈。鹤壁市积极推进全市标准化人工增雨（防雹）炮战建设，按照统一安排部署，到2015年底浚县应完成8个标准化人工增雨（防雹）炮战的建设任务，与其他县（区）共同构建覆盖全市的人工增雨（防雹）作业网。干旱的春、秋两季受多种天气系统影响，极易形成结构复杂的混合性云系和降水。本文总结了浚县春、秋季降水天气系统，探讨适合开展人工增雨作业的天气系统条件以及人工增雨作业条件选择，为今后开展人工增雨天气预测和实施作业积累基础资料。

1 不同天气系统下的降水特征分析

1.1 低槽型

低槽型降水天气系统雨区后界常位于700hPa槽线位置，通常表现为降水区随低槽自西向东移动而移动，然后由河南西部开始影响至浚县；此类天气系统形成的降水多持续在36h以内，若受到西风带上游低槽补充东移影响时，降水时间会持续36h以上；低槽型降水强度以地面倒槽型降水最强，而西路冷锋型降水仅以小雨为主。

1.2 低槽-切变型

低槽-切变型天气系统为切变与低槽或高空低涡与涡前切变的共同作用下的较为复杂的影像系统，该系统通常长时间稳定维持；700hPa受切变影响，同时后上游出现东移低槽，上游低槽即携带冷空气自西路源源不断地补充到地面影响系统，降水加强。低槽-切变型天气系统往往为浚县带来小到中雨降水，由于受地面暖倒槽影响，首先出现暖区对流性降水，而后因西风槽引导冷空气的加入，致使大气层结的不稳定性加强，特别是在地面形成气旋波动时，进一步促进动力辐合的发展，雨强增大，因此地面倒槽型降水强度要大于中、东路冷锋型。该系统造成的降水一般持续时间偏长，当500hPa高空存在多个短波槽不断东移时，低槽-切变型控制下的降水最长可持续100h以上；此系统降水区通常最初形成于切变线或高空涡前气旋性弯曲附近，随后自西南向东北向发展，并与上游槽前东移降水区合并进一步扩展。

1.3 高空切变型

高空切变型天气系统下的倒槽型降水极易产生局地性强雨团，出现小到中雨、局部大雨降水过程，其降水强度稍高于高后型降水，高后型降水范围小、降水弱，降雨量通常低于5mm。高空切变型降水区一般在切变线一带形成，较强降水区位于700hPa-850hPa切变之间；降水持续时间约为12-48h，以倒槽型降水维持时间较长，当切变转变为东北-西南向的冷切东或消失后，降水也随之移出浚县或减弱直至消失。

2 不同天气系统对开展人工增雨作业的影响

人工增雨作业就是在有利的天气条件下，抓住有利时机进行实时人工催化作业，争取使影响降水的云系降下更多的雨水缓解地面干旱问题。根据影响浚县春、秋季节的不同天气系统下的降水特征分析，可将其概括为低槽-中、东路冷风型、低槽-西路冷锋型、低槽-地面倒槽型、低槽-切变=地面倒槽型、低槽-切变-中、东路冷锋型、切变-高后型、切变-地面倒槽型、西南气流-高后型及西南气流-中、东路冷锋型9类天气系统类型，其中以低槽-地面倒槽型、低槽-中、东路冷锋型、低槽-切变-地面倒槽型、低槽-切变-中、东路冷锋型4类天气系统下的自然降水较为明显，可作为浚县春、秋季开展人工增雨作业的有利降水天气系统。

3 人工增雨作业条件选择

在人工增雨作业中，掌握适宜的催化时机、使用合理的催化作业方法是人工增雨作业成功实施的关键，而准确预测降水天气系统发展演变是开展人工增雨作业的基础，作业区上空具有丰富水汽含量的积状云、云层深厚、云系移动速度缓慢是人工增雨作业最理想的降水天气系统。

3.1 作业部位选择

通常根据积层混合云中较稳定的层状云部位采用飞机撒播催化剂进行人工增雨作业。当多普勒雷达降水回波PPI上出现长时间维持的大范围均匀片状回波且其边缘模糊、强度低于40dHz时，一般可判断此类雷达回波将带来小到中雨、中到大雨降水过程，然后通过雷达探测资料选择云层中上部进行催化剂撒播。采用火箭、高炮开展人工增雨作业时，则是对不稳定积状云部位实施撒播催化作用。

3.2 不稳定天气和云层的判断

由机自身安全性等特点，其人工增雨作业表现出范围广、时间长和较高的高度等优势，但其本身又有一定的局限性，不适宜在不稳定的降水天气系统下开展增雨作业，因此，对于不稳定的天气系统条件只能依靠高炮和火箭来完成作业，同时要准确预测不稳定云层的发生发展，充分把握实施人工增雨作业的有利时机和部位，实现有效人工降雨。在雷达监测过程中，当出现35dHz的雷达回波时，可判断该回波属不稳定降水回波，同时在逆风区、气旋、急流、辐合线等配合下，这种对流性强降水回波急流范围较大，应针对该回波中急流影响的区域内进行高炮或火箭人工增雨作业。

参考文献

篇2

《西游记》里，东海龙王张开龙嘴，顿时乌云翻滚，大雨倾盆。这可不是人工降雨，这是神话。自然的降雨（降雪）是水蒸气受冷凝结而形成的，而真正的人工降雨（降雪）是人们根据一定区域内大气的温度、湿度、云、风等的变化，向云里喷洒制冷剂，让天空中的水蒸气迅速凝结成水滴，使云层中的小水点增多、变大，从而形成降雨或降雪。其实，这项工作就是一项管理天气的工作，气象专家解释说：“我们用一些技术去管理云层间的水，让它发生变化，凝结或者升华。简单地说，就是在云间播种，通过在云层间播撒不同催化剂的方式来收获我们想要的天气。”

看来，要人工降雨必须要在“云间播种”，而制冷催化剂就是降雨所需要的“种子”。我们现在所使用的“种子”一般是碘化银催化剂。碘化银只要受热就会在空气中形成数以亿计的碘化银粒子，它们非常小，成百上千个碘化银粒子聚在一起才有头发丝那么粗。因此，我们才选择它担当人工降雨的重任。

要把碘化银“种子”播撒在云层间，可以使用空中作业和地面作业两种办法。空中作业就是用气象飞机在云中播撒碘化银，气象飞机的好处在于能够更好地掌控云层的变化，把握投放催化剂的最好时机。地面作业就是利用高炮、火箭从地面上发射碘化银炮弹，炮弹在云层中爆炸，碘化银也就播撒到了云层中。碘化银微粒会随气流运动进入云中，在冷云中产生无数个冰晶，然后再借助一定的气象条件，就能使降雨产生或使雨量加大。当然，在云层中播撒“种子”，必须选择云层富含水汽的情况，如果水汽不足，“种子”发不了芽，也就不会形成降水。

原来魔法的奥秘在此啊！你也跃跃欲试？绝对不行，人工降雨必须经过一定的审批程序并由有关部门来实施。

魔法的发现之路

如果从人类影响天气的想法算起，神话传说中的呼风唤雨应该可以说是人工降雨的最初幻想了。把这种幻想付诸实践要从19世纪末说起：1890年，美国国会曾拨款支持科学家利用火炮、火箭和气球在云中进行催云造雨实验；1918年，法国科学家把装满制冷物质的炮弹发射到空中，试图造雨；1921年，美国科学家又用飞机向云层播撒带电物质，设法促使云层碰撞降雨。不过，这些人工造雨的实验最终都以失败而告终。

然而，人类探寻自然奥秘的脚步并不会停止。二战期间，一个偶然的机会促使科学家欧文・兰米尔博士和谢弗尔决心把雨雪形成的原因弄清楚。战后，他们利用一些奇特的装置开始实验。1946年7月的一天，天气异常炎热，由于实验装置出了故障，装有人工云的类似电冰箱的装置里的温度一直降不下来，他们只好用固态二氧化碳（干冰）来降温。当他们把一块干冰放进制冷装置里，奇迹出现了――水蒸气立即变成了许多小冰粒，在冰箱里盘旋飞舞，人工云化为了片片雪花。这一奇特现象令他们兴奋不已，他们商定要在空中试试。于是，1948年11月的一天，天气很冷，谢弗尔驾驶着一架飞机，在云层上方撒下大量干冰。留在地面观察的欧文博士看见雪花纷纷扬扬从天而降，这些雪花落在他脸上，化成了水滴。他们成功实现了用干冰进行人工造雪，将“呼风唤雨”的古老神话变成了现实。人们兴奋地把这一实验称为“给云层播种”。

从此以后，世界很多国家尤其是一些农业大国和缺水的国家纷纷对以增雨、增雪和消除冰雹为主要目的的人工影响天气作业增加投入。

魔法并不能创造天气

篇3

关键词 人工液态水含量；人工影响天气；应用

中图分类号P4 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）145-0057-01

人工降水是一项先进的科学技术，它主要是对需要进行降水地区的云层实施降水技术。在人工影响天气作业中，云中液态水含量的相关数值很重要，它是决定是否能够进行人工降雨的重要因素。近几年，云中液态水含量在人工影响天气中的应用是气象研究者的研究热点，在研究过程中，运用有效的探测方法来研究云中液态水含量，并对该技术在人工降雨中的推广做出前景展望。下面我们就来具体分析一下。

1 云中液态水在人工影响天气中的意义

云中液态水可以保持大气中的水分收支平衡，它的分布特征与演变规律是气象研究者的研究重点。云中液态水的意义很深远，它并不是独立的个体，与其他水分子之间是相互作用的，并对全球气候的变化产生有重要的影响。在气象学与物理学研究过程中，云中液态水含量是比较重要的云物理参数，它是气象研究者研究云物理过程的主要参考，也是气象局进行人工降雨作业的重要指标。另外，云中液态水含量的高低可以直接影响人工降雨的效果，可见云中液态水在人工影响天气中的重要作用。

人工影响天气作业过程中，云中液态水含量包含过冷水含量，实际上过冷水含量在人工降雨过程中是很重要的参照指标，以我国北方进行人工降雨目标云系来说，主要将该云系分为三个层次，并且需要从上到下进行分层，主要有冰晶层、冰晶与冷水滴共存层、水滴层。其中，冰晶层主要在-25℃到-30℃之间的区域。另外，冰晶的浓度相对较高，经过凝华后增长到最高点会自由下落，自由下落的过程中会播种目标云系中间层的冰晶，从而形成冰晶与冷水滴共存层，这一层次的温度一般在零摄氏度以下，它是根据冰水的转化进而形成的，也可以说它有“饲养”冰晶的作用。在目标云系的最底层，由于过冷水滴比较繁多，相对成熟的冰晶通过对过冷水滴的获取逐渐开始变大，从而形成了雪花。目标云系中的水滴层，温度一般在零摄氏度以上，中间层的冰晶落入水滴层后由于温度的升高会融化成雨滴，雨滴在掉落过程中就会因相互摩擦而逐渐增大。通过以上的分析我们可以了解到，在目标云系中的中间层与最下层中，过冷水滴与云中液态水含量都与降水有着很密切的联系。

2 云中液态水的探测方法

为了更好的观测气候变化与灾害天气的发生，气象部门要有计划地测量云中液态水，这对更好的掌握人工降雨的指标也具有重要意义。云和雨在气象部门研究中变化指数都很大，并且具有一定的复杂性和多变性。所以，科研人员在进行云中液态水含量的探测过程中，难度也比较大。目前，我国气象部门的探究重点就是要及时、准确的探测出云中液态水含量，这将是一个巨大挑战。对于云中液态水含量的探测方法有很多种，运用比较多的探测方法为微波辐射计探测、卫星遥感探测、飞机探测与雷达探测。这四种探测方法各有利弊，在探测过程中要根据实际状况选择合适的探测方法才能够取得理想效果。

近几年，微波辐射计探测技术应用比较广泛，相对其他探测技术也比较成熟，在云中液态水含量的探测过程中，由于所需的探测时间比较长，所以需要探测技术具有很好的连续性。但是微波辐射计探测技术的缺点是获取的信息具有局限性，并不能全面、系统的探测出想要得到的相关数据。如果运用微型遥感探测技术来探测云中液态水含量，可以获取比较广泛的探测信息，而它的缺点则是会因为时间与空间影响分辨率，人工发出的作业要求不能及时回应，从而会延误工作进度。目前，只有飞机探测才可以直接探测到云中液态水含量，由于条件有限，我国的增雨飞机只有增雨一个用途，并不能做云中飞行探测工作。同时，在降雨过程中飞机并不能探测到整个降雨过程，针对云中水含量中的数据也无法进行探测，因此，如果气象局在人工降雨中有实时探测的需求，飞机探测是做不到的。

在对云中液态水含量进行探测过程中，只有雷达最能满足探测的需求，它不仅可以保证空间探测的连续性，还可以在所有空间范围内进行探测，在人工影响天气作业中雷达探测技术可以发挥出它的全部优势。近几年，雷达产品与探测技术相继被提出，在人工影响天气中被广泛应用，它可以准确的获取云中液态水含量，还可以实时的了解水含量在云中的分布状况，对人工降雨来说是一项重要的指标。根据研究表明，雷达技术可以从不同高度、不同角度探测出云中液态水含量，可以给人工降雨的区域实时的提供有效的数据，从而推动我国人工影响天气技术的不断发展。

1998年，我国新一代天气雷达网出现，它对于人工影响天气的作业有至关重要的作用。在垂直积分液态水含量被提出后，它可以直接的反映空中水资源的分布状态，因此为人工降雨工作带来重要的参考数据，从而也在人工影响天气作业中被广泛应用。经过反复的研究试验，可以了解到，虽然垂直积分液态水含量在目前被广泛的运用，但是它也有不足之处，它不能准确的分辨清楚云中降水粒子的性质，在整个云层中，垂直积分液态水含量主要是根据不同雨滴建立的雷法反射率因子和液态水含量获得的，根据云层的变化和降水粒子的不同，雷达所反射出来的因子和云中液态水含量中有不一样的关系，因此，垂直积分液态水含量在计算过程中就会存在一定误差。

3 云中液态水含量探测技术在人工影响天气中的应用前景

随着我国经济的发展，科学技术的水平也在不断进步，在气象研究中，雷达技术以及其他探测气象技术设备在不断的更新与完善，此后将利用高新技术精准的探测云中液态水含量。随着探测技术的不断完善，探测技术的准确度与连续性也相继提高，给人工影响天气的作业带来一定的参考价值。在目前来看，云中液态水含量的探测技术还存在许多问题，需要将不同的探测设备相互结合，弥补技术中的不足，这个问题也是未来气象研究员需要研究的重点。

4 结论

本文通过对云中水含量在人工影响天气中应用的分析可以了解到，气象部门要想更好的掌握人工影响天气的重要指标，就必须准确的探测出云中液态的水含量。除此之外，气象研究人员还需要利用相应的云中液态水探测技术，来准确的获取云中液态水含量。云中液态水含量的数据在人工影响天气作业中及其重要，因此要具有准确性。在未来的人工影响天气工作中，气象研究员要完善并运用云中探测高新技术，精确的探测出云中液态水含量，从而会在一定程度上提升气象部门人工降雨的效果，也可以大大满足人们对降雨的需求。

参考文献

篇4

人工降雨根据自然界降水形成的原理，人为补充某些形成降水的必要条件，促进云滴迅速凝结或碰并增大成雨滴，降落到地面。

篇5

人工降雨运用云和降水物理学原理，通过向云中撒播降雨剂，一般为盐粉、干冰或碘化银等，使云滴或冰晶增大到一定程度，降落到地面，形成降水。

人工降水，又称人工增雨，是人为地补充某些形成降水的必要条件，是人工影响天气中进行得最多的一项试验。人工降雨撒播的方法有飞机在云中播撒、高射炮或火箭将碘化银炮弹射入云中爆炸和地面燃烧碘化银焰剂等。

根据不同云层的物理特性，选择合适时机，用飞机、火箭向云中播撒干冰、碘化银、盐粉等催化剂，使云层降水或增加降水量，以解除或缓解农田干旱、增加水库灌溉水量或供水能力等。

（来源：文章屋网 ）

篇6

1.工程概况

笔者所在项目位于陕西省西安市，总占地约200亩，规划总建筑面积约46万平方米，共分三期开发，项目预计总投资15亿元。本科研项目研发所依托的为其二期工程，二期工程总占地面积约93亩，规划总建筑面积约24万m2，可容纳住户1820户。本项目研发团队始终坚持以“保护生态环境”和“改善人居环境”为主题的研发理念，在汲取一期工程研发经验的基础上进行了技术升级，将室外环境技术、绿化喷灌技术、雨水回收利用和景观设计进行了集成，实现了“环保、节能、新颖、实用”的有效统一。

2.与景观一体化整合方式选择

目前市场上的各种室外喷灌系统大多为埋地安装，功能单一，且受喷头高度的限制，无法满足本研发项目所要求的通过喷水进行室外空气调节的功能；也有少数采用地上固定安装的喷灌系统，由于在住宅小区内由于不能和室外景观很好的结合，难免对环境美观造成一定的破坏。

本技术的系统原理是利用水压将水通过与水源连接的管道、喷头等均匀的喷洒出去，并形成稳定的降水覆盖面积。虽然原理上并不复杂，但如何做到降雨系统与室外景观的融合才是本课题的研究重点和难点之一。经过深入研究：考虑到小区内喷水点的需要分散设置以达到足够的覆盖面，因此所需数量较多；如果埋地或独立地上固定安装将存在前述的缺点，因此将其与小区内同样需要分散设置的室外照明庭院灯进行一体化整合，成为首选的研发方向。

通过与生产厂商反复进行技术协商，采用定制加工的灯柱可将喷水支管暗装其中、将喷头装于灯柱顶端，从而实现将二者融为一体的目的。

3.人工降雨系统的布置原则及参数选择

在初步确定系统支管安装方式后，现场进行了实验测试，以选择合适的喷头并对其性能参数进行验证。本次测试中采用了美国雨鸟（RAINBIRD）3500系列自旋转喷头，该喷头的喷嘴和喷洒角度均可进行调节设置，通过实验，在市政自来水供水压力（0.4MPa）和微风条件下，不同喷嘴型号的射程（作用半径）实测数据如下：

3.1根据园林喷灌技术要求，喷头的组合布置方式一般有以下几种：

3.2根据室外公共照明的应满足一定照度的要求，喷头的间距尚应结合庭院灯柱的间距（景观设计时按12m左右采用）布置，令喷头间距L=12m代入上表“三角形布置”有关公式可得：R=7m，b=10.5m。结合本项目现场的实测数据，应将喷嘴孔径设置为2mm。此时单个喷头的有效控制面积S=2.6*72≈127m2。

3.3在进行平面布置时，除需考虑喷头本身的性能外，还必须同时综合考虑土壤的喷灌强度、水源条件、是否能够尽可能覆盖小区室外绿化及道路以及室外喷淋不应对邻近住宅造成影响等因素。

⑴组合喷灌强度可按下式计算：

ρ组合（mm/h）=1000q/A

式中：q为单喷头的流量（m3/h）；A为单喷头的有效控制面积（m2）

根据本项目选定的相关参数，ρ组合=1000*0.32/127=2.5mm/h，小于本地区土壤类别的允许喷灌强度ρ允许=8 mm/h，即水落到地面后能立即渗入土壤而不出现积水和地面径流。

⑵考虑到喷水点数量较多，因此在进行方案设计时应考虑分区控制。在项目研发时，我们结合室外景观的组团分区将人工降雨系统划分为相对独立的8个区，每个区均设置水源。

⑶系统应可能覆盖小区室外绿化及主要道路，以满足绿化喷灌和洒水降尘等功能要求，因此在进行景观设计时需要以上述选定的技术参数为基础对布置方案进行适当调整，最终确定喷头数量为128个。为简化计算将小区喷头布置全部按“三角形布置”考虑，则总的有效控制面积为：128*127=16256m2；室外面积约22724m2（包含绿化、道路及硬质景观），有效覆盖率为72%。

⑷为突出“以人为本”的研发理念，室外人工降雨系统不应对居民生活造成不利影响，因此在少数靠近住宅楼的喷水点，需要对喷头的喷洒角度进行调校，采用扇面喷洒，防止将水溅入住宅室内。

3.4、在上述主要参数全部选定后，根据喷头理论流量、组合布置形式和分区内的喷头数量，进而确定各分区的给水主管和支管管径。

4.雨水回用方式选择

由于项目所在的西北地区属于缺水地区，为提升本技术的节能水平，在研发时考虑对雨水进行回收利用，以降低用水消耗，保护水资源。确定了以下两种雨水回用方式：

⑴以景观水池为雨水收集蓄存设施，对雨水进行回收利用；

⑵在地下车库顶板上方设置渗排水层，将其上方的绿地土壤入渗雨水通过盲沟导入雨水储存设施，经沉淀池净化处理后作为人工降雨系统的补充水源，同时也有效避免了雨水对绿植根系的长期浸泡伤害。

5.方案的制定与实施

5.1室外降雨系统平面布置

雨水沉淀池和地下车库顶板雨水入渗收集做法如下，对于小区中央景观水池本身作为雨水储存设施兼具雨水沉淀的功能，故其旁边的沉淀池可相应减少一级。由于雨水具有季节性的特点，在采用雨水水源的同时，仍保留市政自来水源作为备用。

5.2雨水回用量计算

根据2009-2011年度《中国统计年鉴》，西安地区近三年的年均降雨量分别为525.2mm、660.3mm、527.3mm，在进行雨水计算时按三年平均值571mm取值。

本项目主要采用景观水池和地下车库顶板上方的绿地入渗两种方式对雨水进行收集，水池面积约300m2，地下车库顶板面积约1080m2，两种方式的年雨水收集量分别为：

Q1=571*300/1000=171.3m3

Q2=571*1080/1000*（1-0.2）=493.3m3（式中0.2为《室外排水设计规范》规定的绿地径流系数）

上述计算未考虑雨水蒸发的因素；在计算雨水入渗量（Q2 ）时为简化计算按地面径流之外的雨水全部入渗土壤并被收集考虑。

根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》“雨水可回用水量按雨水收集水量的90%～95%计”，因此本项目的年雨水回用量为：

Q=0.9*（171.3+493.3）=598m3

6.实施效果的检验

篇7

中图分类号：X52文献标识码：A文章编号：16749944（2016）18004006

1引言

目前，国内城市普遍面临内涝威胁。在暴雨来临时，屋面与路面等不透水面上的径流不能就地入渗，而是迅速形成洪峰，当洪峰超过城市排水系统的排水能力后，内涝就发生了。城市频繁的内涝对城市居民造成了严重的生命财产损失。

普通的城市洪水管理措施有扩建排水设施、修建储水池（罐）并收集或截留雨水径流和将不透水路面改造成透水路面等。将屋面径流收集储存或用于园林绿化灌溉，或者在小区草地就近入渗补充地下水，对减轻城市内涝灾害，改善城市水环境有重要作用[2]。

不管收集利用屋面径流，还是让屋面径流排放到天然河湖中去，屋面径流的环境质量都应该给予足够关注。一些学者发现屋面径流中有重金属污染物[3]、PAHs污染物[4]、农药[5]和除草剂[6]，表明屋面利用屋面径流前需要查清屋面径流的污染情况。

屋面类型和屋面材料的不同，不但影响屋面径流的径流过程，也影响屋面径流水质。相对于无植被的普通屋面，绿化屋面通过种植基材对雨水的截留和吸收，延迟屋面径流的产生，削平径流洪峰和延长了径流时长，减少径流总量 ＼[7～10＼]。Nicholson et al.（2009）[11]比较了6种屋面收集的径流雨水，发现涂料处理的木屋面径流含铜最高，镀锌彩钢屋面径流含锌最高；王书敏等（2012）[12]发现暴雨时绿化屋面的屋面径流中 Tot-P、Tot-N、NO3-N含量均比雨水高；Tot-N、NH4-N 和 Tot-P 含量比普通屋面低，NO3-N、PO4-P 比普通屋面高。Hathaway et al.（2008）[13]研究发现，绿化屋面的屋面径流中的Tot-N和Tot-P含量比普通屋面和雨水含量高。然而，Khler et al.（2002）[14]报道，在屋面绿化以后的3年中，绿化屋面屋面径流比普通屋面分别减少95%、88%、80%和 67%的Pb、Cd、NO-3和PO3-4的排放。

已有的研究多是国外开展的，取得的规律不一定适用于国内。绝大多数研究单独研究径流水质或水量；且对径流取样时，一次降雨只取一个样。这种水质和水量分开研究、忽略径流的水质随径流过程的变化的研究思路，得到的规律不完整，不利于科学指导屋面径流的收集、处理和回用。

为解决以上问题，本研究使用木箱模拟构建3种不同类型的屋面，采用人工降雨试验手段，相隔12月2次测量3种屋面的径流过程和径流污染物含量，以探明径流水质随径流过程变化规律和受污染程度。

2材料与方法

2.1种植箱模拟三种屋面

3种屋面使用3个尺寸一致的无盖木箱模拟。木箱净尺寸为长×宽×高=1.0 m×0.5 m×0. 35 m，底板靠近挡板处的中间部位有20 mm 的排水孔。考虑到绝大多数普通屋面（含使用了防水卷材屋面）的面层是砂浆或细石混凝土，模拟普通屋面的木箱（编号1#）底板表面铺设一层厚度10 mm细沙水泥砂浆，灰砂比为1∶2.0，水泥标号32.5。模拟彩钢屋面的木箱（编号2#）中放置一块面积为1.0×0.5 m2型号为YX25-205-820压型板（湖北恒信铭扬置业集团有限公司生产）。模拟绿化屋面的木箱（编号3#）内自下而上依次铺设一层0.08 mm厚聚乙烯薄膜，型号为26蓄排水板（上海绿旺塑料制品有限公司）；100 g/m2 无纺布；4 cm厚种植基材。种植基材配方（体积比）：碎砖45%，碎混凝土7%，河砂30%，泥炭土8%，表土10%。每升基材添加奥绿R长效控释肥7 g。经检测，种植基材中粗颗粒的粒径范围为1～10 mm，干密度1.28 g/cm3，饱和含水量29%，孔隙率48%。种植基材氮磷、主要重金属含量见表1。

2.2人工降雨径流观测

分别于2015年3月11日、2016年3月16日对3个木箱进行2次人工降雨试验。人工降雨试验装置如图2所示。为了使两次试验的结果具有可比性，试验用哇哈哈纯净水，采用形同的降雨强度，即每次喷水8 L，喷水时长6.2 min。

记录喷头喷水开始、结束时间；木箱径流产生、结束时间。通过控制水龙头开关，每隔5 min移走有水的取样塑料瓶测量水量。由于1#、2#和3#木箱径流延时相差很大，对每一个木箱径流过程取三个水样测试水质，即前2个5 min水样和10 min后所有径流合并后取一个水样测试水质。试验开始时，取样测试自来水水质。

2.3基材及水样分析

水样中的重金属元素Cd、Pb、Zn、Cu、Cr、Ni用原子吸收法测定。水样总氮含量采用过硫酸钾紫外分光光度法测定，总磷含量采用过硫酸钾-钼锑抗分光光度法测定。用BPH-220型pH值测试仪测量pH值。用CODMn法（以O2计）测试雨水和径流水样的 COD，用培养法测试 BOD5；用Apollo 9000燃烧分析仪分析DOC含量；总氮（TN）含量采用过硫酸钾紫外分光光度法测定，总磷（TP）含量采用过硫酸钾-钼锑抗分光光度法测定。

叶建军，等：人工降雨下三种屋面径流过程环境质量比较环境与安全

3结果与分析

3.1试验期间降雨情况

从2015年3月1日至2016年3月31日共有157 d降雨，期间降雨总量为1424.4 mm，最大降雨量为78.1 mm日（6月7日）；6月降雨量最大，为306.5 mm；12月降雨量最小，为21 mm（数据来自距离试验场地1 km的湖北农科院小型气象站）。

3.2径流过程

由于两次试验中，每木箱径流过程相差很小，对两次试验中同时段的径流量取平均值，得到3个木箱径流过程如表2所示。可以看出，1#箱和2#箱的径流过程相差很小，2#号的径流过程开始时径流量更大一些，径流结束时间更早。1#和2#箱的径流过程显著不同于3#箱，表现在径流开始时间早，最大5 min径流量和前30分径流量和总净流量都远大于3#箱，而径流总延时却远小于3#箱。3#箱平均截留雨水超过3000 g，而1#和2#箱，只截留200 g左右雨水。

三木箱在两次人工降雨试验时径流过程的pH值、DOC、COD、BOD5、TN、TP含量见图3。1#、2#箱径流pH值在第一次人工降雨试验时开始2个5 min取样低于降雨pH值，且pH值有随径流过程增加的趋势。可能是由于屋面积尘含有酸性物质，在径流开始时积尘含量高，随着灰尘被逐渐冲洗，pH值有所回升；1#箱模拟的是普通屋面，有水泥砂浆面层，会向径流释放碱性物质（如Ca（OH）2），所以pH值偏高。3#箱第一试验时径流初期pH值含量超过降雨pH值，但第二试验时径流pH值却比降雨低。出现这个现象的可能解释是基材初期呈弱碱性；而经过一年后，基材在酸雨和植物和微生物作用下，碱度下降。

两次试验中，3#箱径流DOC含量远高于1#、2#箱，显示绿化屋面系统向径流中释放的可溶性碳含量高于普通屋面和彩钢屋面。3#箱在第一试验时径流DOC含量高于第二次试验时径流含量，径流DOC含量随径流过程变化规律不明显。1#、2#箱径流DOC含量高于降雨含量且含量随径流过程有下降趋势，表明普通屋面和彩钢屋面也向径流中释放了DOC。

两次试验中，3#箱径流TN、TP含量远高于1#、2#箱，显示绿化屋面系统向径流中释放的氮、磷含量高于普通屋面和彩钢屋面。3#箱在第一试验时径流TN、TP含量高于第二次试验时径流含量，径流TN、TP含量随径流过程变化规律不明显。1#、2#箱径流TN、TP含量高于降雨含量且含量随径流过程有下降趋势，表明普通屋面和彩钢屋面也向径流中释放了氮磷。三种屋面两次试验时多数径流TP含量超过了GB3838-2002规定Ⅳ类水域含量指标含量（0.3 mg/L）。

两次试验时，3#箱径流COD、BOD5含量高于1#、2#箱，显示绿化屋面系统向径流中释放的有机物浓度高于普通屋面和彩钢屋面。3#箱在第一试验时径流COD、BOD5浓度高于第二次试验时径流浓度，径流COD含量随径流过程有增大趋势，但BOD5含量随径流过程变化规律不明显。1#、2#箱径流COD、BOD5含量高于降雨含量且含量随径流过程有下降趋势，表明普通屋面和彩钢屋面也向径流中释放了有机物。绿化屋面径流第一次试验时所有取样BOD5含量和第二次试验时径流第一个5 min取样COD含量超过了GB3838-2002规定Ⅳ类水域含量指标含量。

3.4径流重金属含量

三木箱在两次人工降雨试验时径流过程的6种重金属含量见图4。两次试验中，1#箱径流6种重金属含量和2#箱径流除Cu、Zn外4种重金属含量随径流过程均有减少趋势。出现这个现象可能的解释是普通屋面积尘在降雨时被冲洗并向径流释放重金属，在径流开始时灰尘含量高因而径流重金属含量高，随着灰尘被逐渐冲洗，径流中灰尘含量降低，重金属含量也随之下降。3#箱径流6种重金属含量含量随径流过程变化规律不明显。

3.5径流污染物总量

三木箱在两次试验时径流污染物总量见表3。由表3可见，两次试验时2箱径流每种污染物的总量都高于1#箱；3#箱径流的Pb、Cr、Cu和Ni总量低于1#箱，其他污染物总量高于1#；箱径流的Pb、Cr、Cu、Zn和Ni总量低于2#箱，其他污染物总量高于2。

4结论

通过用木箱模拟构筑普通屋面、彩钢屋面和绿化屋面，在相隔12个月两次人工降雨试验下，测试径流过程5 min流量和径流过程水质（包括Cd、Pb、Cu、Zn、Cr、Ni、TP、TN、COD、pH、DOC、BOD5），得到如下结论。

（1）绿化屋面径流过程与普通屋面和彩钢屋面相差很大，彩钢屋面和普通屋面径流过程形似。与普通屋面和彩钢屋面相比，绿化屋面的径流开始时间更晚，径流延时更长，径流总量更小，径流洪峰更低。

（2）绿化屋面径流有机污染物的含量高于彩钢屋面和普通屋面径流；有机污染物含量和Cd总量也高于彩钢屋面和普通屋面径流；彩钢屋面径流除了Cd与普通屋面径流含量相近外，其他5种重金属含量都比普通屋面含量高。

（3）彩钢屋面和普通屋面径流多数污染物含量随着径流过程有减少趋势，绿化屋面径流污染物含量随径流过程变化规律不明显。绿化屋面第一次试验时径流有机污染物含量和总量比第二次试验时高，表明径流有机污染物含量随着屋顶绿化龄期有减少趋势。

（4）三种屋面的径流TP、Cd和Pb含量超过了GB3838-2002规定Ⅳ类水域含量指标；三种屋面的径流都受到了污染，不能直接排放或利用。

参考文献：

[1]Mentens J， Raes D， Hermy M. Green roofs as a tool for solving the rainwater runoff problem in the urbanized 21st century[J]. Landscape Urban Planning， 2006（77）： 217～226.

[2] 叶建军. 屋面绿化对城市水环境的改善[J]. 水土保持通报， 2007，14（2）： 186～188.

[3] Lee J Y， Yang J S， Han M， et al. Comparison of the microbiological and chemical characterization of harvested rainwater and reservoir water as alternative water resources[J]. Science of the Total Environment. 2010，408（4）：896～905.

[4] Frster J. Variability of roof runoff quality[J]. Water Science and Technology.1999， 39（5）：137～144.

[5] Zobrist J， Müller S R， Ammann A， et al. Quality of roof runoff for groundwater infiltration[J]. Water Research. 2000， 34（5）：1455～1462.

[6] Bucheli T D， Müller S R， Voegelin A， et al. Bituminous roof sealing membranes as major sources of the herbicide （R，S ）-mecoprop in roof runoff waters： potential contamination of groundwater and surface waters[J]. Environmental Science and Technology. 1998， 32（22）： 3465～3471.

[7] Villarreal E L， Bengtsson L. Response of a Sedum green-roof to individual rain events[J]. Ecological Engineering， 2005（25）：1～7.

[8] Bengtsson L. Grahn L， Olsson J. Hydrological function of a thin extensive green roof in southern Sweden[J]. Nordic hydrology， 2005（36）： 259～268.

[9] Bliss D J， Neufeld R D， Ries R J. Storm water runoff mitigation using a green roof[J]. Environmental Engineering and Science， 2009（26）： 407～417.

篇8

中图分类号：P331 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）40-0220-01

气候变化已经越来越成为人们所关注的问题之一，了解和研究气候变化对水文水资源的影响对于了解相关的水文水资源系统的生态平衡、环境保护、运行管理、开发利用、规划管理等具有重大意义。必须要对气候变化对水文水资源的影响进行分析，了解具体的研究方法，对其影响有大致了解，对其中产生的不利影响进行积极的改正，采取措施进行弥补。

一、气候变化对水文水资源影响的研究方法

1、气候变化情景的生成技术

各个地区之间的气候变化具有很大的差异性和不确定性，不能通过气候的预测很准确的表述各个区域的气候变化，即便是测量到的值也不是一个精确的，只是大致的估计范围，是一种可能出现的结果，这就被称为情景。可以根据已经取得的研究成果对气候变化情景的生成技术进行研究。比如说通过任意的情景设置，对可能出现的情景进行模拟，或者是通过对以往一系列气候环境的研究资料进行分析，进而得出自己想要的结果，亦或者是通过大气环流的模式，对气候变暖的可能情况进行分析。所有这些，都是气候变化情景的生成技术。

2、水文模拟技术

这是指通过模型来模拟气候变化对水文水资源的影响，在这一过程中，为保证水文模拟结构的准确性，因而保证模型的通用性和便于利用性；现有资料的准确性；模型内在精度的精确性等等。所有这些都是需要考虑的问题，只有保证这些问题的准确，才能较为正确的反应气候变化对水文水资源的影响[1]。

3、水文遥测系统的运用

所谓的水文遥测系统就是指一些自动化的技术和设备，这些技术和设备主要是为了采集远距离的水文信息。水文遥测系统主要有三个部分构成，这三个部门合理组合更加便于水文资料的搜集、储存、整编、分配和检索。通过水文遥测技术可以搜集到大量的信息，更方便对水文资料进行整理和研究分析。进而更好地研究气候变化对水文水资源的影响。

二、气候变化对我国水文水资源系统的影响

1、气候变化对我国河川径流的影响

河川径流一般对气候变化的反应比较敏感，气候的变化一有变动就可以在河川径流上反映出来。比如说我国从北到南，由干旱到湿润，山川河流对气候的变化反应迅速。在气候变化较为严重的今天，全球变暖已成为不可逆转的趋势，在这种状况下，气候变暖对我国山川河流的影响主要可能表现为三种结果，一种是北方径流量增加，南方减少；一种是南方增加，北方减少；还有一种是南方北方的径流量都减少。

2、未来全球变暖将导致我国西北高寒山区冰川萎缩

在全球变暖的气候影响下，对冰川最为明显的表现就是极地地区冰川面积的大幅度减少，这可能会造成冰川退减，一些流域干涸等情况的出现，使一些干旱的地区变得更加干旱，对我国影响最严重的是北方地区，尤其是黄土高原地区[2]。

3、随着全球变暖的影响，可能使降水量发生变化，蒸发量变大

全球气候变暖，不可避免的会对各个地区的降雨量产生变化，进而使全球的平均降雨量发生变化，可能会使平均降雨量增加，降水变率也会相应的增加或者减少，但不容置疑的是蒸发量一定会增加，这样就会使河流变的越来越干枯，干旱也会越来越严重。

三、减少气候变化对水文水资源不利影响的对策及措施

1、实行人工降雨

在全球变暖的气候变化下，降雨量逐步变得越来越少，各地的水资源会越来越贫乏，尤其对于西北黄土高原等干旱地区，由于降水的缺乏，草木生长面临更大的困境，水资源的供需矛盾也会更加的突出。这就需要通过人工降雨的措施，人为的制造降雨，满足一些严重干旱地区的水量需求，最大限度的为干旱地区提供降水[2]。

2、植树造林，涵养水源

在气候变化如此干旱，水资源如此缺乏的情况下，除了采取人工降雨的外在方法，必须通过增加植被的覆盖率来涵养水土，最大限度的提高土壤的需水量，并且这可以在一定程度上减少洪水的强度。在降雨的过程中，能相对的涵养住水源，增加地表水的含量，并且丰富地下水资源，进而能通过不懈的努力最大可能的改善气候条件。

3、加强有关科研工作

从事与气候或者与水文水资源相关工作的工作人员，必须要致力于人工降雨工作的研究，更加的投入到相关的科研建设中去。国家必须要加大对于这些工作部门的资金投入，除了资金，还要及时的更新设备和工具，并且要加大投入相关的专业技术人才，一个科研机构只有具备这些充分的条件，才能发挥好科研机构本身能开发的潜能。更好地致力于人工降雨工作的研究，以及跨流域调水工作的研究，以便能更好地解决水资源分布不均匀的问题[4]。

4、加强气象服务和农田水利建设

为面对气候变暖环境下气候变得越来越干旱、水资源越来越缺乏的现状，必须加强对农田水利设施的建设，以便更好地利用水资源，节能保水，提高水资源的利用率。除此之外，还要加强对气象预报的服务，即时汇报天气情况，并且增强天气预报的精确度，以提高应对气象灾害的能力，加强对气候变化的抵抗能力。

结束语

气候变化的研究涉及到许多领域和许多学科，它对水文水资源的影响只是其中一个重要的方面。近年来，全球变暖越来越明显，这就对水文水资源的变化产生了巨大的影响，我们需要研究气候变化对水文水资源的研究方法，进而探讨气候变化对水文水资源的影响，以及不断采取措施进行改善其中不利的方面，以更好地促进生态环境的发展。

参考文献

[1] 张利平，秦琳琳，胡志芳，曾思栋.南水北调中线工程水源区水文循环过程对气候变化的响应[J]. 水利学报.2010，10（11）：13-14

篇9

众多的科学家（普拉瑟就是其中之一）致力于回答“哪一朵云会下雨”这一个看似简单，实则很难回答的问题。

长期以来，科学家一直认为烟尘和粉尘是水分子的最佳附着微粒。但最新研究发现，天空中充满了各种细菌，而其中一些细菌携带的基因能令它们形成冰晶。

这引起了研究人员极大的兴趣，他们着手对漂浮在天空中的数千种微生物进行研究，在相对较高的温度条件下成核的云滴中究竟含有什么样的奥秘呢？几十年来，科学家们一直都在寻找能够让大气中的云滴在较暖条件下形成冰晶的神秘粒子。

促使冰晶形成的神秘粒子

回到本文开头，普拉瑟在10千米以上的高空发现了碳、氮和磷。我们知道，碳、氮和磷都是构成生命的基本元素，因此它们的存在暗示生命的存在。在普拉瑟的眼中，天空并非没有生命的世界，天空中充满肉眼看不见的生命。

在过去20年中，遗传技术取得了很大进展，帮助研究人员更方便地从云中的成千上万种微生物中找出隐藏其中的少数像丁香假单胞菌这样的成核微生物。美国路易斯安那州立大学的克里斯特纳的实验最终证明，细菌的确能促使水冻结。

对地球生态影响巨大的空中生命

在天空中寻找微生物生命，还有可能让我们重新认识已知的细菌种类。

科学家认为，空中微生物对生态的巨大影响力，使得人类活动与天气和气候之间的密切关系变得更加错综复杂。森林可以通过将细菌和其他有机成分释放到空中，形成局部降雨；沙漠里的灰尘和细菌飘到远处，在与湿润空气相遇碰撞后，甚至可促成千里之外的降雨。这就带来一个新的问题：森林砍伐和荒漠化会对地球气候和环境产生什么样的影响？

研究人员对沙漠沙尘的研究已持续了几十年，他们追踪着它们蜿蜒盘旋在世界各地的轨迹，试图了解其对环境的影响。现在看来，尘埃颗粒只不过是一种载体，隐藏在其中的细菌可能才是对我们星球的气候产生极大影响的掌控者。每年以各种方式进入大气层中的细菌总计多达200万吨，更别说还有5500万吨的真菌孢子和难计其数的藻类，人们之前一直没有注意到它们的存在，但如今科学家们终于意识到，地球大气生态系统是一个生命多样化的系统，高空生态系统对明天的天气或明年的收成有着十分重要的影响。云中存在着一个完整的生态系统，我们对这个生态系统在很大程度上还不了解。

微生物人工降雨的设想

篇10

而形成降雨则存在相当的技术难度，因为形成降雨首先要有包含足够的水蒸气的云彩，然后云彩遇到一股气流，让云不停地运动；云内部的水汽在运动中遇到灰尘之类的凝结核，在高空低温的状态下形成小小的冰晶；这些冰晶不断碰撞、长大，最后它们受到的重力大于云层对它们的浮力，冰晶就掉下来，变成液态的水珠，最后形成降雨。

即使人工降雨，也是利用了这个原理。所以当遇到干旱，人们总期盼政府相关部门赶快施行人工降雨。实际上人工降雨主要是向大气层中排放干冰和碘化银。干冰的作用是吸热，形成低温环境，碘化银的作用是作为凝结核，这二者要发挥作用必须有一个前提——空气中有足够的水蒸气。缺乏了这个必要条件，人工降雨就无从谈起。

但在我国云南省高黎贡山深处，却有一个地方，让普通人也可体验一把“呼风唤雨”的感觉。

很多年以前，一个采药人到高黎贡山采摘草药。山路崎岖、杂草丛生，这人手持砍刀开路，不一会儿就又累又渴。当他走到一个湖边稍微歇息一下的时候，看着天上骄阳似火，山间却一丝风都没有，一时兴起，对着湖面大喊：“太热了，赶快刮点风吧！”回声在山间激荡，传到很远的地方。

结果，令人惊奇的事情发生了——山中真的开始刮风了。微风轻拂，让他觉得非常舒服。随后风竟然越刮越大，整个山林都随着大风摇摆，湖面上也阴云密布。不一会儿就下起了倾盆大雨。

这个人惊奇不已，他心想：难道是因为天神听到了我的祷告，所以让这片湖回应我的请求？回家后他把自己的经历告诉了亲友、邻居等，人们都对他的话嗤之以鼻，但是当真的有好事者到那个湖边一探究竟时，却发现这座湖真的能够满足人们“呼风唤雨”的愿望。只要你大声呼唤，湖面上很快就会风起云涌、电闪雷鸣。于是人们就把这能够根据人的命令来刮风下雨的湖命名为“听命湖”。而随着更多人的传播，这座湖的名气也越来越大。

时光进入20世纪90年代，当地旅游部门听闻这个湖泊的特异之后，组织了一支考察队来一探究竟。队员包括旅游局的工作人员，地质队员等科技工作者，还有一些媒体的记者。当考察队到达“听命湖”边时，天色已晚，考察队决定在湖边露营一晚，第二天再验证“听命湖”的真伪。

第二天清晨，艳阳高照、万里无云，丝毫没有下雨的征兆，众人都觉得这样的天气能够“呼风唤雨”有些匪夷所思。队员在湖边一字排开，大声向着湖面发出“快点刮风下雨吧”的召唤。但是天空与湖面异常平静，大家的嗓子都快喊哑了，也没有看到“听命湖”表现出丝毫要下雨的征兆。就在大家以为“听命湖”只是前人杜撰的传说准备打道回府的时候，一个队员指着湖面大喊：“看，起雾了！”果然，一团云雾从湖对面的山冈缺口处飘来，最终弥漫开来，笼罩了湖面。10分钟过后，天上开始飘起了蒙蒙细雨。考察队员们又惊又喜——难道“听命湖”真的拥有如此神奇的魔力？