人工降水的原理范文

時(shí)間:2024-01-02 17:53:58

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人工降水的原理

篇1

各省、自治區(qū)、直轄市、計(jì)劃單列市財(cái)政廳(局)、地方稅務(wù)局,新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)財(cái)務(wù)局:

近來(lái),部分地區(qū)財(cái)稅部門來(lái)函反映,一些企業(yè)和單位通過(guò)組織境內(nèi)外免費(fèi)培訓(xùn)班、研討會(huì)、工作考察等形式獎(jiǎng)勵(lì)營(yíng)銷業(yè)績(jī)突出人員的現(xiàn)象比較普遍,要求國(guó)家對(duì)此類獎(jiǎng)勵(lì)如何征收個(gè)人所得稅政策問(wèn)題予以進(jìn)一步明確。經(jīng)研究,現(xiàn)就企業(yè)和單位以免費(fèi)培訓(xùn)班、研討會(huì)、工作考察等形式提供個(gè)人營(yíng)銷業(yè)績(jī)獎(jiǎng)勵(lì)有關(guān)個(gè)人所得稅政策明確如下:

按照我國(guó)現(xiàn)行個(gè)人所得稅法律法規(guī)有關(guān)規(guī)定,對(duì)商品營(yíng)銷活動(dòng)中,企業(yè)和單位對(duì)營(yíng)銷業(yè)績(jī)突出人員以培訓(xùn)班、研討會(huì)、工作考察等名義組織旅游活動(dòng),通過(guò)免收差旅費(fèi)、旅游費(fèi)對(duì)個(gè)人實(shí)行的營(yíng)銷業(yè)績(jī)獎(jiǎng)勵(lì)(包括實(shí)物、有價(jià)證券等),應(yīng)根據(jù)所發(fā)生費(fèi)用全額計(jì)入營(yíng)銷人員應(yīng)稅所得,依法征收個(gè)人所得稅,并由提供上述費(fèi)用的企業(yè)和單位代扣代繳。其中,對(duì)企業(yè)雇員享受的此類獎(jiǎng)勵(lì),應(yīng)與當(dāng)期的工資薪金合并,按照“工資、薪金所得”項(xiàng)目征收個(gè)人所得稅;對(duì)其他人員享受的此類獎(jiǎng)勵(lì),應(yīng)作為當(dāng)期的勞務(wù)收入,按照“勞務(wù)報(bào)酬所得”項(xiàng)目征收個(gè)人所得稅。

上述規(guī)定自文發(fā)之日起執(zhí)行。

 

篇2

人工降雨運(yùn)用云和降水物理學(xué)原理,通過(guò)向云中撒播降雨劑,一般為鹽粉、干冰或碘化銀等,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,又稱人工增雨,是人為地補(bǔ)充某些形成降水的必要條件,是人工影響天氣中進(jìn)行得最多的一項(xiàng)試驗(yàn)。人工降雨撒播的方法有飛機(jī)在云中播撒、高射炮或火箭將碘化銀炮彈射入云中爆炸和地面燃燒碘化銀焰劑等。

根據(jù)不同云層的物理特性,選擇合適時(shí)機(jī),用飛機(jī)、火箭向云中播撒干冰、碘化銀、鹽粉等催化劑,使云層降水或增加降水量,以解除或緩解農(nóng)田干旱、增加水庫(kù)灌溉水量或供水能力等。

(來(lái)源:文章屋網(wǎng) )

篇3

關(guān)鍵詞:新型自動(dòng)站 大型蒸發(fā)器 自動(dòng)測(cè)量 誤差分析

中圖分類號(hào):P412.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2014)10(c)-0048-01

隨著氣象綜合觀測(cè)系統(tǒng)建設(shè)快速發(fā)展,全國(guó)地面氣象觀測(cè)站已經(jīng)全部完成自動(dòng)氣象站的建設(shè)。2014年1月起,新型自動(dòng)站正式投入運(yùn)行,取消了人工觀測(cè),蒸發(fā)傳感器由超聲波傳感器和不銹鋼圓筒架組成。根據(jù)超聲波測(cè)距原理,選用高精度超聲波探頭,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器內(nèi)水面高度變化進(jìn)行檢測(cè),轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。并且配置了PT-100溫度校準(zhǔn)部分,以保證在使用溫度范圍內(nèi)的測(cè)量精度。通過(guò)超聲波測(cè)距,連續(xù)采集到每分鐘當(dāng)前蒸發(fā)水位,當(dāng)前后蒸發(fā)水位發(fā)生變化時(shí),結(jié)合有降水現(xiàn)象時(shí)采集到的分鐘降水量,綜合計(jì)算出分鐘蒸發(fā)量,并累計(jì)小時(shí)蒸發(fā)量和日蒸發(fā)量。

隨著新型自動(dòng)站投入業(yè)務(wù)試運(yùn)行,各項(xiàng)儀器已經(jīng)投入使用。其中蒸發(fā)傳感器采用連通器原理和超聲波測(cè)距原理,由測(cè)量探頭、測(cè)量筒、蒸發(fā)桶、連通器、水圈、小百葉箱等組成。測(cè)量探頭通過(guò)檢測(cè)測(cè)量筒內(nèi)超聲波脈沖發(fā)射和返回的時(shí)間差來(lái)測(cè)量水位變化情況并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的試運(yùn)行,新型自動(dòng)站大型蒸發(fā)器自動(dòng)測(cè)量的蒸發(fā)量與人工實(shí)測(cè)值相比較,數(shù)值很接近,但是在有的降水天氣和大風(fēng)天氣時(shí),自動(dòng)測(cè)量的蒸發(fā)量會(huì)出現(xiàn)偏大的情況。通過(guò)記錄一段時(shí)間內(nèi)每天蒸發(fā)量的自動(dòng)測(cè)量值、人工測(cè)量值、風(fēng)速、天氣現(xiàn)象等,用人工觀測(cè)的蒸發(fā)量作為參考值,觀察和分析自動(dòng)測(cè)量的蒸發(fā)量產(chǎn)生差值的原因,尋找可行的方法減小這些差值的產(chǎn)生,使新型自動(dòng)站大型蒸發(fā)器自動(dòng)測(cè)量的蒸發(fā)量更加的準(zhǔn)確。

完整記錄了2013年10月至2014年6月的每天大型蒸發(fā)量的人工實(shí)測(cè)值和自動(dòng)測(cè)量值以及當(dāng)日的總降水量,挑取大型蒸發(fā)量人工實(shí)測(cè)值和自動(dòng)測(cè)量值的差值大于0.5,具有代表性的數(shù)天,詳細(xì)記錄當(dāng)日每小時(shí)的蒸發(fā)量、每小時(shí)的降水量、小時(shí)內(nèi)的最大風(fēng)速。從記錄中,可以看出在人工測(cè)量與自動(dòng)測(cè)量差值較大的幾天當(dāng)中,好幾天出現(xiàn)了風(fēng)速較大并且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的情況。根據(jù)以前人工觀測(cè)的經(jīng)驗(yàn),在風(fēng)速較大的情況下,蒸發(fā)量也會(huì)變大,但是10月2日12時(shí)至19時(shí)、10月15日04時(shí)至20時(shí)、11月10日04時(shí)至15時(shí)、11月24日13時(shí)至20時(shí),這幾段時(shí)間反應(yīng)出大風(fēng)天氣對(duì)大型蒸發(fā)自動(dòng)測(cè)量值造成明顯的偏大。在另外的幾天中也可以看出,能產(chǎn)生較大偏差的情況,除了出現(xiàn)在風(fēng)速較大的時(shí)段,還出現(xiàn)在有連續(xù)的降水現(xiàn)象的同時(shí)。明顯的就是2014年1~2月份的幾天,基本出現(xiàn)全天連續(xù)性降水,按照以前的經(jīng)驗(yàn),如果出現(xiàn)全天連續(xù)降水,蒸發(fā)量一般都很小(以前在降水強(qiáng)度大的時(shí)候,大型蒸發(fā)器會(huì)采取加蓋措施)。

在氣溫比較低的時(shí)期,大型蒸發(fā)器由于水面產(chǎn)生結(jié)冰,在結(jié)冰融化的時(shí)候,也會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。這是由于在氣溫低的時(shí)候,水面結(jié)冰致使測(cè)量水位失真,長(zhǎng)時(shí)間水位也不會(huì)變化,測(cè)量值就變?yōu)?。而在氣溫上升的時(shí)候,水面結(jié)冰開(kāi)始融化,又會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)測(cè)量水位發(fā)生躍變,從而使測(cè)量值產(chǎn)生較大的誤差。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析結(jié)果,在有大風(fēng)天氣和強(qiáng)降水天氣現(xiàn)象時(shí),到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀查,通過(guò)數(shù)據(jù)的詳細(xì)記錄、現(xiàn)場(chǎng)的觀察等方法,研究降水天氣時(shí),是風(fēng)速大造成的,還是降水的直接影響。經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)觀查研究,總結(jié)出以下結(jié)論。

(1)強(qiáng)降水、強(qiáng)風(fēng)時(shí)蒸發(fā)器內(nèi)水面晃動(dòng)比較厲害,雖然不會(huì)對(duì)總的蒸發(fā)水位產(chǎn)生影響,但是有可能會(huì)對(duì)分鐘當(dāng)前水位的測(cè)量產(chǎn)生影響,從而導(dǎo)致蒸發(fā)測(cè)量值偏大。

(2)強(qiáng)降水、強(qiáng)風(fēng)使蒸發(fā)器內(nèi)的水濺出,致使測(cè)量值偏大。

大風(fēng)對(duì)蒸發(fā)自動(dòng)測(cè)量的影響。當(dāng)大風(fēng)天氣的時(shí)候,會(huì)造成水面晃動(dòng),形成虛假的蒸發(fā)量。新型自動(dòng)站的大型蒸發(fā)器在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮了這個(gè)因素,所以通過(guò)連通器將蒸發(fā)桶與測(cè)量筒連接在一起,測(cè)量探頭和測(cè)量筒安裝在小百葉箱里面,這樣就大大降低了大風(fēng)天氣造成的影響。在試運(yùn)行的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)并不能將這些影響完全消除。

強(qiáng)降水對(duì)蒸發(fā)自動(dòng)測(cè)量的影響。在已有的數(shù)據(jù)記錄中,在強(qiáng)降水天氣的時(shí)候,也容易出現(xiàn)蒸發(fā)量偏大的情況。一般在強(qiáng)降水過(guò)程中總是伴隨著大風(fēng)天氣現(xiàn)象,既有大風(fēng)對(duì)蒸發(fā)測(cè)量值造成影響,同時(shí)強(qiáng)降水、強(qiáng)風(fēng)也會(huì)使蒸發(fā)器內(nèi)的水濺出,致使測(cè)量值偏大。

其他原因也會(huì)造成大型蒸發(fā)自動(dòng)測(cè)量值產(chǎn)生誤差。

(1)大型蒸發(fā)器專用雨量筒與大型蒸發(fā)器本身安裝的位置不同,口徑不同,這會(huì)造成在降水過(guò)程中雨量采集的不一致,容易造成誤差。

(2)在冬季氣溫較低的情況下,大型蒸發(fā)器內(nèi)有部分水面或者全部結(jié)冰,也會(huì)影響大型蒸發(fā)器自動(dòng)測(cè)量值。

(3)大型蒸發(fā)器本身的原因,測(cè)量筒測(cè)距探頭安裝檢定校準(zhǔn)很關(guān)鍵。蒸發(fā)器內(nèi)水位高度過(guò)淺或過(guò)高、水圈內(nèi)的水面過(guò)淺或過(guò)高都會(huì)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生影響。蒸發(fā)器和連通管的滲漏也會(huì)對(duì)自動(dòng)測(cè)量值產(chǎn)生影響。大型蒸發(fā)器要保持清潔,異物堵塞連通管也會(huì)對(duì)自動(dòng)測(cè)量值產(chǎn)生影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉智敏,劉鳳.合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度與展伸不確定度的表示[J].計(jì)量技術(shù),1995(11):40-41.

篇4

關(guān)鍵詞:天然氣管道工程;泥水平衡頂管技術(shù);應(yīng)用策略

1泥水平衡頂管技術(shù)的原理

泥水平衡頂管是一種通過(guò)在挖掘機(jī)的泥水倉(cāng)內(nèi)注入含有一定量的粘土和相對(duì)體積質(zhì)量的泥漿水,以泥水壓力來(lái)平衡土壓力和地下水壓力,又以泥水作為輸送棄土介質(zhì)的機(jī)械自動(dòng)化頂管施工法。泥水平衡頂管技術(shù)的基本原理就是泥水護(hù)壁,通過(guò)填注泥漿來(lái)保持挖掘面保持穩(wěn)定。泥水在壓力作用下向土體內(nèi)部滲透,在開(kāi)挖面形成一層泥皮。泥皮可以防止水滲入土體內(nèi)部,同時(shí)防止開(kāi)挖面坍塌。根據(jù)施工要求,泥水的密度須大于1.03。

2泥水平衡頂管技術(shù)的實(shí)例應(yīng)用分析

2.1工程概況

此工程為我國(guó)西氣東輸?shù)南嚓P(guān)工程。位于水源豐沛的江蘇省內(nèi),施工地段內(nèi)伴有眾多河流經(jīng)過(guò),且施工季節(jié)正處于浙江省內(nèi)降水高發(fā)期。在施工之前對(duì)該工程的地質(zhì)、水文條件進(jìn)行了分析,土層自上而下分別為黃色粘土、灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、灰黃色粘土、灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,地下水位埋深為0.32~0.72m,標(biāo)高為1.55~1.87m。泥水平衡頂管技術(shù)相對(duì)于人工頂管技術(shù)而言,其施工成本比較高。因而不適用于全面采用該項(xiàng)技術(shù),在該工程內(nèi)計(jì)劃采用6條泥水平衡頂管。

2.2泥水平衡頂管技術(shù)的應(yīng)用和改良

2.2.1改良單層密封為雙層密封,增加止水效果

根據(jù)該工程的地質(zhì)水文情況來(lái)看,要對(duì)頂管進(jìn)行深層的埋置,從而其受地下水壓的影響,且根據(jù)土質(zhì)層來(lái)看,其具有極強(qiáng)的滲水性,需要增強(qiáng)止水效果,消除止水安全隱患。因此采取雙層洞口密封止水圈的方式,兩道止水結(jié)構(gòu)既可以防止一道防水層損壞,不能及時(shí)更換止水,又可以加強(qiáng)止水效果,減少地下水與泥漿流入井內(nèi)的可能性。

2.2.2進(jìn)行合理有效的降水

根據(jù)該工程的地下水文和降水情況來(lái)看,地下水充盈且存在大量的隨時(shí)補(bǔ)給,地下水位高,需要采取合理有效的降水,人工降低水位,增加施工的穩(wěn)定性。人工降水的方法有很多種,具有不同的適用環(huán)境和施工成本,并且從施工難度、原理上來(lái)看,采取排水降水是最為切實(shí)有效的措施。本工程采取的是井點(diǎn)降水法,它適用于多種基坑的降水,并且能夠克服流砂和邊坡不穩(wěn)定的問(wèn)題,能夠進(jìn)一步縮短工期,提升工程質(zhì)量。

2.2.3糾正施工過(guò)程中產(chǎn)生的偏差,優(yōu)化糾偏方案

在泥水平衡頂管技術(shù)的施工過(guò)程中,由于機(jī)械設(shè)備及地下條件的不同會(huì)產(chǎn)生不同程度的偏差,需要采取適當(dāng)?shù)募m偏方案來(lái)進(jìn)行調(diào)整,保證頂管技術(shù)的實(shí)施效果。

2.3優(yōu)化改良后的泥水平衡技術(shù)的效果分析

在施工過(guò)程中,嚴(yán)格執(zhí)行泥水平衡頂管技術(shù)的技術(shù)要點(diǎn),并采取改良后的止水措施,提升了止水效果。同時(shí)采用了井點(diǎn)降水法降低了地下水文,沒(méi)有發(fā)生滲水的問(wèn)題,頂管的施工作業(yè)十分順利,經(jīng)過(guò)驗(yàn)收后,符合天然氣管道工程的技術(shù)指標(biāo)。并且比預(yù)計(jì)的施工時(shí)間提前15天。

2.4泥水平衡頂管技術(shù)應(yīng)注意的問(wèn)題

(1)泥水平衡頂管技術(shù)需要根據(jù)實(shí)際的工程進(jìn)行調(diào)整。泥水平衡頂管技術(shù)適用于多種工程之中,需要根據(jù)工程的實(shí)際情況進(jìn)行相關(guān)措施的調(diào)整,尤其對(duì)工程施工地的水文、地質(zhì)條件的分析要合理恰當(dāng),以便選擇最優(yōu)的技術(shù)方案。(2)泥水平衡頂管技術(shù)的設(shè)備要適應(yīng)地質(zhì)條件。在本工程中,地下水源豐沛,且為較為均勻的土質(zhì)層,無(wú)大范圍的巖石分布,無(wú)需進(jìn)行破碎處理。當(dāng)遇到布有卵石等巖石的地質(zhì)條件時(shí),要考慮選用具有破碎能力的頂管機(jī),且必須考慮刀盤的磨損速度,進(jìn)行耐磨焊條堆積。(3)根據(jù)需求,調(diào)整泥漿比重及液體流速。泥水平衡頂管技術(shù)的使用效果與泥漿比重及管道內(nèi)的液體流速直接相關(guān)。根據(jù)對(duì)壓需要,調(diào)升或者調(diào)降比例,必要時(shí)添加高分子聚合物來(lái)增加泥漿的粘稠度。對(duì)于需要穿越砂石層的工程時(shí),要適當(dāng)?shù)奶嵘艿纼?nèi)的液體流速,及時(shí)排除渣土。

3結(jié)束語(yǔ)

泥水平衡頂管技術(shù)是一項(xiàng)效果優(yōu)良的頂管技術(shù),泥水平衡頂管技術(shù)在天然氣管道工程的頂管施工中,運(yùn)用效果良好,可以極大地提升施工工期和施工效果。在日常的運(yùn)用中,需要根據(jù)工程的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié),選擇合理的頂管技術(shù)施用方案和設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞:地面氣象觀測(cè);數(shù)據(jù)處理;氣象觀測(cè)報(bào)表

中圖分類號(hào):F407.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

地面氣象觀測(cè)和發(fā)報(bào)(簡(jiǎn)稱“地面測(cè)報(bào)”)工作是整個(gè)氣象工作的基礎(chǔ)??陀^、完整、及時(shí)、準(zhǔn)確的氣象觀測(cè)資料是搞好天氣預(yù)報(bào)、氣候分析、科學(xué)研究及其他氣象服務(wù)的前提,影響著天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率及其他氣象服務(wù)工作。編制各類氣象報(bào)表是地面測(cè)報(bào)工作的重要組成部分。減少甚至消滅錯(cuò)情是廣大基層臺(tái)站測(cè)報(bào)員的工作目標(biāo)和努力方向。

1 地面氣象觀測(cè)報(bào)表的編制方法

1.1 加強(qiáng)業(yè)務(wù)技能學(xué)習(xí)

氣象測(cè)報(bào)人員只有熱愛(ài)自己的本職工作,才能擁有良好的氣象職業(yè)道德以及強(qiáng)烈的事業(yè)心和責(zé)任感。測(cè)報(bào)工作人員的思想的端正和對(duì)地面測(cè)報(bào)工作重要性的認(rèn)知,很大程度上會(huì)影響其測(cè)報(bào)的質(zhì)量。因?yàn)榈孛鏈y(cè)報(bào)工作的技術(shù)性強(qiáng),工作的時(shí)間十分分散,所以測(cè)報(bào)人員必須要在熟練的掌握氣象測(cè)報(bào)的業(yè)務(wù)技術(shù)和觀測(cè)技術(shù)的同時(shí)數(shù)值測(cè)報(bào)工作的每個(gè)操作流程,遵守基層測(cè)報(bào)站的各項(xiàng)制度。最后氣象測(cè)報(bào)工作人員還要勤于學(xué)習(xí),使自己盡快的熟悉新設(shè)備,要做到集體、個(gè)人和理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作的相互結(jié)合。

1.2 認(rèn)真堅(jiān)守崗位

氣象測(cè)報(bào)人員要熟識(shí)自己上班的時(shí)間和班次,班前做好充分上班準(zhǔn)備:值班過(guò)程中要堅(jiān)守工作崗位,做到對(duì)儀器的按時(shí)巡檢;及時(shí)的排除使用儀器的故障,避免氣象測(cè)報(bào)儀器在工作中發(fā)生故障。在日常的測(cè)報(bào)工作中要把好測(cè)報(bào)質(zhì)量關(guān),認(rèn)真的檢查和校對(duì)當(dāng)天每一組數(shù)據(jù)的記錄,當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)要及時(shí)、正確的處理并將其紀(jì)錄在備注欄中。要定期的做好對(duì)儀器設(shè)備和觀測(cè)環(huán)境的維護(hù),認(rèn)真的對(duì)每天的記錄進(jìn)行校對(duì),以減少不必要的異常記錄內(nèi)容,最終簡(jiǎn)化測(cè)報(bào)工作中月報(bào)表制作,降低報(bào)表中出錯(cuò)的幾率。

1.3 運(yùn)用多種原理,消除疑誤氣象測(cè)報(bào)工作人員要學(xué)會(huì)綜合的運(yùn)用天氣學(xué)、氣象學(xué)和氣候?qū)W的相關(guān)原理,依據(jù)氣象要素中時(shí)空的變化規(guī)律和各要素之間互相的聯(lián)系對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并及時(shí)、正確的判斷出這組觀測(cè)的氣象數(shù)據(jù)何不合理;對(duì)于那些異常的氣象數(shù)據(jù),要依據(jù)地面氣象觀測(cè)站中相關(guān)規(guī)范和相關(guān)規(guī)定,及時(shí)的分析正確、恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)行處理。若是異常紀(jì)錄被審核出異常值偏高或偏低,就要考慮是否收到了天氣的影響,若不存在天氣的影響,則要檢查是否是儀器或認(rèn)為因素造成的數(shù)據(jù)偏差。

1.4 善于總結(jié)和吸取教訓(xùn)

氣象測(cè)報(bào)人員要在日常的生活當(dāng)中要建立起良好的心理素質(zhì)和正確的榮辱觀。從而使自己在工作當(dāng)中盡量的不為情緒或心理因素所影響。這是因?yàn)橛行┕ぷ魅藛T在心情好的時(shí)候很少出錯(cuò),但是蕩起心情煩亂時(shí),就會(huì)接二連三的出現(xiàn)錯(cuò)誤。在氣象測(cè)報(bào)工作中上班容易,但是上好氣象測(cè)報(bào)班卻很難;少出錯(cuò)十分容易,但長(zhǎng)期的不出錯(cuò)難卻很難。在日常的氣象測(cè)報(bào)報(bào)表編制工作中,出現(xiàn)錯(cuò)誤在所難免,但是決不能因?yàn)槌鲥e(cuò)而在心里背上包袱。關(guān)鍵的是要能夠認(rèn)真的總結(jié)和吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),不會(huì)重復(fù)的出現(xiàn)同一種錯(cuò)誤。

1.5 運(yùn)用多種原理.消除疑誤

綜合運(yùn)用氣象學(xué)、天氣學(xué)、氣候?qū)W原理。根據(jù)氣象要素的時(shí)空變化規(guī)律和各要素間的相互聯(lián)系,分析判斷觀測(cè)數(shù)據(jù)是否合理;對(duì)于各種異常數(shù)據(jù),根據(jù)地面氣象觀測(cè)規(guī)范及相關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)定。分析處理是否正確、恰當(dāng)。當(dāng)審核出記錄異常偏高或偏低時(shí),考慮是否為天氣系統(tǒng)影響。若無(wú)天氣影響則檢查是否有人為因素和儀器本身原因造成。對(duì)于自動(dòng)氣象站可以從分鐘數(shù)據(jù)的變化進(jìn)行判斷。

1.6 留意常見(jiàn)錯(cuò)誤.避免重犯。日常工作存在的問(wèn)題或出錯(cuò)的類型主要在儀器、記錄、報(bào)表等三3個(gè)方面。一是儀器方面。溫濕傳感器安裝不夠垂直;虹吸雨量計(jì)維護(hù)不夠。銹蝕嚴(yán)重。筆尖虹吸不到零線或未到10.0mm時(shí)即虹吸,摩擦力太大而發(fā)生突跳;曲管地溫表有氧化現(xiàn)象;水銀氣壓表水銀太臟而未清洗;日照計(jì)安裝不水平;深層地溫傳感器與線管距離太遠(yuǎn),信號(hào)線太多。二是記錄方面。因強(qiáng)降水影響蒸發(fā)量按缺測(cè)處理時(shí),未量取余量;在雨季每月沒(méi)有將虹吸雨量計(jì)中盛水器內(nèi)的自然排水量進(jìn)行l(wèi)~2次測(cè)量并將結(jié)果記在自記紙背面;更換人工站儀器時(shí)未在氣簿中備注:云狀后加了括號(hào)記錄云量;大霧漏記最小能見(jiàn)度;日照紙統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤;長(zhǎng)時(shí)間記錄同一種云;紀(jì)要欄內(nèi)容在報(bào)表與氣簿不一致;多點(diǎn)小數(shù)點(diǎn)或小數(shù)點(diǎn)不清晰;清洗儀器造成部分時(shí)段分鐘數(shù)據(jù)異?;蛉睖y(cè);自動(dòng)站數(shù)據(jù)異常時(shí)未在氣簿中備注:人工站值班日記不夠規(guī)范,錯(cuò)漏字太多。三是報(bào)表方面。封面封底未按要求填寫(xiě);自動(dòng)站報(bào)表備注漏寫(xiě)人工目測(cè)或器測(cè)代替的項(xiàng)目;上跨或下跨降水量錯(cuò)輸或漏輸;日最高(低)值比定時(shí)記錄低(高)未作處理誤輸天氣現(xiàn)象、云量、云狀等人工輸入項(xiàng)目;備注日期或備注事項(xiàng)簿表不一致;測(cè)報(bào)軟件統(tǒng)計(jì)風(fēng)時(shí)有錯(cuò)或出現(xiàn)時(shí)間與記錄有矛盾。人工未檢查修正;自動(dòng)站記錄;人工站部分資料記錄不一致;無(wú)雨有量、有量無(wú)雨。自記有置而定時(shí)無(wú)量、定時(shí)有量而自記無(wú)量、自記雨量與定時(shí)雨量相差過(guò)大來(lái)作相慮處理;地溫誤讀5℃或10℃;3個(gè)觀測(cè)站次月1日2:00地溫值計(jì)算有誤;記錄有缺測(cè)未按要求用其他記錄代替或代替數(shù)據(jù)有誤。

2 常見(jiàn)地面氣象觀測(cè)報(bào)表錯(cuò)誤的處理方法

2.1 A、Z 文件數(shù)據(jù)不一致的處理方法

促使A、Z 文件中數(shù)據(jù)不同的原因有很多,但主要的影響因素則是,觀測(cè)臺(tái)站的觀測(cè)人員沒(méi)有正確維護(hù)每天的日數(shù)據(jù)。觀測(cè)基站的規(guī)范中要求基層的觀測(cè)員要在每天的20時(shí)對(duì)當(dāng)天的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和維護(hù)。若是出現(xiàn)了B、Z文件不同時(shí),要及時(shí)的判斷是否對(duì)文件進(jìn)行替換,若不能及時(shí)正確的處理就會(huì)造成B文件在轉(zhuǎn)換生成的A文件時(shí)數(shù)據(jù)和Z文件不一致的問(wèn)題。這些問(wèn)題可分為兩類進(jìn)行處理:如是Z文件中的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或有缺測(cè),則要通過(guò)人工操作進(jìn)行代替、插入等方式對(duì)記錄進(jìn)行處理,但處理后必須要在備注欄中進(jìn)行說(shuō)明;如果是由B文件的維護(hù)不當(dāng)所造成的報(bào)表錯(cuò)誤,就要對(duì)B文件進(jìn)行重新的維護(hù)同時(shí)用Z文件中的數(shù)據(jù)代替不一致的B文件數(shù)據(jù)。

2.2 上下跨降水量的輸入問(wèn)題

有個(gè)別的臺(tái)站測(cè)報(bào)人員不知道在什么地方輸入。而且總認(rèn)為是上下跨降水量是自動(dòng)提取的數(shù)據(jù),其實(shí)若是在測(cè)報(bào)報(bào)表文件夾中有上月報(bào)表的文件,且是在月初1日的8時(shí)后生成的月報(bào)表文件,則不可以直接的自動(dòng)提取上下跨降水量數(shù)據(jù),否則就不會(huì)自動(dòng)提取。對(duì)此問(wèn)題的解決辦法就是在地面氣象測(cè)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟件的A文件維護(hù)當(dāng)輸入中的最下一行,手工輸入中人工輸入下個(gè)月1日在20-8時(shí)的降水量、最長(zhǎng)的連續(xù)降水開(kāi)始日期以及上月末連續(xù)降水量。若是沒(méi)有上下跨降水量,則該欄為保持空白,但最長(zhǎng)的連續(xù)(無(wú))降水的開(kāi)始日期必須要填寫(xiě),然后單擊按“存盤”按鈕進(jìn)行存盤。

2.3 A、J文件處理后的備注問(wèn)題

2.3.1 A文件中數(shù)據(jù)在人工修改之后必須要在備注欄中說(shuō)明。而生成的A文件時(shí),由Z文件數(shù)據(jù)異常導(dǎo)致的A文件不正常,則需要及時(shí)的用人工進(jìn)行處理。其中比較突出的就是要素極值的挑取和J文件的不一致現(xiàn)象,在這種情況下就需要在J文件中重新挑取并在備注欄說(shuō)明。

2.3.2 固體降水時(shí),若是降水隨降隨化就可以保持自動(dòng)站中雨量傳感器的正常使用,否則就要在雨量傳感器上加蓋,并在備注欄中紀(jì)錄加蓋的具體時(shí)間。

結(jié)論

隨著我國(guó)氣象設(shè)備現(xiàn)代化備的普及,自動(dòng)站技術(shù)的日趨的走向成熟,同時(shí)對(duì)基層臺(tái)站中觀測(cè)人員的技術(shù)水平也要求的越來(lái)越高。目前,我國(guó)的氣象觀測(cè)人員在掌握了常規(guī)的氣象觀測(cè)知識(shí)的同時(shí),還要對(duì)我國(guó)不斷更新的現(xiàn)代化氣象設(shè)備的性能、原理和使用方法進(jìn)行熟悉。只有這樣才能做好測(cè)報(bào)工作,才能提高地面氣象觀測(cè)報(bào)表的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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篇6

1自動(dòng)站翻斗式雨量傳感器的工作原理

自動(dòng)氣象站的翻斗式雨量傳感器一般安裝在室外,有多個(gè)組件構(gòu)成,包括承水器(常用口徑為20 cm)、上翻斗、匯集漏斗、計(jì)量翻斗、計(jì)數(shù)翻斗和干簧管等[2-4]。承水器收集的降水通過(guò)漏斗進(jìn)入上翻斗,當(dāng)集水量達(dá)到一定程度時(shí),由于水本身的重力作用使上翻斗翻轉(zhuǎn),降水進(jìn)入?yún)R集漏斗。為減少由于降水強(qiáng)度不同造成的測(cè)量誤差,從匯集漏斗的節(jié)流管注入計(jì)量翻斗的過(guò)程中,不同強(qiáng)度自然降水被調(diào)節(jié)至比較均勻的降水強(qiáng)度。當(dāng)計(jì)量翻斗承受的降水量為0.1 mm時(shí),計(jì)量翻斗把降水傾倒到計(jì)數(shù)翻斗,使計(jì)數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)1次。計(jì)數(shù)翻斗中部裝有一塊小磁鋼,磁鋼上端有干簧管。計(jì)數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)時(shí),與其相關(guān)的磁鋼對(duì)干簧管掃描1次,干簧管接點(diǎn)因磁化而瞬間閉合1次。降水量每次達(dá)到0.1 mm時(shí),就送出一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào),采集器就自動(dòng)采集存儲(chǔ)0.1 mm的降水量[5]。

2自動(dòng)站雨量傳感器的日常維護(hù)方法

做好雨量傳感器的日常維護(hù),能有效減少儀器故障,為月報(bào)表的編制減少不必要的數(shù)據(jù)處理,從而保證資料的連續(xù)性和完整性,也為氣象服務(wù)提供更精確、詳細(xì)的雨量記錄[6]。

2.1對(duì)新儀器進(jìn)行精度對(duì)比

使用新儀器時(shí),包括冬季后第1次使用,或在使用1個(gè)月后的第1次大雨時(shí)段,應(yīng)做精度對(duì)比。如發(fā)現(xiàn)差值超過(guò)±4%時(shí),需對(duì)儀器進(jìn)行檢查,包括記錄器是否正常工作、儀器的基點(diǎn)位置是否正確、干簧管有無(wú)漏發(fā)或多發(fā)信號(hào)現(xiàn)象等、計(jì)數(shù)與記錄值是否相符等現(xiàn)象。為使測(cè)量誤差在最大誤差范圍內(nèi),提高測(cè)量精度,做好精度對(duì)比極其重要。

2.2定期檢查

堅(jiān)持每天定時(shí)巡查,檢查雨量傳感器的各組件是否有沙塵、小蟲(chóng)和樹(shù)葉等雜物。為保證流水通暢、計(jì)量準(zhǔn)確,避免造成錯(cuò)誤的降水量,應(yīng)注意檢查和清除漏斗及翻斗內(nèi)積沉的泥沙[5]。每月定期檢查翻斗是否緊靠干簧管一側(cè),確保雨量傳感器器口不變形,器口面水平,器身穩(wěn)固。

2.3測(cè)前準(zhǔn)備

密切監(jiān)視天氣變化,尤其在夏季,在降水前應(yīng)檢查翻斗內(nèi)是否有小蟲(chóng)、樹(shù)葉等,確保雨量傳感器的管道保持暢通,使計(jì)數(shù)翻斗正常翻轉(zhuǎn)和排水。當(dāng)出現(xiàn)翻斗翻轉(zhuǎn)不靈時(shí),可用清水沖洗軸承或更換軸承,切勿給軸承加油,以免軸承粘上灰塵[7-8]。無(wú)雨或少雨的季節(jié),可將雨量筒加蓋,但注意在降水前及時(shí)打開(kāi)。

2.4其他維護(hù)事項(xiàng)

在大霧且無(wú)雨的情況下,可對(duì)雨量筒加蓋,防止由于霧的影響造成雨量計(jì)數(shù)[9]。當(dāng)雨量筒受灰塵污染時(shí)可用中性洗滌劑清洗雨量傳感器漏斗和翻斗表面,清洗翻斗時(shí)用軟毛刷輕輕刷其表面污垢,切勿用手指觸摸漏斗和翻斗內(nèi)壁,以防沾上油污而影響翻斗計(jì)量的準(zhǔn)確性。注意清洗時(shí)不要隨意擰動(dòng)調(diào)節(jié)螺絲,清洗完畢按原樣安裝外筒,并調(diào)整其水平,緊固螺釘。對(duì)儀器進(jìn)行清洗或維護(hù)時(shí),應(yīng)斷開(kāi)信號(hào)連接線。

3異常問(wèn)題的處理方法

3.1無(wú)降水而有雨量記錄

原因分析:①由于霧、露、小蟲(chóng)造成出現(xiàn)降水量記錄;②因人工調(diào)試儀器造成;③因風(fēng)吹造成;④因自動(dòng)站故障造成。

處理方法:在無(wú)降水現(xiàn)象而出現(xiàn)雨量記錄時(shí),如果由上述原因造成,應(yīng)刪除該時(shí)段內(nèi)的全部分鐘和小時(shí)降水量,并在值班日記中備注說(shuō)明。

3.2出現(xiàn)固態(tài)降水

觀測(cè)員應(yīng)密切監(jiān)視天氣變化,如出現(xiàn)固態(tài)降水隨降隨化時(shí),雨量傳感器可以正常使用,雨量值作為正式記錄;如不隨降隨化時(shí),應(yīng)立即加蓋,加蓋期間的降水量按缺測(cè)處理,并在備注欄說(shuō)明。出現(xiàn)漏斗堵塞或固態(tài)降水隨降隨化時(shí),若自動(dòng)站記錄的過(guò)程總量與人工雨量筒觀測(cè)量的差值百分率與其他正常時(shí)相當(dāng),則按正常處理[10];若自動(dòng)站記錄的降水量明顯偏小或滯后嚴(yán)重,則該時(shí)段的分鐘和小時(shí)降水量按缺測(cè)處理,日總量也按缺測(cè)處理,并在備注欄說(shuō)明。

3.3自動(dòng)站和人工雨量筒的觀測(cè)值進(jìn)行對(duì)比

自動(dòng)站的降水量應(yīng)和人工雨量筒的觀測(cè)值進(jìn)行對(duì)比,若自動(dòng)站記錄的過(guò)程總量與人工雨量筒觀測(cè)量的差值百分率與其他正常時(shí)相當(dāng),則按正常處理;若自動(dòng)站記錄的過(guò)程總量與人工雨量筒觀測(cè)的量存在明顯偏差或滯后嚴(yán)重,應(yīng)分析原因:①雨量傳感器的濾網(wǎng)和翻斗是否被堵塞,導(dǎo)致雨水從旁邊溢流,造成翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)較少;②計(jì)量翻斗的2個(gè)定位螺絲位置是否正確[11]。

處理方法:若二者對(duì)比值存在明顯偏差,如有雨量記錄,則該時(shí)段的小時(shí)降水量用雨量自己記錄代替,分鐘降水量作缺測(cè)處理;如沒(méi)有雨量記錄,則對(duì)應(yīng)降水現(xiàn)象時(shí)段內(nèi)的分鐘和小時(shí)降水量均作缺測(cè)處理,并在備注欄中說(shuō)明。

3.4降水停止后仍有降水記錄

降水停止后,如仍有降水量記錄,則判斷為傳感器翻斗滯后(其量一般為0.1、0.2、0.3 mm)。處理方法:①若2 h內(nèi)自動(dòng)站還顯示有降水量,這個(gè)時(shí)段的降水量稱為“滯后降水量”,該情況正常,可以作為正式記錄,但需將滯后的降水量累加到降水停止的分鐘時(shí)刻;②若2 h后自動(dòng)站不再顯示有降水量,則不作為正式記錄,人工刪除,并在備注欄中注明[5-6];③對(duì)于夜間不守班的站,夜間(20:00至次日8:00)混有滯后降水量時(shí),因無(wú)法判斷,按正常處理。

4參考文獻(xiàn)

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[9] 楊秀艷,寧剛,邵連杰.談自動(dòng)氣象站報(bào)表預(yù)審及編制[J].吉林氣象,2009(2):45-46.

篇7

摘要:

在對(duì)云南省地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)記錄月報(bào)表審核中發(fā)現(xiàn)部份臺(tái)站對(duì)A、J文件首部參數(shù)中降水要素的標(biāo)識(shí)不清;自動(dòng)觀測(cè)項(xiàng)目中氣壓和相對(duì)濕度分鐘數(shù)據(jù)異常時(shí)極值的處理及降水、風(fēng)、地溫、蒸發(fā)等要素自記讀數(shù)異常時(shí)的處理不正確;人工觀測(cè)項(xiàng)目中云狀與天氣現(xiàn)象的記錄與配合、電線結(jié)冰觀測(cè)、氣候概況等記錄上均存在不符合規(guī)范規(guī)定問(wèn)題。該文將2014年以前遇到的以上這些問(wèn)題進(jìn)行歸納、總結(jié)、分析,依據(jù)地面氣象觀測(cè)規(guī)范與業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)定提出相應(yīng)的處理方法,為地面氣象觀測(cè)人員及審核人員在今后的業(yè)務(wù)工作中提供借鑒。

關(guān)鍵詞:

觀測(cè)數(shù)據(jù)文件;審核問(wèn)題;處理方法

1引言

隨著地面氣象觀測(cè)自動(dòng)化及觀測(cè)業(yè)務(wù)的調(diào)整,地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的代表性、準(zhǔn)確性和及時(shí)性不斷提高,測(cè)報(bào)人員的工作量得以適當(dāng)減輕。然而,在審核中也發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的審核方法與新的觀測(cè)規(guī)范出現(xiàn)了不能完全適應(yīng)的情況,各臺(tái)站對(duì)部分?jǐn)?shù)據(jù)問(wèn)題(如異常數(shù)據(jù))的處理方法不統(tǒng)一,對(duì)新規(guī)范規(guī)定理解不透徹,以至于有些問(wèn)題在同一臺(tái)站屢次出現(xiàn)。為了有效提高觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可用率從而進(jìn)一步減輕審核人員的工作量,我們對(duì)全省126個(gè)臺(tái)站2014年前審核中普遍存在的問(wèn)題作了以下總結(jié),以供參考。

2A、J文件臺(tái)站參數(shù)中降水要素的標(biāo)識(shí)問(wèn)題

2.1大監(jiān)站A、J文件臺(tái)站參數(shù)中降水要素的標(biāo)識(shí)問(wèn)題

A文件臺(tái)站參數(shù)中降水要素標(biāo)識(shí)有“0”、“1”、“9”3種字符:“0”表示降水?dāng)?shù)據(jù)為人工觀測(cè),“1”表示降水?dāng)?shù)據(jù)為自動(dòng)觀測(cè)(若由自動(dòng)站觀測(cè)和人工觀測(cè)兩段構(gòu)成時(shí),該月降水?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)一視為自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)),“9”表示全月降水?dāng)?shù)據(jù)缺測(cè)(即人工與自動(dòng)都不進(jìn)行降水觀測(cè))。A文件中降水要素內(nèi)容包含3段:第1段為20—08時(shí)、08—20時(shí)、20—20時(shí)的定時(shí)人工觀測(cè)降水量;第2段為每小時(shí)自動(dòng)觀測(cè)的降水量;第3段為降水上下連接值。J文件中降水要素標(biāo)識(shí)有“0、1”2種字符:“0”表示文件中沒(méi)有降水分鐘數(shù)據(jù),“1”是表示文件中有降水分鐘數(shù)據(jù)。在審核中發(fā)現(xiàn):有些臺(tái)站冬季由于長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)固體降水、結(jié)冰而停用自動(dòng)降水觀測(cè)時(shí)(即小時(shí)與分鐘降水?dāng)?shù)據(jù)缺測(cè)),A、J文件臺(tái)站參數(shù)中降水要素的標(biāo)識(shí)仍用“1”來(lái)表示。這時(shí),為讓審核程序通過(guò),A文件中小時(shí)降水量項(xiàng)的內(nèi)容用“=”(即缺測(cè))、J文件中分鐘降水量項(xiàng)的內(nèi)容用“R0=”(即無(wú)降水)來(lái)表示。這樣,自動(dòng)審核程序是通過(guò)了,但仔細(xì)分析出現(xiàn):同一個(gè)站、同一時(shí)間段內(nèi)自動(dòng)降水缺測(cè)、自動(dòng)降水觀測(cè)但無(wú)降水、有人工觀測(cè)降水量(有降水現(xiàn)象時(shí))的矛盾存在。實(shí)際上,這時(shí)只有定時(shí)的人工降水觀測(cè),小時(shí)與分鐘降水為缺測(cè),A、J文件中降水量項(xiàng)的標(biāo)識(shí)只能用“0”來(lái)表示,文件中小時(shí)與分鐘降水內(nèi)容用“=”即缺測(cè)示之。

2.2無(wú)人自動(dòng)站降水觀測(cè)項(xiàng)目標(biāo)識(shí)

我省香格里拉大氣本底站56449站為無(wú)人自動(dòng)觀測(cè)站,該站A文件中20—08時(shí)、08—20時(shí)、20—20時(shí)定時(shí)降水量用自動(dòng)降水小時(shí)數(shù)據(jù)和值來(lái)代替,降水第3項(xiàng)即降水上下連接值按要求用“///////////////////”來(lái)表示。在冬季由于長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)固體降水或結(jié)冰而停用自動(dòng)降水觀測(cè)時(shí):A文件臺(tái)站參數(shù)中,降水觀測(cè)項(xiàng)目標(biāo)識(shí)要用“9”來(lái)表示(即全月沒(méi)有降水觀測(cè)),文件中定時(shí)降水、小時(shí)降水、上下連接值3項(xiàng)一起用“R=”示之。J文件臺(tái)站參數(shù)中降水量項(xiàng)的標(biāo)識(shí)用“0”來(lái)表示,文件中分鐘降水內(nèi)容用“R=”表示。這時(shí),A、J文件中降水要素的標(biāo)識(shí)雖不一致(一個(gè)是9,一個(gè)是0),但意義相同,A文件中自動(dòng)降水缺測(cè),J文件中肯定沒(méi)有降水分鐘數(shù)據(jù)。

3自動(dòng)觀測(cè)項(xiàng)目中要素記錄出現(xiàn)的問(wèn)題

3.1氣壓

我省J文件審核中,氣壓分鐘數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常(1min內(nèi)變化≥1.0mb或<1.0mb時(shí)被選為日極值,而分析該日的日極值不應(yīng)出現(xiàn)在該時(shí)段內(nèi))的情況較多,審核發(fā)現(xiàn)臺(tái)站在其處理方法上存在不正確、不一致的情況:有的臺(tái)站為了通過(guò)審核程序,將其異常分鐘數(shù)據(jù)全改為缺測(cè)處理;有的臺(tái)站當(dāng)異常分鐘數(shù)據(jù)影響時(shí)、日極值挑取時(shí),除了按規(guī)定將時(shí)極值改為缺測(cè)外,還將異常分鐘數(shù)據(jù)也改為缺測(cè);有的臺(tái)站當(dāng)異常分鐘數(shù)據(jù)影響時(shí)、日極值時(shí),該日的日極值也按缺測(cè)來(lái)處理。對(duì)此,《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》技術(shù)問(wèn)題綜合解答(第1號(hào))第四條的規(guī)定是:分鐘數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常,但不影響日極值挑取時(shí),只需在備注欄注明即可;若分鐘數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常,影響日極值挑取,但分析該日極值不會(huì)出現(xiàn)在該異常時(shí)段內(nèi),則將該時(shí)極值作缺測(cè)處理,日極值從其余正常的時(shí)極值中選取,備注說(shuō)明;若分鐘數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常,影響日極值的挑取且分析該日極值有可能會(huì)出現(xiàn)在該異常時(shí)段內(nèi),則將該時(shí)極值作缺測(cè)處理,日極值從其余時(shí)極值和該異常時(shí)段正點(diǎn)值中選取,并備注說(shuō)明。

3.2相對(duì)濕度

相對(duì)濕度分鐘數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)的處理方法與氣壓相同。另在審核中發(fā)現(xiàn):第一,有時(shí)A文件中會(huì)有濕球數(shù)據(jù)存在(正確的格式應(yīng)為“IB=”)。檢查及查詢臺(tái)站后為:當(dāng)正點(diǎn)及正點(diǎn)前后10min的相對(duì)濕度分鐘數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常或缺測(cè)時(shí),技術(shù)規(guī)定要求:正點(diǎn)的相對(duì)濕度值先要用人工觀測(cè)值代替。這時(shí),有的臺(tái)站采用人工讀取濕球讀數(shù)輸入計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)用自動(dòng)站的干球讀數(shù)與人工輸入的濕球讀數(shù)查取該正點(diǎn)的水汽壓、相對(duì)濕度和露點(diǎn),為此,A文件中也就有濕球數(shù)據(jù)生成。這樣處理是不正確的,得到的相對(duì)濕度不是人工觀測(cè)取得的相對(duì)濕度,只是濕球讀數(shù)用人工觀測(cè)代替而已。正確的處理方法應(yīng)該是:人工讀取干、濕球溫度,查取得到的相對(duì)濕度,才是人工觀測(cè)要代的相對(duì)濕度,再用自動(dòng)站的干球和人工代的相對(duì)濕度反查水汽壓和露點(diǎn)。這樣處理后,A文件中濕球數(shù)據(jù)格式也正確,為“IB=”。第二,相對(duì)濕度異常分鐘數(shù)據(jù)出現(xiàn)在正點(diǎn)前、后幾分鐘時(shí),部份臺(tái)站對(duì)正點(diǎn)相對(duì)濕度數(shù)據(jù)是否可用缺少分析判斷,保留原正點(diǎn)數(shù)據(jù)。其正點(diǎn)相對(duì)濕度正確與否要依據(jù)該正點(diǎn)的水汽壓和露點(diǎn)值前后時(shí)次的變化情況、結(jié)合天氣狀況來(lái)判定。若在天氣狀況穩(wěn)定下:該正點(diǎn)水汽壓、露點(diǎn)值前后時(shí)次變化連續(xù),則斷定該正點(diǎn)相對(duì)濕度為正常;若該正點(diǎn)的水汽壓和露點(diǎn)值前后時(shí)次變化不連續(xù),則斷定該正點(diǎn)相對(duì)濕度為異常。表1和表2所示為某站2014年4月22日14時(shí)前后的分鐘和小時(shí)相對(duì)濕度數(shù)據(jù)。從表1中可看出,該日14時(shí)58分、59分的相時(shí)濕度在天氣穩(wěn)定下明顯異常,這時(shí),正點(diǎn)15時(shí)的相對(duì)濕度不能因14時(shí)60分的相對(duì)濕度(11%)與正常值(16%)相差小、15時(shí)的正點(diǎn)數(shù)據(jù)與14時(shí)60分的正點(diǎn)分鐘數(shù)據(jù)都一樣(11%),就主觀認(rèn)為15時(shí)的相對(duì)濕度(11%)是正常的。其正常與否,還要查看該日15時(shí)與左右時(shí)次的水汽壓與露點(diǎn)數(shù)據(jù)的變化情況。該日水汽壓與露點(diǎn)幾時(shí)次數(shù)據(jù)(其中15A是15時(shí)處理前的數(shù)據(jù),15B是15時(shí)處理后的數(shù)據(jù))如表2所示,從表2中可看出,15A時(shí)的水汽壓、露點(diǎn)與左右時(shí)次在天氣穩(wěn)定下變化極不一致,由此可斷定15A時(shí)相對(duì)濕度讀數(shù)(11%)也是異常不可用的。按規(guī)定正點(diǎn)15時(shí)的相對(duì)濕度要用14時(shí)59分的正常相對(duì)濕度16%來(lái)代替,再用代替后的相對(duì)濕度16%與15時(shí)的氣溫反查水汽壓與露點(diǎn)??梢?jiàn)反查后15B時(shí)的數(shù)據(jù)變化正常。以上情況,部份臺(tái)站在審核時(shí)往往被忽視,以致保留了錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。三,部份臺(tái)站正點(diǎn)的水汽壓、露點(diǎn)數(shù)據(jù)缺測(cè)時(shí)采用內(nèi)插法處理,這是不正確的,規(guī)定只能用氣溫與相對(duì)濕度反查而得。

3.3海平面氣壓

A文件自動(dòng)審核中,有時(shí)會(huì)提示某時(shí)海平面氣壓值與計(jì)算值不一致的情況出現(xiàn)。這是由于自動(dòng)氣象站采集形成數(shù)據(jù)不正確造成,即廠家使用計(jì)算公式的精度所致。若海平面氣壓與計(jì)算差值≤0.2mb,則不必進(jìn)行處理,>0.2mb時(shí)應(yīng)更改A文件中的海平面氣壓值,以計(jì)算值為準(zhǔn)。對(duì)此問(wèn)題有些臺(tái)站不進(jìn)行處理,繼續(xù)保留原數(shù)據(jù),這是不正確的。

3.4降水

3.4.1降水儀器出現(xiàn)漏斗堵塞或固態(tài)降水隨降水變化時(shí),若自動(dòng)氣象站記錄過(guò)程總量與人工雨量筒觀測(cè)量的差值百分率與其他正常時(shí)相當(dāng),則規(guī)定正常處理(要與當(dāng)時(shí)降水現(xiàn)象時(shí)間段相配合),若自動(dòng)氣象站記錄降水量明顯偏小或滯后嚴(yán)重,則規(guī)定該時(shí)段小時(shí)、分鐘降水量按缺測(cè)處理,備注加以說(shuō)明。

3.4.2審核中發(fā)現(xiàn)部分臺(tái)站對(duì)降水?dāng)?shù)據(jù)錯(cuò)誤不會(huì)處理。時(shí)段降水分鐘數(shù)據(jù)缺測(cè)處理的具體方法是:在1d之內(nèi)若某小時(shí)缺測(cè)則錄入“/,”;若某小時(shí)無(wú)降水則錄入“,”;若整天缺測(cè)則錄入“/.”;若整天無(wú)降水則錄入“.”;在1h內(nèi),某分鐘以后、1h結(jié)束之前無(wú)降水,錄入某分鐘降水后,直接錄入時(shí)次結(jié)束符“,”,在某分鐘之前的每一分鐘,沒(méi)有降水須錄入“00”,缺測(cè)須錄入“//”。

3.4.3審核中發(fā)現(xiàn):部份臺(tái)站在自動(dòng)降水記錄出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),A文件中的小時(shí)降水用人工定時(shí)觀測(cè)降水量來(lái)代替(該時(shí)段內(nèi)前幾小時(shí)降水量填“0000”,后1h填人工定時(shí)觀測(cè)的降水量)。這樣,雖可通過(guò)自動(dòng)審核程序,但其方法不符合規(guī)定。業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)定為:人工定時(shí)觀測(cè)降水記錄缺測(cè)時(shí),可用自動(dòng)站小時(shí)降水記錄和來(lái)代替。但自動(dòng)站小時(shí)降水記錄缺測(cè)時(shí),不能用人工定時(shí)降水量來(lái)代替。有備份自動(dòng)降水記錄的,小時(shí)與分鐘降水記錄可用備份站自動(dòng)降水記錄代,沒(méi)有備份的只能按缺測(cè)處理。

3.4.4我省A文件審核中:出現(xiàn)降水第3段第1項(xiàng)即下跨降水量與下月1日20—08時(shí)人工定時(shí)觀測(cè)降水量不一致問(wèn)題的臺(tái)站較多。臺(tái)站在上報(bào)文件前一定要認(rèn)真核對(duì)該項(xiàng)目。啟用新站址的臺(tái)站其第1個(gè)月降水第3段第2、3組即上月末段連續(xù)降水(或無(wú)降水)開(kāi)始日期及降水量值要從新站址的上月對(duì)比觀測(cè)資料定時(shí)降水欄中選取,不應(yīng)從原老站的觀測(cè)資料中選(審核中發(fā)現(xiàn)有些臺(tái)站從原站中選取)。這樣,雖審核時(shí)程序會(huì)提示錯(cuò)誤(上跨的降水量與上月的降水量不一致),但是正確的,人為通過(guò)即可。

3.4.5我省2012年126個(gè)臺(tái)站Y文件(年報(bào))審核中有6個(gè)站、2013年中有4個(gè)站的15個(gè)時(shí)段最大降水量出現(xiàn)有格式而無(wú)數(shù)據(jù)的情況。審核程序不會(huì)提示錯(cuò)誤,因此,該項(xiàng)目必須要人工進(jìn)行檢查才能發(fā)現(xiàn)。

3.4.6正常情況下,人工記錄降水現(xiàn)象的開(kāi)始時(shí)間要超前于自動(dòng)降水分鐘數(shù)據(jù)記錄的時(shí)間。當(dāng)人工記錄降水現(xiàn)象的開(kāi)始時(shí)間落后于自動(dòng)站降水分鐘數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(shí)間時(shí):若分析為人工記錄降水現(xiàn)象的開(kāi)始時(shí)間不正確,則人工記錄降水現(xiàn)象時(shí)間要用自動(dòng)站出現(xiàn)降水記錄的時(shí)間來(lái)代替。若分析為人工記錄的時(shí)間正確,則自動(dòng)站雨量記錄儀器有問(wèn)題,問(wèn)題時(shí)段的記錄要作缺測(cè)處理。

3.5風(fēng)

3.5.1某時(shí)最大風(fēng)出現(xiàn)時(shí)間在正點(diǎn),但其風(fēng)速值與該時(shí)次相應(yīng)值不一致:若該時(shí)最大風(fēng)速大于正點(diǎn)風(fēng)速,則正點(diǎn)風(fēng)向風(fēng)速用該時(shí)最大風(fēng)值來(lái)代替;若該時(shí)最大風(fēng)速小于正點(diǎn)風(fēng)速,則該時(shí)最大風(fēng)向風(fēng)速用正點(diǎn)值來(lái)代替。若只是風(fēng)向不同,則以正點(diǎn)的風(fēng)向?yàn)闇?zhǔn),修改時(shí)極值的風(fēng)向。

3.5.2日最大風(fēng)是指一日內(nèi)(20—20時(shí))出現(xiàn)的最大10min平均風(fēng)速值;日極大風(fēng)是指一日內(nèi)(20—20時(shí))出現(xiàn)的最大瞬時(shí)風(fēng)速值。一日內(nèi)極大風(fēng)速值要大于最大風(fēng)值。但規(guī)范規(guī)定:最大風(fēng)可以出現(xiàn)上跨。當(dāng)最大風(fēng)出現(xiàn)上跨時(shí),日極大風(fēng)值有可能會(huì)小于日最大風(fēng)值。雖審核時(shí)程序會(huì)提示錯(cuò)誤,但是正確的,人為通過(guò)備注說(shuō)明即可。例如:某站某年某月某日最大風(fēng)記錄為063171,時(shí)間20時(shí)01分;極大風(fēng)為059143,時(shí)間20時(shí)20分。顯然該日最大風(fēng)值(6.3m/s)大于極大風(fēng)值(5.9m/s)。分析:該日最大風(fēng)記錄的時(shí)間為20時(shí)01分,即該日最大風(fēng)是從上一日19時(shí)51分到當(dāng)日20時(shí)01分的10min平均風(fēng)值(時(shí)間記錄最后第10min時(shí)間),由于上一日19時(shí)51分—20時(shí)的風(fēng)速較大,所以該日最大風(fēng)大于極大風(fēng)記錄是正確的。

3.5.3在風(fēng)的自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)中,若長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)靜風(fēng)、風(fēng)向始終在一個(gè)方位、風(fēng)向長(zhǎng)時(shí)間都不超過(guò)180度(風(fēng)向杯凍結(jié))、很長(zhǎng)一段時(shí)間風(fēng)速都比較小。這時(shí),臺(tái)站要及時(shí)檢查自動(dòng)站風(fēng)向、風(fēng)速器是否出現(xiàn)故障。當(dāng)某時(shí)段風(fēng)向記錄不正常,風(fēng)速器記錄正常時(shí),該時(shí)段內(nèi)A、J文件中的風(fēng)速記錄保留,風(fēng)向記錄改為缺測(cè);當(dāng)某時(shí)段風(fēng)速器記錄不正常,風(fēng)向記錄正常時(shí),該時(shí)段內(nèi)A、J文件中風(fēng)向、風(fēng)速記錄全更改為缺測(cè);某時(shí)段內(nèi)風(fēng)向、風(fēng)速器記錄都不正常,則該時(shí)段A、J文件中風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)據(jù)全更改為缺測(cè)。在審核中發(fā)現(xiàn):有的臺(tái)站以上問(wèn)題出現(xiàn)時(shí),備注欄已注明:某時(shí)段風(fēng)儀器出現(xiàn)故障,風(fēng)記錄按缺測(cè)處理,但A、J文件中的原錯(cuò)誤數(shù)據(jù)沒(méi)有進(jìn)行更改,出現(xiàn)文件中的數(shù)據(jù)與備注不相統(tǒng)一。

3.5.4規(guī)范規(guī)定:一月(年)中,4次(或24次)觀測(cè)各定時(shí)風(fēng)向、風(fēng)速記錄缺測(cè)10次(或60次)或以下時(shí),月、年各風(fēng)向平均風(fēng)速、頻率按實(shí)有記錄做統(tǒng)計(jì);缺測(cè)11次(或61次)或以上時(shí),月、年各風(fēng)向的風(fēng)速,出現(xiàn)回?cái)?shù)合計(jì)、平均風(fēng)速、各風(fēng)向頻率按缺測(cè)處理,各風(fēng)向的最大風(fēng)速?gòu)膶?shí)有記錄中挑取,某風(fēng)向若在實(shí)有記錄中沒(méi)有出現(xiàn)時(shí),則該風(fēng)向的最大風(fēng)速應(yīng)為空白;若整月風(fēng)記錄為缺測(cè),則各風(fēng)向的風(fēng)速與出現(xiàn)回?cái)?shù)合計(jì)、平均風(fēng)速、風(fēng)向頻率、各風(fēng)向的最大風(fēng)速都按缺測(cè)處理。有些臺(tái)站該問(wèn)題出現(xiàn)時(shí),月報(bào)表中各風(fēng)向最大風(fēng)速?zèng)]有進(jìn)行挑取為空白,等做年報(bào)我們審核發(fā)現(xiàn)時(shí),還影響到年各風(fēng)向最大風(fēng)速的挑取值。

3.6地溫

地溫正常變化規(guī)律是:深度越深,溫度變化越趨于緩和與滯后。即下一層地溫變化幅度要比上一層變化幅度小。觀測(cè)中若出現(xiàn)反常,不連續(xù)或突變時(shí),應(yīng)查找原因、檢查儀器安裝情況。審核臺(tái)站資料發(fā)現(xiàn)20cm地溫變化幅度比15cm地溫變化幅度大,查詢后臺(tái)站檢查為:20cm與15cm的地溫探頭錯(cuò)接。

3.7蒸發(fā)

業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)定:自動(dòng)站蒸發(fā)記錄缺測(cè)、異常時(shí),有備份自動(dòng)蒸發(fā)觀測(cè)且數(shù)據(jù)正確的,先要用備份站的數(shù)據(jù)代替。沒(méi)有備份蒸發(fā)自動(dòng)觀測(cè)的,1h缺測(cè)、異常時(shí)用內(nèi)插處理;連續(xù)2h或以上缺測(cè)、異常時(shí),有人工觀測(cè)蒸發(fā)且正確的,用人工觀測(cè)值代。人工觀測(cè)的日蒸發(fā)量記錄記在19—20時(shí),其它時(shí)次在A文件中用“---”代替(不能用缺測(cè)“///”符號(hào));沒(méi)有人工觀測(cè)時(shí)、異?;蛉睖y(cè)時(shí)次用“///”,其它正常時(shí)次照記,日合計(jì)按缺測(cè)處理。

4人工觀測(cè)、項(xiàng)目記錄中出現(xiàn)的問(wèn)題

4.1云狀與天氣現(xiàn)象

4.1.1部份臺(tái)站某正點(diǎn)云狀欄記“CB”,即觀測(cè)時(shí)有霧使天空出現(xiàn)CB云的云狀無(wú)法辨明,只辨明有CB云的云屬存在。此記法是符合規(guī)范規(guī)定的,但自動(dòng)審核程序無(wú)法通過(guò),是有程序不完善的原因。

4.1.2部份某正點(diǎn)云狀欄記“”,對(duì)應(yīng)時(shí)段天氣現(xiàn)象記有雷暴出現(xiàn)。即因有霧使天空的云狀無(wú)法辨明,但觀測(cè)時(shí)聞雷。審核程序提出錯(cuò)誤:云狀與天氣現(xiàn)象不符。我們分析認(rèn)為:這時(shí)的云狀欄除了記霧“”外,還要根據(jù)天氣現(xiàn)象加記鬃積雨云“CBCAP”。這一點(diǎn)有些臺(tái)站的觀測(cè)員、審核員往往容易忽視。觀測(cè)時(shí)觀測(cè)員確實(shí)因有霧而看不到云狀,但要注意:天氣現(xiàn)象要與云狀相配合。

4.1.3陣雨下降的特點(diǎn)是驟降驟停,強(qiáng)度變化大,有時(shí)還伴有雷暴,多降自CB、CU、SC云中。雨下降的特點(diǎn)是強(qiáng)度變化較緩,多降自NS、AS、AC、SC云中。觀測(cè)人員要根據(jù)降水現(xiàn)象的特點(diǎn)及對(duì)云狀連續(xù)觀測(cè),認(rèn)真記錄降水現(xiàn)象及云狀。

4.2積雪

天氣現(xiàn)象中記有積雪,雪深欄為“000”的情況。程序?qū)徍撕髸?huì)提示:該日“有積雪現(xiàn)象而無(wú)雪深記載”的錯(cuò)誤。查詢臺(tái)站后分析為:天氣因降雪(包括霰、米雪、冰粒)而達(dá)到積雪標(biāo)準(zhǔn),但在正點(diǎn)(08、14、20時(shí))觀測(cè)、補(bǔ)測(cè)時(shí)積雪現(xiàn)象消失,因此,該日也就沒(méi)有雪深記錄,這是符合規(guī)范規(guī)定的,只需在備注欄注明即可。

4.3電線結(jié)冰

電線結(jié)冰是觀測(cè)積冰架上導(dǎo)線積冰的直徑、厚度、重量、氣溫與風(fēng)向風(fēng)速。審核中有時(shí)會(huì)有電線結(jié)冰觀測(cè)項(xiàng)目中氣溫讀數(shù)比自動(dòng)觀測(cè)記錄中氣溫的日最低還低的矛盾出現(xiàn)。查詢臺(tái)站為:電線結(jié)冰氣溫讀數(shù)是為人工觀測(cè)值,最低氣溫為自動(dòng)觀測(cè)值。由于人工觀測(cè)與自動(dòng)觀測(cè)存在儀器系統(tǒng)誤差。對(duì)此,經(jīng)請(qǐng)示國(guó)家局、討論后確定:電線結(jié)冰的直徑、厚度、重量為人工觀測(cè),氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速為自動(dòng)觀測(cè)。

4.4日照

4.4.1日照時(shí)數(shù)出現(xiàn)1h或1h以上缺測(cè)時(shí),對(duì)應(yīng)時(shí)次記“//”,其它時(shí)次照記,日合計(jì)按缺測(cè)處理記“///”。統(tǒng)計(jì)月(年)日照百分率時(shí),要減去該日的可照時(shí)數(shù)。

4.4.2日照時(shí)數(shù)全天缺測(cè),各時(shí)及日合計(jì)欄分別記為“//”和“///”。若日照時(shí)數(shù)全天缺測(cè)時(shí),全天為陰天,則各時(shí)及日合計(jì)分別記為“00”和“000”。

4.4.3程序自動(dòng)審核中有時(shí)會(huì)提示:某觀測(cè)時(shí)云量為10且全為低云,但對(duì)應(yīng)的時(shí)照時(shí)數(shù)為1.0的疑誤出現(xiàn)。分析為:日照紙上的時(shí)間為真太陽(yáng)時(shí),觀測(cè)時(shí)間為北京時(shí),真太陽(yáng)時(shí)=北京時(shí)+(測(cè)站經(jīng)度-120度)*4分∕每經(jīng)度+時(shí)差,這些臺(tái)站通過(guò)計(jì)算后,真太陽(yáng)時(shí)要落后于北京時(shí)1個(gè)小時(shí)左右,即14的觀測(cè),對(duì)應(yīng)為13時(shí)的日照。是為正確的。

4.5天氣氣候概況的問(wèn)題

本月天氣氣候概況最多由5條組成,每條記錄由標(biāo)識(shí)碼及內(nèi)容描述兩組數(shù)據(jù)組成。其中01和05項(xiàng)為必報(bào)項(xiàng)目,在審核中發(fā)現(xiàn):有時(shí)個(gè)別臺(tái)站會(huì)出現(xiàn)05項(xiàng)只有項(xiàng)目標(biāo)識(shí),而無(wú)內(nèi)容描述的情況,審核程序不會(huì)提示。這樣,其內(nèi)容描述部份,只能靠人工審核才能加以完善。

4.6備注的問(wèn)題

①注意文件中的缺測(cè)備注要與數(shù)據(jù)資料相統(tǒng)一。

②增加項(xiàng)目或減少項(xiàng)目觀測(cè)時(shí),除進(jìn)行一般備注外,還需要進(jìn)行臺(tái)站歷史沿革07與77項(xiàng)變動(dòng)項(xiàng)目中加以備注說(shuō)明。

③有日食、月食等罕見(jiàn)特殊天氣現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí),要在該月報(bào)表的紀(jì)要欄中記載其出現(xiàn)、結(jié)束時(shí)間、演變情況和對(duì)氣象要素的影響等情況,同時(shí)要在該年報(bào)表的備注欄加以備注。

④遷移啟用新站址的站月,除了進(jìn)行時(shí)間、機(jī)構(gòu)、文號(hào)、內(nèi)容一般文件備注外,還要在臺(tái)站歷史沿革05項(xiàng)中備注說(shuō)明。

⑤對(duì)觀測(cè)記錄有影響的文件要在月報(bào)、年報(bào)中進(jìn)行時(shí)間、機(jī)構(gòu)、文號(hào)、內(nèi)容備注。

5小結(jié)

為了保證地面觀測(cè)數(shù)據(jù)及觀測(cè)數(shù)據(jù)文件格式的正確,地面觀測(cè)及審核人員需做到:

一、熟練掌握地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)文件和記錄簿表格式規(guī)定;

二、觀測(cè)及審核中遇到問(wèn)題的處理要嚴(yán)格按《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》及業(yè)務(wù)技術(shù)規(guī)定執(zhí)行;

三、加強(qiáng)專業(yè)理論知識(shí)學(xué)習(xí),掌握云的生成原理、演變規(guī)律及云與一些天氣現(xiàn)象間的內(nèi)在聯(lián)系等知識(shí),從而減少對(duì)云狀、降水性質(zhì)和強(qiáng)度等要素觀測(cè)判定的錯(cuò)誤;

四、對(duì)工作要有強(qiáng)烈的責(zé)任心和事業(yè)感,在工作中做到認(rèn)真、仔細(xì);

五、善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn),總結(jié)程序自動(dòng)審核經(jīng)驗(yàn)以及人工審核中對(duì)出現(xiàn)不符合規(guī)范規(guī)定問(wèn)題的處理方法;

六、隨著審核程序的逐步完善,文件中仍然存在程序自動(dòng)審核不到的內(nèi)容,因此,除了進(jìn)行程序自動(dòng)審核外,還必須加強(qiáng)人工審核,按照自動(dòng)審核與人工審核相結(jié)合的辦法執(zhí)行。

參考文獻(xiàn):

[1]中國(guó)氣象局.地面氣象觀測(cè)規(guī)范[M].北京:氣象出版社,2003.11.

[2]中國(guó)氣象局.地面氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)文件和記錄薄表格式[M].北京:氣象出版社,2005.06.

[3]鄧天強(qiáng),何慶軍.淺談地面自動(dòng)氣象站月報(bào)表的審核[J].貴州氣象,2011.35(1):59-60.

篇8

關(guān)鍵詞:西北生態(tài) 水資源

1 西北地區(qū)的自然地理?xiàng)l件、水資源分布特點(diǎn)與生態(tài)環(huán)境問(wèn)題

西北地區(qū)包括陜、甘、寧、青、新五省區(qū)全部和內(nèi)蒙西部,總面積334萬(wàn)km2。本區(qū)位于歐亞大陸中心,區(qū)內(nèi)起伏多山,構(gòu)成高山、高原、盆地交錯(cuò)分布的地貌組合單元。由于四周遠(yuǎn)離海洋和高山高原的環(huán)繞阻隔,使境內(nèi)的降水量少且分布不均。山區(qū)截獲較多水汽,降水比較豐富,相應(yīng)植被發(fā)育較好。平原區(qū)降水少,且由東南向西北逐漸遞減,到盆地中心只有幾十毫米,形成植被非常稀疏的沙漠和戈壁,但是源于山區(qū)的徑流注入盆地,沿盆地四周形成在干旱區(qū)內(nèi)人類賴以生存的綠洲。

西北地區(qū)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題主要為:①中上游用水過(guò)量致使下游河湖萎縮和天然植被退化;②過(guò)度開(kāi)荒、放牧、樵采等加劇了水土流失和土地沙化;③不合理灌溉引起土壤次生鹽堿化;④水污染嚴(yán)重,水質(zhì)惡化;⑤過(guò)量開(kāi)采地下水導(dǎo)致植被退化,并使地下水的礦化度升高、土壤鹽化。

這些生態(tài)環(huán)境問(wèn)題都直接或間接與水資源有關(guān),隨著人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展,國(guó)民經(jīng)濟(jì)需水與生態(tài)環(huán)境需水成為水資源開(kāi)發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的矛盾焦點(diǎn)。因此,合理量化生態(tài)需水是西北水資源優(yōu)化配置亟待解決的問(wèn)題。

2 國(guó)內(nèi)外關(guān)于生態(tài)需水的研究概況

Covicgh[1](1993)強(qiáng)調(diào)了在水資源管理中要保證恢復(fù)和維持生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展所需的水量。Gleick[2](1996)明確給出基本生態(tài)需水(basic ecological water requirment)的概念框架,即提供一定質(zhì)量和一定數(shù)量的水給天然生境,以求最小化地改變天然生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程,并保護(hù)物種多樣性和生態(tài)整合性。湯奇成[3](1995)以新疆地區(qū)為背景,論述了生態(tài)環(huán)境用水的必要性,并界定了生態(tài)環(huán)境用水量的計(jì)算范圍,即生態(tài)環(huán)境用水一是指對(duì)一些重要的湖泊進(jìn)行補(bǔ)水,不主張對(duì)干旱區(qū)所有萎縮和干涸的湖泊一律進(jìn)行補(bǔ)水,如羅布泊、臺(tái)特馬湖等;二是人工造林及人工草場(chǎng)的用水量,以土地沙漠化的面積不再擴(kuò)大為原則。

關(guān)于生態(tài)需水的計(jì)算方法,Gleick建議水資源管理應(yīng)當(dāng)基于合適的模型,依據(jù)最新信息給出決策意見(jiàn)。Whipple[4]指出流域內(nèi)應(yīng)當(dāng)協(xié)調(diào)解決環(huán)境需水與國(guó)民經(jīng)濟(jì)需水的矛盾,并建議用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)分析和系統(tǒng)模擬。陳昌毓[5]從生態(tài)平衡的角度出發(fā),確定河西走廊各市、縣綠洲和農(nóng)田的生態(tài)需水量分別為400~500mm和450~650mm。

考慮生態(tài)因素的水資源管理模型比較典型的是SWAT[6](Soil and Water Assessment Tool),模型將流域劃分成于流域或網(wǎng)格單元,在每一個(gè)單元以水平衡方程偶合泥沙、面源污染物子模型,用控制結(jié)構(gòu)(command structure)或DEM高程模型實(shí)現(xiàn)水和污染物在網(wǎng)格單元之間的運(yùn)移方向,從而預(yù)測(cè)水、泥沙、農(nóng)業(yè)化學(xué)物質(zhì)在大型封閉流域的影響。另外,對(duì)生態(tài)需水的計(jì)算有一定的借鑒作用的水文模擬模型,比較有代表性的有SVAT[7]、VIC-2L[8]等。

3 植被生長(zhǎng)需水的區(qū)域分異規(guī)律及生態(tài)需水的概念和分類

3.1 植被生長(zhǎng)需水的區(qū)域分異規(guī)律

水是西北地區(qū)決定植被分布的關(guān)鍵因素,以地帶性理論與徑流形成原理分析植被生長(zhǎng)需水規(guī)律,可以認(rèn)為:①地帶性植被是靠降水中不形成徑流的水來(lái)維持生命,這部分水不受水資源開(kāi)發(fā)利用的影響。其中,荒漠植被,蓋度1%~25%(草原化荒漠區(qū)可達(dá)30%),分布在年降水小于200mm的地區(qū),降水幾乎不產(chǎn)流,因此地帶性荒漠植被生長(zhǎng)幾乎全部消耗每年不足200mm的降水;荒漠草原與典型草原植被,蓋度20%~60%,分布在年降水200~450mm的地區(qū),年徑流深5~50mm,而且位于高原,土層深厚,幾乎不形成地下徑流,因此地帶性荒漠草原與典型草原植被生長(zhǎng)需水為每年200~400mm;地帶性森林草原和森林植被,蓋度大于50%,分布區(qū)年降水大于450mm,森林能夠截留降水形成地下徑流,在本次研究的范圍內(nèi)地帶性森林需水大約每年400mm多,不會(huì)超過(guò)550mm。②非地帶性植被的生長(zhǎng)需水除當(dāng)?shù)亟邓酝膺€有徑流,這部分水受水資源開(kāi)發(fā)利用的影響。其中,荒漠區(qū)的非地帶性植被有喬木林、灌木林、草甸和沼澤,除鹽生荒漠草甸外,蓋度一般大于30%,植物生長(zhǎng)主要靠地下水支撐。地下水埋深小于2.5m的最適植物群落是濕生的蘆葦,埋深在2.5~3m的最適植物群落是以羅布麻、甘草為優(yōu)勢(shì)種的草甸植被,埋深在3~3.5m的適宜植物群落有胡楊林,在3.5~4m的適宜群落有檉柳,同時(shí)3~4m的埋深范圍也是以駱駝刺等植物為優(yōu)勢(shì)種的荒漠化草甸的適宜區(qū)?;哪菰偷湫筒菰瓍^(qū)的非地帶性植被主要是沼澤、草甸和喬木林,植被蓋度大于50%,靠當(dāng)?shù)亟邓蛷搅髦巍I植菰c森林區(qū)的非地帶植被有沼澤,需要足夠的徑流維持。

3.2 生態(tài)需求的概念與分類

生態(tài)需求是指為維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定,天然生態(tài)保護(hù)與人工生態(tài)建設(shè)所消耗的水量。這里需要補(bǔ)充,①對(duì)于沒(méi)有植物作為第一性生產(chǎn)力的系統(tǒng)需水,如河流沖沙、稀釋污染物、控制地面沉降等所需要的水,按照傳統(tǒng)定義并保持與環(huán)境容量概念一致,仍稱為環(huán)境需水。②生態(tài)需水指未來(lái)某時(shí)段內(nèi)所消耗的水量,研究現(xiàn)狀時(shí)稱為生態(tài)耗水。

生態(tài)需水的類型劃分,根據(jù)水源截然不同的形式分為可控生態(tài)需水和不可控生態(tài)需水。可控生態(tài)需水是指非地帶性植被所在系統(tǒng)天然生態(tài)保護(hù)與人工生態(tài)建設(shè)消耗的徑流量(可作為狹義生態(tài)需求),不可控生態(tài)需求是指地帶性植被所在系統(tǒng)天然生態(tài)保護(hù)與人工生態(tài)建設(shè)消耗不形成徑流的降水量。從生態(tài)系統(tǒng)形成原動(dòng)力的不同又分為天然生態(tài)需水和人工生態(tài)需水兩大類,天然生態(tài)需水是指基本不受人工作用的生態(tài)所消耗水量,包括天然水域和植被需水;人工生態(tài)需水是指由人工直接或間接作用維持的生態(tài)所消耗水量,包括用于放牧和防風(fēng)的人工林草所需水量、維持城市景觀所需水量、農(nóng)業(yè)灌溉抬高水位支撐的生態(tài)需水量以及水土保持造林種草所需水量等。生態(tài)需水的分類見(jiàn)表1。

4 基于遙感與GIS技術(shù)的區(qū)域生態(tài)需求計(jì)算方法

4.1 利用遙感和GIS技術(shù)進(jìn)行生態(tài)分區(qū)

為了能在空間上反映出生態(tài)需水的分異規(guī)律,有必要從區(qū)域自然地理范圍反映氣候因素(溫度和降水)作用下的西北生態(tài)本底;從一定尺度的生態(tài)系統(tǒng)反映非氣候性水文因素(徑流)和人類活動(dòng)改變了的水文因素對(duì)生態(tài)的作用;再?gòu)耐恋乩脝卧患?jí)的范圍反映不同水分條件對(duì)生態(tài)影響的性質(zhì)和程度。為了統(tǒng)一并且代表研究方向的性質(zhì),稱之為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)生態(tài)分區(qū)。

一級(jí)生態(tài)分區(qū)是以區(qū)域自然地理的主導(dǎo)分異因素來(lái)反映地帶性規(guī)律,包括山區(qū)、平原或高原荒漠區(qū)、平原荒漠草原和典型草原區(qū)、平原森林草原和森林區(qū)。分區(qū)界線的確定依據(jù)反映地貌的高程等值線和反映地帶性植被分異特征的年降水等值錢。分區(qū)所用的背景資料是1∶100萬(wàn)數(shù)字高程圖和多年平均降水等值線圖。利用GIS技術(shù)將底圖通過(guò)投影轉(zhuǎn)換、編輯來(lái)實(shí)現(xiàn)分區(qū),見(jiàn)圖1。

二級(jí)生態(tài)分區(qū)是在一級(jí)生態(tài)分區(qū)的基礎(chǔ)上,展示徑流和人類作用下的生態(tài)景觀。分區(qū)類型見(jiàn)表2。分區(qū)圖的實(shí)現(xiàn)是從土地利用圖進(jìn)行綜合信息來(lái)完成的。這樣做的必要性是土地利用圖不能反應(yīng)生態(tài)需水的分異規(guī)律。利用GIS技術(shù),從1∶10萬(wàn)的土地利用數(shù)字地圖中分別提取反映“人類活動(dòng)”和“徑流作用”因素的土地利用類型,根據(jù)其輪廓趨勢(shì)作圖,然后根據(jù)“人類活動(dòng)”區(qū)、“徑流作用”區(qū)以及“一級(jí)生態(tài)分區(qū)”的隸屬關(guān)系,用疊加分析(overly)來(lái)實(shí)現(xiàn),見(jiàn)圖2。

三級(jí)生態(tài)分區(qū)是以土地利用單元反映群落水平的生態(tài)景觀,分為耕地(水田、旱地)、林地(有林地、灌木林、疏林地、其他林地)、草地(高覆蓋度草地、中覆蓋度草地、低覆蓋度草地)、水域(河渠、湖泊、水庫(kù)坑塘、永久性冰川雪地、灘涂、灘地)、城鎮(zhèn)工礦居民用地(城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)、其他建設(shè)用地)、未利用土地(沙地、戈壁、鹽堿地、沼澤地、裸土地、裸巖石礫地、其他)6個(gè)一級(jí)類型和25個(gè)二級(jí)類型。土地利用圖,是以90年代的TM遙感影像為基礎(chǔ)資料,由中科院地理所于“95攻關(guān)重中之重項(xiàng)目”完成,比例為

1∶10萬(wàn)(見(jiàn)圖3)。三級(jí)生態(tài)分區(qū)就是應(yīng)用該土地利用圖與二級(jí)生態(tài)分區(qū)圖疊加分析形成。

4.2 生態(tài)分區(qū)與水資源分區(qū)的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系

水是生態(tài)系統(tǒng)中重要的環(huán)境因子,生態(tài)與水資源是同一空間存在的兩個(gè)層面,二者相互作用、相互影響。

生態(tài)與水資源的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系可以通過(guò)生態(tài)分區(qū)與水資源分區(qū)的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系逐級(jí)分析(見(jiàn)圖4)。

生態(tài)一級(jí)分區(qū)與水資源分區(qū)的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系,可以反映出流域的生態(tài)本底,即流域所處的地帶性植被類型,如塔里木河流域的生態(tài)本底是荒漠,伊犁河流域的生態(tài)本底是草原。了解流域的生態(tài)本底,對(duì)流域生態(tài)的總體情況有一總的概念,不會(huì)盲目希望未來(lái)總體的生態(tài)情況發(fā)生根本性的改變。同時(shí)對(duì)于不同的生態(tài)本底,水資源開(kāi)發(fā)利用考慮的生態(tài)問(wèn)題有所側(cè)重,比如在塔里木河流域,考慮比較多的是河湖萎縮和植被退化,當(dāng)然也包括次生鹽漬化,而在伊犁河流域,更多關(guān)心的是次生鹽漬化或水污染。

生態(tài)二級(jí)分區(qū)與水資源分區(qū)的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系,可以反映出徑流和人類活動(dòng)對(duì)本底生態(tài)的改變。其中徑流的存在才使荒漠的本底上有綠洲,使典型草原和荒漠草原的本底上才有建群種不是針茅類的草甸和森林。有人類的作用才有改變了自然生態(tài)結(jié)構(gòu)的農(nóng)田等人工生態(tài)。正是在這一級(jí)上的對(duì)應(yīng)關(guān)系,才可以明確水資源開(kāi)發(fā)利用對(duì)生態(tài)的影響范圍,以及改變土地利用結(jié)構(gòu)對(duì)徑流的影響范圍。

生態(tài)的三級(jí)分區(qū)與地下水埋深的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系,可以反映出在徑流的作用區(qū)中不同地下水埋深支撐不同的群落類型或同一群落的不同狀態(tài),從而預(yù)測(cè)水資源開(kāi)發(fā)利用對(duì)生物群落的改變。在這一級(jí)上的對(duì)應(yīng)關(guān)系為流域規(guī)劃、生態(tài)恢復(fù)等比較具體的管理工作奠定基礎(chǔ)。

4.3 基于生態(tài)分區(qū)和流域水循環(huán)的區(qū)域生態(tài)需水計(jì)算

4.3.1 生態(tài)分區(qū)與水資源分區(qū)疊加分析確定流域各級(jí)生態(tài)分區(qū)的面積

通過(guò)疊加分析確定流域每一塊土地面積及其隸屬的生態(tài)分區(qū),從而確定其生態(tài)需水類型。生態(tài)分區(qū)與生態(tài)需水類型的關(guān)系見(jiàn)表3。

4.3.2 從潛水蒸發(fā)和生物生產(chǎn)量確定生態(tài)耗水標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于單純靠降水支撐的地帶性植被,不可控生態(tài)耗(需)水用生物生產(chǎn)量及其水分利用率來(lái)確定;對(duì)于由降水和徑流共同支撐的非地帶性植被,其可控生態(tài)耗(需)水通過(guò)計(jì)算不同植被類型對(duì)應(yīng)的潛水蒸發(fā)量來(lái)確定,不可控生態(tài)耗(需)水計(jì)算所在地區(qū)的降水直接利用量。

4.3.3 基于流域降水平衡和水資源平衡分析計(jì)算生態(tài)需水

降水平衡分析是以流域?yàn)閱挝谎芯坎豢煽厣鷳B(tài)耗水(外流區(qū)包括經(jīng)濟(jì))與水資源的對(duì)比關(guān)系。水資源平衡分析是以流域?yàn)閱卧芯靠煽厣鷳B(tài)耗水與國(guó)民經(jīng)濟(jì)耗水的對(duì)比關(guān)系。通過(guò)平衡分析不僅可以校正生態(tài)需水的計(jì)算結(jié)果,更重要的是從降水平衡分析可以直接計(jì)算出山丘區(qū)生態(tài)建設(shè)用水對(duì)水資源總量的影響;從水資源平衡可以協(xié)調(diào)生態(tài)需水與國(guó)民經(jīng)濟(jì)用水矛盾,以此調(diào)整生態(tài)保護(hù)、生態(tài)建設(shè)或國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模。

5 面向可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)保護(hù)與生態(tài)建設(shè)模式探討

《環(huán)境與發(fā)展的里約熱內(nèi)盧宣言》和《21世紀(jì)議程》使人類對(duì)解決生態(tài)環(huán)境問(wèn)題策略的認(rèn)識(shí)從消極的環(huán)境保護(hù)發(fā)展到積極的生態(tài)建設(shè)。人類在強(qiáng)調(diào)保護(hù)生命資源對(duì)人類生存作用的同時(shí),也鼓勵(lì)“依據(jù)生態(tài)控制原理調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)部不合理的生態(tài)關(guān)系,提高系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力,在外部投入有限的情況下通過(guò)各種技術(shù)的、行政的和行為誘導(dǎo)的手段去實(shí)現(xiàn)因地制宜的持續(xù)發(fā)展[15]”。這一可持續(xù)發(fā)展的思想給出了處理受損生態(tài)系統(tǒng)或天然生態(tài)系統(tǒng)不合理部分的指導(dǎo)原則??梢愿鶕?jù)生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀特征采取不同的管理對(duì)策,或恢復(fù)或改建或重建。

根據(jù)西北地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn),對(duì)可持續(xù)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與生態(tài)建設(shè)模式有這樣幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):①關(guān)于內(nèi)陸區(qū)天然水面的保護(hù)與恢復(fù),以不影響湖區(qū)濕生植被以及以此為棲息地的鳥(niǎo)類、動(dòng)物的穩(wěn)定性為目標(biāo)。不主張恢復(fù)已經(jīng)徹底破壞的水域。③關(guān)于內(nèi)陸區(qū)的植被建設(shè),以恢復(fù)天然喬灌木為主。③關(guān)于人工綠洲區(qū)的生態(tài)格局,應(yīng)當(dāng)實(shí)行集約化管理,保證小而精的人工綠洲消耗必要的水分發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。④關(guān)于內(nèi)陸區(qū)地帶性植被的恢復(fù),應(yīng)嚴(yán)禁樵采等破壞活動(dòng),保證地帶性荒漠植被的良性發(fā)展。⑤關(guān)于黃土高原的植被建設(shè),實(shí)行小流域水土保持綜合治理。⑥關(guān)于水環(huán)境污染,以水環(huán)境容量為約束,依法管理。⑦關(guān)于鹽堿化防治,大力推廣節(jié)水措施,防治大引漫灌等不合理用水。

6 西北重點(diǎn)地區(qū)生態(tài)需水

通過(guò)以上方法比較準(zhǔn)確地計(jì)算西北現(xiàn)狀的生態(tài)耗水,依據(jù)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)模式確定生態(tài)保護(hù)目標(biāo)與生態(tài)建設(shè)規(guī)模,在此基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)未來(lái)近中期的生態(tài)需水。

西北地區(qū)的不可控生態(tài)活水主要是在黃河流域,以《全國(guó)生態(tài)環(huán)境建設(shè)規(guī)劃》為生態(tài)建設(shè)的戰(zhàn)略目標(biāo),黃河流域不可控生態(tài)需水增加42億m3。

西北重點(diǎn)地區(qū)的可控生態(tài)需水(簡(jiǎn)稱生態(tài)需水)如下:

新疆現(xiàn)狀生態(tài)耗水392億m3,其中天然生態(tài)耗水293億m3,人工作用區(qū)灌溉抬高水位間接支撐的生態(tài)耗水99億m3。2020年天然生態(tài)總需水294億m3,總量與現(xiàn)狀接近。

河西走廊的疏勒河流域現(xiàn)狀生態(tài)耗水10億m3,其中天然生態(tài)耗水8.2億m3,2020年土地開(kāi)發(fā)侵占天然綠洲或過(guò)度帶50萬(wàn)畝,天然生態(tài)需水7.8億m3,天然生態(tài)沒(méi)有太大變化;黑河流域現(xiàn)狀生態(tài)總耗水19億m3,其中天然生態(tài)需水13億m3,2020年開(kāi)發(fā)土地非常有限,而且只在人工區(qū)內(nèi)部,同時(shí)中低產(chǎn)田改造可節(jié)約人工區(qū)內(nèi)部鹽堿地耗水,增加大然生態(tài)的需水,預(yù)測(cè)天然生態(tài)需水14億m3,使下游天然生態(tài)稍有改善;石羊河流域現(xiàn)狀生態(tài)總耗水3.2億m3,其中天然生態(tài)耗水1.4億m3,2020年因從外流域引水,部分可供天然生態(tài)重建需水,預(yù)測(cè)天然生態(tài)需水3.6億m3,比現(xiàn)狀增加2.2億m3,這將使下游民勤的生態(tài)重建有較充足的水源。

柴達(dá)木盆地自然環(huán)境惡劣,柴達(dá)木盆地現(xiàn)狀生態(tài)總耗水46億m3,其中天然生態(tài)耗水45.5億m3,未來(lái)仍然維持盆地的生態(tài)平衡,天然生態(tài)需水基本不變。

寧夏水資源管理可控的生態(tài)現(xiàn)狀總耗水10.6億m3,其中天然生態(tài)耗水2.5億m3。陜西靠水資源支撐的天然濕地等生態(tài)景觀面積很小,生態(tài)需水非常有限。

7 討論

西北地區(qū)生態(tài)需水研究是西北水資源合理配置與生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究的核心問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外對(duì)生態(tài)需水的研究都是剛剛起步。

本文基于植被生長(zhǎng)需水的區(qū)域分異規(guī)律、用遙感和GIS技術(shù)進(jìn)行生態(tài)分區(qū)、遵循水循環(huán)(水平衡)的生態(tài)需水計(jì)算方法,原理簡(jiǎn)單明確,受資料限制程度小,,不失為計(jì)算區(qū)域生態(tài)需水的有效方法。同時(shí)基于水循環(huán)的計(jì)算方法,使流域內(nèi)降水分配、水資源的分配和轉(zhuǎn)化都有一定的量化概念。但是該方法沒(méi)有模擬地下水位的變化,使預(yù)測(cè)可控生態(tài)需水的精度受影響;而且沒(méi)有進(jìn)行地表水文模擬,使生態(tài)建設(shè)不可控生態(tài)需水的增加量不能精確預(yù)測(cè)。為了實(shí)現(xiàn)水土一體化管理,建議將采用模型進(jìn)一步完善生態(tài)需水的計(jì)算方法。

本文將生態(tài)需水的概念界定為:為維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定,天然生態(tài)保護(hù)與人工生態(tài)建設(shè)所消耗的水量。強(qiáng)調(diào)天然生態(tài)保護(hù)旨在排除天然生態(tài)中不合理的部分(如耗水的天然鹽堿地等),強(qiáng)調(diào)人工生態(tài)建設(shè)是為了從人工生態(tài)中排除直接與經(jīng)濟(jì)有關(guān)的需水。將生態(tài)需水的“水”范圍界定在“降水”的尺度主要是考慮到土地利用變化對(duì)徑流的形成影響比較大。

篇9

從遠(yuǎn)古時(shí)代起,能夠呼風(fēng)喚雨就一直是人類社會(huì)的夢(mèng)想。東方龍王的傳說(shuō)、西方宗教的祈禱、美洲的原始祭祀,人類一直為了追求農(nóng)業(yè)的豐收和自然的和諧而努力。直到1946年,美國(guó)通用電氣公司的科學(xué)家文森特•謝福(Vincent Schaefer)與歐文•朗繆爾(Irving Langmuir),因?yàn)榕既坏脑虬l(fā)明了采用干冰人工降雨的方法,此后他的同事伯納德•馮內(nèi)古特(Bernard Vonnegut,小說(shuō)家柯特•馮內(nèi)古特的兄弟)又發(fā)明了使用碘化銀人工降雨的方法。幾十年來(lái),人工降雨技術(shù)趨于成熟,在云中撒播催化劑實(shí)施人工降雨的方法沿用至今,古代祖先耕云播雨的傳說(shuō)成為現(xiàn)實(shí)。

激光也能產(chǎn)生凝結(jié)核

人工降雨的核心是通過(guò)人工播撒催化劑(如碘化銀)形成凝結(jié)核,促使水蒸氣凝結(jié),形成微小的水滴,當(dāng)水滴足夠大的時(shí)候形成降水。但不能自然降水的云所能供應(yīng)的水分較少,人工催化的經(jīng)濟(jì)價(jià)值有限,而且也需要一定的自然條件。自然降水過(guò)程和人工催化過(guò)程依然存有很多難于解決的問(wèn)題,能否采用其他方式形成凝結(jié)核呢?瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的杰羅姆•卡斯帕倫(JéromeKasparian)所在的研究小組使用了激光來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

卡斯帕倫和他的小組成員在實(shí)驗(yàn)室里向一個(gè)濕度很大、溫度在-24℃的房間里發(fā)射極短的紅外激光脈沖。在激光軌跡上可以看到線狀云的形成,關(guān)掉激光后對(duì)這個(gè)房間里的空氣進(jìn)行分析,結(jié)果顯示它內(nèi)部的濃縮水珠總量增加了將近一半,而云團(tuán)里的濃縮水總量增加了將近100倍。

該科研小組在秋季集中向60米的柏林上空發(fā)射激光脈沖時(shí),雖然用裸眼什么也看不到,但是氣象激光雷達(dá)利用激光監(jiān)測(cè)大氣里的光散射情況,發(fā)現(xiàn)當(dāng)他們發(fā)射激光時(shí),空氣里的水珠密度和大小都提高了。該科研小組計(jì)劃采用不同波長(zhǎng)的激光器、改變激光光束直徑和發(fā)散角、不同的激光脈沖時(shí)間來(lái)獲得最佳的激光降雨方案,雖然目前還沒(méi)有形成真正的激光降雨,科學(xué)家相信,未來(lái)向天空掃射激光,就能夠在一個(gè)較廣闊的范圍內(nèi)創(chuàng)造凝結(jié)物,最終形成大范圍的降水。

激光預(yù)報(bào)降雨已獲得成功

也有科學(xué)家對(duì)此有不同意見(jiàn),以色列耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)的大氣學(xué)家丹尼爾•羅斯菲德表示,在濕度很大溫度較低的情況下,這種在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的試驗(yàn),在大氣里不會(huì)產(chǎn)生相同的結(jié)果。他說(shuō):“進(jìn)行的這種實(shí)驗(yàn)與自然云團(tuán)沒(méi)有任何關(guān)聯(lián)?!钡ㄋ古羵愋〗M宣稱向含有水蒸氣的實(shí)驗(yàn)裝置中發(fā)射這種激光,可以馬上觀察到直徑約50微米的水滴形成,這些小水滴還會(huì)進(jìn)一步合并為直徑約80微米的大水滴。戶外實(shí)驗(yàn)也顯示,在空氣濕度較高的情況下,發(fā)射這種激光可以促使空氣中水滴的形成。

激光在降雨預(yù)報(bào)中的應(yīng)用已經(jīng)有成功案例,受海洋氣候影響的歐洲大陸,傳統(tǒng)的方法很難對(duì)氣候做出準(zhǔn)確預(yù)報(bào),德國(guó)與法國(guó)科學(xué)家進(jìn)行合作研究,利用激光測(cè)量大氣中水蒸氣的飽和程度,以對(duì)局部地區(qū)的降雨做出準(zhǔn)確預(yù)報(bào)。這一原理和激光降雨的原理一樣,科學(xué)家們首先向空中發(fā)射一束高頻高能的激光,激光脈沖穿過(guò)大氣形成獨(dú)特的凝結(jié)核,而后利用另外一束激光對(duì)凝結(jié)核上聚集水分的情況進(jìn)行觀察,借此測(cè)量空氣中的水蒸氣飽和度,并最終對(duì)該地區(qū)的降雨做出預(yù)報(bào)。

關(guān)鍵在秒激光器

不論是利用激光預(yù)報(bào)降雨還是希望能夠?qū)崿F(xiàn)大面積的激光降雨,其中最關(guān)鍵的是高頻的脈沖激光器,這就是近幾年出現(xiàn)的飛秒激光器。飛秒激光是人類目前所能獲得最短脈沖的技術(shù)手段,飛秒激光是一種以脈沖形式運(yùn)轉(zhuǎn)的激光,持續(xù)時(shí)間非常短,只有幾個(gè)飛秒,1飛秒是10-15秒,也就是1/1000萬(wàn)億秒,它比利用電子學(xué)方法所獲得的最短脈沖要短幾千倍。

飛秒激光具有非常高的瞬時(shí)功率,可達(dá)到百萬(wàn)億瓦,比目前全世界發(fā)電總功率還要多出百倍。它能聚焦到比頭發(fā)的直徑還小的空間區(qū)域,使電磁場(chǎng)的強(qiáng)度比原子核對(duì)其周圍電子的作用力還要高數(shù)倍。因此,物質(zhì)在高強(qiáng)度飛秒激光的作用下會(huì)出現(xiàn)非常奇特的現(xiàn)象:氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)的物質(zhì)瞬間變成等離子體,這種等離子體可以輻射出各種波長(zhǎng)的射線的激光,離子化過(guò)程將改變激光束橫截面上電荷的分布。激光穿過(guò)大氣后這些微粒相互作用、交替變化的過(guò)程,使得這些離子化的空氣分子在最終達(dá)到穩(wěn)定態(tài)后會(huì)生成天然的凝結(jié)核,促使水蒸氣凝結(jié)為水滴。

比傳統(tǒng)降雨手段更美好

傳統(tǒng)的人工降雨需要向云中撒播催化劑,如鹽粉、干冰或碘化銀等,這些催化劑本身會(huì)有一定的環(huán)境污染,制作和包裝這些催化劑成為適合播撒的狀態(tài)也需要消耗大量的能源和材料,撒播催化劑的方法有飛機(jī)在云中撒播;用高射炮或火箭,將碘化銀炮彈射入云中爆炸;在地面燃燒碘化銀焰劑等,這些播撒方法需要的設(shè)備和耗材都較多,十分不便。

激光降雨改變氣體分子狀態(tài)時(shí)間非常短,能夠更有效的快速形成降雨所需的凝結(jié)核。激光器消耗的能源只有電能,不會(huì)產(chǎn)生任何環(huán)境污染,而且只需要將激光器機(jī)載或是車載,便可以移動(dòng)到任何需要的地方進(jìn)行人工降雨??雌饋?lái)激光降雨是一件挺美好的事情。

實(shí)現(xiàn)還有待時(shí)日

目前飛秒激光器的價(jià)格比較昂貴,激光降雨技術(shù)的理論和技術(shù)方法也處于探索和試驗(yàn)研究階段,激光降雨技術(shù)的成熟還需要相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。

除了價(jià)格因素之外,激光在大氣中的傳輸和如何對(duì)大范圍的氣體分子發(fā)生作用是激光降雨面臨的兩大難題。雨云一般都離地面較遠(yuǎn),激光在大氣中傳輸?shù)墓β蕮p耗是非常大的,所以如何有效的傳輸激光,使脈沖激光能量集中于雨云處的氣體分子而發(fā)生作用,是需要解決的難題之一。

此外激光的光束較細(xì),能量集中,單束激光影響的范圍非常小,即使采用激光掃射的方式來(lái)發(fā)射激光,也和發(fā)生降雨需要影響到的空間范圍相差巨大,如何使非常小的激光對(duì)大范圍的大氣空間分子發(fā)生作用,是又一個(gè)技術(shù)難題。

篇10

關(guān)鍵詞:市政道路施工;明溝排水;人工降低地下水位

在市政道路的施工過(guò)程中,往往需要開(kāi)挖基坑,這時(shí),地下水就會(huì)匯入基坑或基槽之中,此外,如果下雨,地表水也會(huì)流到基坑內(nèi)。做好排水工作是確保施工的正常運(yùn)行并防止發(fā)生邊坡坍塌與地基承載力下降的重要保證。所以,市政道路施工前,施工單位要特別重視排水系統(tǒng),需要在施工前就做好路基兩側(cè)的排水系統(tǒng)的工作,確保在施工期間,路基內(nèi)能暢通的排出,從而保證路基的地基工作面或者是路基的填筑表面免遭雨水浸泡。一般來(lái)說(shuō),道路施工過(guò)程中積水排出的方法主要分為明溝排水與人工降低地下水水位這兩種。

一 明溝排水

明溝排水指的是在基坑或者溝槽的開(kāi)挖過(guò)程中,在其四周構(gòu)筑地堤截水,或是在基坑內(nèi)部的四周或者低洼處進(jìn)行排水溝的開(kāi)挖,從而將地面水或者地下水匯集在集水井之內(nèi),最后用水泵抽走的方式。明溝排水又可以分為地面截水和坑內(nèi)排水兩個(gè)方法。

1.地面截水

為了能夠有效的排出地表水以及雨水,市政道路的施工過(guò)程中可采用筑堤截水的方式。沿著迎水的位置把挖出的土壤建造成0.6m到0.9m的堤壩。采用自然形成的溝道進(jìn)行排水,并需要快速及時(shí)的對(duì)溝道進(jìn)行疏通護(hù)理。若道路施工的位置并沒(méi)有此類天然的溝道,就需要在施工區(qū)域的周圍挖出排水溝,從而對(duì)地面水進(jìn)行攔截。此外,道路施工過(guò)程中,必須確保排水溝與建筑物間的距離處于安全范圍之內(nèi)。

2.坑內(nèi)排水

坑內(nèi)排水的方式適合挖掘水量比較少或者基礎(chǔ)比較淺的基坑與溝槽。若是挖掘施工的過(guò)程中出現(xiàn)有地表水和地下水的情況,就需要在工程施工的同時(shí)挖掘集水井,此時(shí)還需要在四周挖掘出排水溝,目的是為了把水流引到集水井之內(nèi)。最后再通過(guò)使用水泵的方式將水排出。需要注意的是,把排水溝設(shè)置在坑底的迎水位置,確保其與坡腳之間的距離大于或等于0.6m。坡度與排水溝斷面尺寸會(huì)對(duì)排水溝的排水量產(chǎn)生一定的影響,為了確保排水量能達(dá)到最理想的狀態(tài),斷面的面積一般需要大于或等于0.09m2,并且坡度一般保持在1%到5%。綜合地下水總量與水泵的性能,集水井需要設(shè)置在間隔30m到40m的位置,并且集水井的直徑需要大于等于0.9m,此外,隨著挖土的深度的增加,集水井的深度也需要相應(yīng)的增加,而且在排水溝和抽水泵較低的地方安裝進(jìn)水閥。

二 人工降低地下水位

人工降低地下水位指的是溝槽或者基坑在開(kāi)挖之前,需要預(yù)先在基坑四周埋設(shè)一定量的井點(diǎn)管,使用抽水設(shè)備把地下水的水位降低到基坑的地面以下,從而形成干槽施工的有利條件。根據(jù)不同的條件,需要采取不同的應(yīng)對(duì)方式,一般來(lái)說(shuō),人工降低地下水位的方式包括輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井井點(diǎn)以及深井井點(diǎn)五類。

1.輕型井點(diǎn)

一般來(lái)說(shuō),粗砂土層、中砂土層以及細(xì)砂土層中,適于使用輕型井點(diǎn),這是利用真空原理的作用將地下水位降低。輕型井點(diǎn)的主要設(shè)備組成包括以下幾個(gè)部分:抽水設(shè)施、井點(diǎn)管、集水管以及濾管等。

2.噴射井點(diǎn)

市政道路施工中,假如基坑的深度比較大時(shí),此時(shí)降水的深度需要大于或等于7cm,為了經(jīng)濟(jì)性特征的提高,需要使用噴射井點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō),噴射井點(diǎn)十分適用于滲透系數(shù)水平在2m到50m的淤泥,通過(guò)噴射井點(diǎn)的使用,積水的水位降低水平在9m到21m之間。噴射井點(diǎn)借助射流效應(yīng),把地下水抽至地面。在埋設(shè)噴射點(diǎn)時(shí),需要利用壓縮空氣或加水等的方式排出淤泥。另外,假如套管內(nèi)的含泥量低于5%時(shí),就需要先進(jìn)行灌砂,然后再拔套管。

3.電滲井點(diǎn)

利用重力或者真空作用的輕型井點(diǎn)在滲透系數(shù)低于0.1m/d的淤泥、粉土以及粘土等的土質(zhì)中效果很差。這時(shí)就需要使用電滲井點(diǎn)的方法進(jìn)行排水,這種方法往往和輕型井點(diǎn)或者噴射井點(diǎn)結(jié)合起來(lái)使用。電滲井點(diǎn)利用井點(diǎn)管(包括輕型井點(diǎn)管或者噴射井點(diǎn)管)作為陰極,沿著基坑的進(jìn)行布置,并利用直徑為50mm到75mm的鋼管或者直徑為25mm以上的鋼筋為陽(yáng)極。根據(jù)選用類型的不同,降水的深度也會(huì)不一樣。在降水的深度低于8m時(shí),一般使用輕型井點(diǎn)與電滲井點(diǎn)結(jié)合;而降水深度高于8m時(shí),就需要使用噴射井點(diǎn)與電滲井點(diǎn)相結(jié)合的方式。

4.管井井點(diǎn)

管井井點(diǎn)適用于地下水和滲透系數(shù)豐富的粗砂與中砂等土層中。管井井點(diǎn)的降水量較深,排水量十分大,所以可以于基坑內(nèi)直線鋪設(shè)。在套管方式的選擇上,基坑和井的中心之間的距離需要大于4m,還要根據(jù)滲透系數(shù)、降水的面積和深度等多種指標(biāo)決定埋設(shè)管徑的深度與間距,一般來(lái)說(shuō),深埋的最大深度為12m,間距的最大水平11m至52m之間。

5.深井井點(diǎn)

深井井點(diǎn)適于使用在砂類土質(zhì)中,此類地區(qū)一般具有降水深且涌水量大的特征,降水深度約為60m。開(kāi)挖井點(diǎn)時(shí),需要在基坑四周每間隔20m到35m的位置進(jìn)行井點(diǎn)的設(shè)置。深井井點(diǎn)的主要施工順序:施工準(zhǔn)備、準(zhǔn)確鉆孔、安裝井管、回填濾料、洗井、安裝泵機(jī)、抽水試驗(yàn)、工作。

三 總結(jié)

眾所周知,市政道路的施工過(guò)程中,急需解決的一個(gè)問(wèn)題就是排水問(wèn)題,這個(gè)問(wèn)題是市政的工作人員必須重點(diǎn)關(guān)注的。在市政道路施工之前,首要的工作就是制定排水和降水的方案,這個(gè)方案必須根據(jù)氣象資料、水文、工程地址、施工工期以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境來(lái)制定。施工的過(guò)程中,應(yīng)該及時(shí)對(duì)排水設(shè)施進(jìn)行維修、清理,從而保證排水的通暢。一般來(lái)說(shuō),在市政道路進(jìn)行施工的過(guò)程中,對(duì)于路基及其周圍積水的排出措施,主要分為明溝排水以及人工降低地下水水位這兩種方式。但是這兩種方法也有其適用條件,所以這就要求施工中的操作人員考慮施工過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,采取自由排水與組織排水相結(jié)合的方法,降路基被雨水浸泡等不良情況的發(fā)生頻率。只有這樣才能提高工程的施工質(zhì)量,縮短工期,使工程早日完成,交付使用,從而避免施工影響城市交通,方便市民通行。

參考文獻(xiàn)

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