人工降水的原理范文

导语：如何才能写好一篇人工降水的原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

各省、自治区、直辖市、计划单列市财政厅（局）、地方税务局，新疆生产建设兵团财务局：

近来，部分地区财税部门来函反映，一些企业和单位通过组织境内外免费培训班、研讨会、工作考察等形式奖励营销业绩突出人员的现象比较普遍，要求国家对此类奖励如何征收个人所得税政策问题予以进一步明确。经研究，现就企业和单位以免费培训班、研讨会、工作考察等形式提供个人营销业绩奖励有关个人所得税政策明确如下：

按照我国现行个人所得税法律法规有关规定，对商品营销活动中，企业和单位对营销业绩突出人员以培训班、研讨会、工作考察等名义组织旅游活动，通过免收差旅费、旅游费对个人实行的营销业绩奖励（包括实物、有价证券等），应根据所发生费用全额计入营销人员应税所得，依法征收个人所得税，并由提供上述费用的企业和单位代扣代缴。其中，对企业雇员享受的此类奖励，应与当期的工资薪金合并，按照“工资、薪金所得”项目征收个人所得税；对其他人员享受的此类奖励，应作为当期的劳务收入，按照“劳务报酬所得”项目征收个人所得税。

上述规定自文发之日起执行。

 

篇2

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3

关键词：新型自动站 大型蒸发器 自动测量 误差分析

中图分类号：P412.11 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（c）-0048-01

随着气象综合观测系统建设快速发展，全国地面气象观测站已经全部完成自动气象站的建设。2014年1月起，新型自动站正式投入运行，取消了人工观测，蒸发传感器由超声波传感器和不锈钢圆筒架组成。根据超声波测距原理，选用高精度超声波探头，对标准蒸发器内水面高度变化进行检测，转换成电信号输出。并且配置了PT-100温度校准部分，以保证在使用温度范围内的测量精度。通过超声波测距，连续采集到每分钟当前蒸发水位，当前后蒸发水位发生变化时，结合有降水现象时采集到的分钟降水量，综合计算出分钟蒸发量，并累计小时蒸发量和日蒸发量。

随着新型自动站投入业务试运行，各项仪器已经投入使用。其中蒸发传感器采用连通器原理和超声波测距原理，由测量探头、测量筒、蒸发桶、连通器、水圈、小百叶箱等组成。测量探头通过检测测量筒内超声波脉冲发射和返回的时间差来测量水位变化情况并转换成电信号输出。经过几个月的试运行，新型自动站大型蒸发器自动测量的蒸发量与人工实测值相比较，数值很接近，但是在有的降水天气和大风天气时，自动测量的蒸发量会出现偏大的情况。通过记录一段时间内每天蒸发量的自动测量值、人工测量值、风速、天气现象等，用人工观测的蒸发量作为参考值，观察和分析自动测量的蒸发量产生差值的原因，寻找可行的方法减小这些差值的产生，使新型自动站大型蒸发器自动测量的蒸发量更加的准确。

完整记录了2013年10月至2014年6月的每天大型蒸发量的人工实测值和自动测量值以及当日的总降水量，挑取大型蒸发量人工实测值和自动测量值的差值大于0.5，具有代表性的数天，详细记录当日每小时的蒸发量、每小时的降水量、小时内的最大风速。从记录中，可以看出在人工测量与自动测量差值较大的几天当中，好几天出现了风速较大并且持续时间较长的情况。根据以前人工观测的经验，在风速较大的情况下，蒸发量也会变大，但是10月2日12时至19时、10月15日04时至20时、11月10日04时至15时、11月24日13时至20时，这几段时间反应出大风天气对大型蒸发自动测量值造成明显的偏大。在另外的几天中也可以看出，能产生较大偏差的情况，除了出现在风速较大的时段，还出现在有连续的降水现象的同时。明显的就是2014年1～2月份的几天，基本出现全天连续性降水，按照以前的经验，如果出现全天连续降水，蒸发量一般都很小（以前在降水强度大的时候，大型蒸发器会采取加盖措施）。

在气温比较低的时期，大型蒸发器由于水面产生结冰，在结冰融化的时候，也会产生较大的测量误差。这是由于在气温低的时候，水面结冰致使测量水位失真，长时间水位也不会变化，测量值就变为0。而在气温上升的时候，水面结冰开始融化，又会导致蒸发测量水位发生跃变，从而使测量值产生较大的误差。

根据统计数据分析结果，在有大风天气和强降水天气现象时，到现场进行观查，通过数据的详细记录、现场的观察等方法，研究降水天气时，是风速大造成的，还是降水的直接影响。经过多次现场观查研究，总结出以下结论。

（1）强降水、强风时蒸发器内水面晃动比较厉害，虽然不会对总的蒸发水位产生影响，但是有可能会对分钟当前水位的测量产生影响，从而导致蒸发测量值偏大。

（2）强降水、强风使蒸发器内的水溅出，致使测量值偏大。

大风对蒸发自动测量的影响。当大风天气的时候，会造成水面晃动，形成虚假的蒸发量。新型自动站的大型蒸发器在设计时已经考虑了这个因素，所以通过连通器将蒸发桶与测量筒连接在一起，测量探头和测量筒安装在小百叶箱里面，这样就大大降低了大风天气造成的影响。在试运行的过程中，发现并不能将这些影响完全消除。

强降水对蒸发自动测量的影响。在已有的数据记录中，在强降水天气的时候，也容易出现蒸发量偏大的情况。一般在强降水过程中总是伴随着大风天气现象，既有大风对蒸发测量值造成影响，同时强降水、强风也会使蒸发器内的水溅出，致使测量值偏大。

其他原因也会造成大型蒸发自动测量值产生误差。

（1）大型蒸发器专用雨量筒与大型蒸发器本身安装的位置不同，口径不同，这会造成在降水过程中雨量采集的不一致，容易造成误差。

（2）在冬季气温较低的情况下，大型蒸发器内有部分水面或者全部结冰，也会影响大型蒸发器自动测量值。

（3）大型蒸发器本身的原因，测量筒测距探头安装检定校准很关键。蒸发器内水位高度过浅或过高、水圈内的水面过浅或过高都会对测量产生影响。蒸发器和连通管的渗漏也会对自动测量值产生影响。大型蒸发器要保持清洁，异物堵塞连通管也会对自动测量值产生影响。

参考文献

[1] 刘智敏，刘凤.合成标准不确定度与展伸不确定度的表示[J].计量技术，1995（11）：40-41.

篇4

关键词：天然气管道工程;泥水平衡顶管技术;应用策略

1泥水平衡顶管技术的原理

泥水平衡顶管是一种通过在挖掘机的泥水仓内注入含有一定量的粘土和相对体积质量的泥浆水，以泥水压力来平衡土压力和地下水压力，又以泥水作为输送弃土介质的机械自动化顶管施工法。泥水平衡顶管技术的基本原理就是泥水护壁，通过填注泥浆来保持挖掘面保持稳定。泥水在压力作用下向土体内部渗透，在开挖面形成一层泥皮。泥皮可以防止水渗入土体内部，同时防止开挖面坍塌。根据施工要求，泥水的密度须大于1.03。

2泥水平衡顶管技术的实例应用分析

2.1工程概况

此工程为我国西气东输的相关工程。位于水源丰沛的江苏省内，施工地段内伴有众多河流经过，且施工季节正处于浙江省内降水高发期。在施工之前对该工程的地质、水文条件进行了分析，土层自上而下分别为黄色粘土、灰色淤泥质粉质粘土、灰黄色粘土、灰色淤泥质粉质粘土，地下水位埋深为0.32~0.72m，标高为1.55~1.87m。泥水平衡顶管技术相对于人工顶管技术而言，其施工成本比较高。因而不适用于全面采用该项技术，在该工程内计划采用6条泥水平衡顶管。

2.2泥水平衡顶管技术的应用和改良

2.2.1改良单层密封为双层密封，增加止水效果

根据该工程的地质水文情况来看，要对顶管进行深层的埋置，从而其受地下水压的影响，且根据土质层来看，其具有极强的渗水性，需要增强止水效果，消除止水安全隐患。因此采取双层洞口密封止水圈的方式，两道止水结构既可以防止一道防水层损坏，不能及时更换止水，又可以加强止水效果，减少地下水与泥浆流入井内的可能性。

2.2.2进行合理有效的降水

根据该工程的地下水文和降水情况来看，地下水充盈且存在大量的随时补给，地下水位高，需要采取合理有效的降水，人工降低水位，增加施工的稳定性。人工降水的方法有很多种，具有不同的适用环境和施工成本，并且从施工难度、原理上来看，采取排水降水是最为切实有效的措施。本工程采取的是井点降水法，它适用于多种基坑的降水，并且能够克服流砂和边坡不稳定的问题，能够进一步缩短工期，提升工程质量。

2.2.3纠正施工过程中产生的偏差，优化纠偏方案

在泥水平衡顶管技术的施工过程中，由于机械设备及地下条件的不同会产生不同程度的偏差，需要采取适当的纠偏方案来进行调整，保证顶管技术的实施效果。

2.3优化改良后的泥水平衡技术的效果分析

在施工过程中，严格执行泥水平衡顶管技术的技术要点，并采取改良后的止水措施，提升了止水效果。同时采用了井点降水法降低了地下水文，没有发生渗水的问题，顶管的施工作业十分顺利，经过验收后，符合天然气管道工程的技术指标。并且比预计的施工时间提前15天。

2.4泥水平衡顶管技术应注意的问题

（1）泥水平衡顶管技术需要根据实际的工程进行调整。泥水平衡顶管技术适用于多种工程之中，需要根据工程的实际情况进行相关措施的调整，尤其对工程施工地的水文、地质条件的分析要合理恰当，以便选择最优的技术方案。（2）泥水平衡顶管技术的设备要适应地质条件。在本工程中，地下水源丰沛，且为较为均匀的土质层，无大范围的岩石分布，无需进行破碎处理。当遇到布有卵石等岩石的地质条件时，要考虑选用具有破碎能力的顶管机，且必须考虑刀盘的磨损速度，进行耐磨焊条堆积。（3）根据需求，调整泥浆比重及液体流速。泥水平衡顶管技术的使用效果与泥浆比重及管道内的液体流速直接相关。根据对压需要，调升或者调降比例，必要时添加高分子聚合物来增加泥浆的粘稠度。对于需要穿越砂石层的工程时，要适当的提升管道内的液体流速，及时排除渣土。

3结束语

泥水平衡顶管技术是一项效果优良的顶管技术，泥水平衡顶管技术在天然气管道工程的顶管施工中，运用效果良好，可以极大地提升施工工期和施工效果。在日常的运用中，需要根据工程的实际情况进行调节，选择合理的顶管技术施用方案和设备。

参考文献

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关键词：地面气象观测；数据处理；气象观测报表

中图分类号：F407.9 文献标识码：A

地面气象观测和发报(简称“地面测报”)工作是整个气象工作的基础。客观、完整、及时、准确的气象观测资料是搞好天气预报、气候分析、科学研究及其他气象服务的前提，影响着天气预报准确率及其他气象服务工作。编制各类气象报表是地面测报工作的重要组成部分。减少甚至消灭错情是广大基层台站测报员的工作目标和努力方向。

1 地面气象观测报表的编制方法

1.1 加强业务技能学习

气象测报人员只有热爱自己的本职工作，才能拥有良好的气象职业道德以及强烈的事业心和责任感。测报工作人员的思想的端正和对地面测报工作重要性的认知，很大程度上会影响其测报的质量。因为地面测报工作的技术性强，工作的时间十分分散，所以测报人员必须要在熟练的掌握气象测报的业务技术和观测技术的同时数值测报工作的每个操作流程，遵守基层测报站的各项制度。最后气象测报工作人员还要勤于学习，使自己尽快的熟悉新设备，要做到集体、个人和理论学习和实践操作的相互结合。

1.2 认真坚守岗位

气象测报人员要熟识自己上班的时间和班次，班前做好充分上班准备：值班过程中要坚守工作岗位，做到对仪器的按时巡检；及时的排除使用仪器的故障，避免气象测报仪器在工作中发生故障。在日常的测报工作中要把好测报质量关，认真的检查和校对当天每一组数据的记录，当出现异常时要及时、正确的处理并将其纪录在备注栏中。要定期的做好对仪器设备和观测环境的维护，认真的对每天的记录进行校对，以减少不必要的异常记录内容，最终简化测报工作中月报表制作，降低报表中出错的几率。

1.3 运用多种原理，消除疑误气象测报工作人员要学会综合的运用天气学、气象学和气候学的相关原理，依据气象要素中时空的变化规律和各要素之间互相的联系对气象数据进行分析，并及时、正确的判断出这组观测的气象数据何不合理；对于那些异常的气象数据，要依据地面气象观测站中相关规范和相关规定，及时的分析正确、恰当的进行处理。若是异常纪录被审核出异常值偏高或偏低，就要考虑是否收到了天气的影响，若不存在天气的影响，则要检查是否是仪器或认为因素造成的数据偏差。

1.4 善于总结和吸取教训

气象测报人员要在日常的生活当中要建立起良好的心理素质和正确的荣辱观。从而使自己在工作当中尽量的不为情绪或心理因素所影响。这是因为有些工作人员在心情好的时候很少出错，但是荡起心情烦乱时，就会接二连三的出现错误。在气象测报工作中上班容易，但是上好气象测报班却很难；少出错十分容易，但长期的不出错难却很难。在日常的气象测报报表编制工作中，出现错误在所难免，但是决不能因为出错而在心里背上包袱。关键的是要能够认真的总结和吸取经验教训，不会重复的出现同一种错误。

1.5 运用多种原理．消除疑误

综合运用气象学、天气学、气候学原理。根据气象要素的时空变化规律和各要素间的相互联系，分析判断观测数据是否合理；对于各种异常数据，根据地面气象观测规范及相关业务规定。分析处理是否正确、恰当。当审核出记录异常偏高或偏低时，考虑是否为天气系统影响。若无天气影响则检查是否有人为因素和仪器本身原因造成。对于自动气象站可以从分钟数据的变化进行判断。

1.6 留意常见错误．避免重犯。日常工作存在的问题或出错的类型主要在仪器、记录、报表等三3个方面。一是仪器方面。温湿传感器安装不够垂直；虹吸雨量计维护不够。锈蚀严重。笔尖虹吸不到零线或未到10．0mm时即虹吸，摩擦力太大而发生突跳；曲管地温表有氧化现象；水银气压表水银太脏而未清洗；日照计安装不水平；深层地温传感器与线管距离太远，信号线太多。二是记录方面。因强降水影响蒸发量按缺测处理时，未量取余量；在雨季每月没有将虹吸雨量计中盛水器内的自然排水量进行l～2次测量并将结果记在自记纸背面；更换人工站仪器时未在气簿中备注：云状后加了括号记录云量；大雾漏记最小能见度；日照纸统计错误；长时间记录同一种云；纪要栏内容在报表与气簿不一致；多点小数点或小数点不清晰；清洗仪器造成部分时段分钟数据异常或缺测；自动站数据异常时未在气簿中备注：人工站值班日记不够规范，错漏字太多。三是报表方面。封面封底未按要求填写；自动站报表备注漏写人工目测或器测代替的项目；上跨或下跨降水量错输或漏输；日最高(低)值比定时记录低(高)未作处理误输天气现象、云量、云状等人工输入项目；备注日期或备注事项簿表不一致；测报软件统计风时有错或出现时间与记录有矛盾。人工未检查修正；自动站记录；人工站部分资料记录不一致；无雨有量、有量无雨。自记有置而定时无量、定时有量而自记无量、自记雨量与定时雨量相差过大来作相虑处理；地温误读5℃或10℃；3个观测站次月1日2：00地温值计算有误；记录有缺测未按要求用其他记录代替或代替数据有误。

2 常见地面气象观测报表错误的处理方法

2.1 A、Z 文件数据不一致的处理方法

促使A、Z 文件中数据不同的原因有很多，但主要的影响因素则是，观测台站的观测人员没有正确维护每天的日数据。观测基站的规范中要求基层的观测员要在每天的20时对当天的数据进行处理和维护。若是出现了B、Z文件不同时，要及时的判断是否对文件进行替换，若不能及时正确的处理就会造成B文件在转换生成的A文件时数据和Z文件不一致的问题。这些问题可分为两类进行处理：如是Z文件中的数据错误或有缺测，则要通过人工操作进行代替、插入等方式对记录进行处理，但处理后必须要在备注栏中进行说明；如果是由B文件的维护不当所造成的报表错误，就要对B文件进行重新的维护同时用Z文件中的数据代替不一致的B文件数据。

2.2 上下跨降水量的输入问题

有个别的台站测报人员不知道在什么地方输入。而且总认为是上下跨降水量是自动提取的数据，其实若是在测报报表文件夹中有上月报表的文件，且是在月初1日的8时后生成的月报表文件，则不可以直接的自动提取上下跨降水量数据，否则就不会自动提取。对此问题的解决办法就是在地面气象测报业务系统软件的A文件维护当输入中的最下一行，手工输入中人工输入下个月1日在20-8时的降水量、最长的连续降水开始日期以及上月末连续降水量。若是没有上下跨降水量，则该栏为保持空白，但最长的连续(无)降水的开始日期必须要填写，然后单击按“存盘”按钮进行存盘。

2.3 A、J文件处理后的备注问题

2.3.1 A文件中数据在人工修改之后必须要在备注栏中说明。而生成的A文件时，由Z文件数据异常导致的A文件不正常，则需要及时的用人工进行处理。其中比较突出的就是要素极值的挑取和J文件的不一致现象，在这种情况下就需要在J文件中重新挑取并在备注栏说明。

2.3.2 固体降水时，若是降水随降随化就可以保持自动站中雨量传感器的正常使用，否则就要在雨量传感器上加盖，并在备注栏中纪录加盖的具体时间。

结论

随着我国气象设备现代化备的普及，自动站技术的日趋的走向成熟，同时对基层台站中观测人员的技术水平也要求的越来越高。目前，我国的气象观测人员在掌握了常规的气象观测知识的同时，还要对我国不断更新的现代化气象设备的性能、原理和使用方法进行熟悉。只有这样才能做好测报工作，才能提高地面气象观测报表的质量。

参考文献

[1]蒋运志，曹久才.焦文红.关于稳定与提高农气测报质量的思考[J].现代农业科技，2009(19)：276-278.

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1自动站翻斗式雨量传感器的工作原理

自动气象站的翻斗式雨量传感器一般安装在室外，有多个组件构成，包括承水器（常用口径为20 cm）、上翻斗、汇集漏斗、计量翻斗、计数翻斗和干簧管等[2-4]。承水器收集的降水通过漏斗进入上翻斗，当集水量达到一定程度时，由于水本身的重力作用使上翻斗翻转，降水进入汇集漏斗。为减少由于降水强度不同造成的测量误差，从汇集漏斗的节流管注入计量翻斗的过程中，不同强度自然降水被调节至比较均匀的降水强度。当计量翻斗承受的降水量为0.1 mm时，计量翻斗把降水倾倒到计数翻斗，使计数翻斗翻转1次。计数翻斗中部装有一块小磁钢，磁钢上端有干簧管。计数翻斗翻转时，与其相关的磁钢对干簧管扫描1次，干簧管接点因磁化而瞬间闭合1次。降水量每次达到0.1 mm时，就送出一个开关信号，采集器就自动采集存储0.1 mm的降水量[5]。

2自动站雨量传感器的日常维护方法

做好雨量传感器的日常维护，能有效减少仪器故障，为月报表的编制减少不必要的数据处理，从而保证资料的连续性和完整性，也为气象服务提供更精确、详细的雨量记录[6]。

2.1对新仪器进行精度对比

使用新仪器时，包括冬季后第1次使用，或在使用1个月后的第1次大雨时段，应做精度对比。如发现差值超过±4%时，需对仪器进行检查，包括记录器是否正常工作、仪器的基点位置是否正确、干簧管有无漏发或多发信号现象等、计数与记录值是否相符等现象。为使测量误差在最大误差范围内，提高测量精度，做好精度对比极其重要。

2.2定期检查

坚持每天定时巡查，检查雨量传感器的各组件是否有沙尘、小虫和树叶等杂物。为保证流水通畅、计量准确，避免造成错误的降水量，应注意检查和清除漏斗及翻斗内积沉的泥沙[5]。每月定期检查翻斗是否紧靠干簧管一侧，确保雨量传感器器口不变形，器口面水平，器身稳固。

2.3测前准备

密切监视天气变化，尤其在夏季，在降水前应检查翻斗内是否有小虫、树叶等，确保雨量传感器的管道保持畅通，使计数翻斗正常翻转和排水。当出现翻斗翻转不灵时，可用清水冲洗轴承或更换轴承，切勿给轴承加油，以免轴承粘上灰尘[7-8]。无雨或少雨的季节，可将雨量筒加盖，但注意在降水前及时打开。

2.4其他维护事项

在大雾且无雨的情况下，可对雨量筒加盖，防止由于雾的影响造成雨量计数[9]。当雨量筒受灰尘污染时可用中性洗涤剂清洗雨量传感器漏斗和翻斗表面，清洗翻斗时用软毛刷轻轻刷其表面污垢，切勿用手指触摸漏斗和翻斗内壁，以防沾上油污而影响翻斗计量的准确性。注意清洗时不要随意拧动调节螺丝，清洗完毕按原样安装外筒，并调整其水平，紧固螺钉。对仪器进行清洗或维护时，应断开信号连接线。

3异常问题的处理方法

3.1无降水而有雨量记录

原因分析：①由于雾、露、小虫造成出现降水量记录；②因人工调试仪器造成；③因风吹造成；④因自动站故障造成。

处理方法：在无降水现象而出现雨量记录时，如果由上述原因造成，应删除该时段内的全部分钟和小时降水量，并在值班日记中备注说明。

3.2出现固态降水

观测员应密切监视天气变化，如出现固态降水随降随化时，雨量传感器可以正常使用，雨量值作为正式记录；如不随降随化时，应立即加盖，加盖期间的降水量按缺测处理，并在备注栏说明。出现漏斗堵塞或固态降水随降随化时，若自动站记录的过程总量与人工雨量筒观测量的差值百分率与其他正常时相当，则按正常处理[10]；若自动站记录的降水量明显偏小或滞后严重，则该时段的分钟和小时降水量按缺测处理，日总量也按缺测处理，并在备注栏说明。

3.3自动站和人工雨量筒的观测值进行对比

自动站的降水量应和人工雨量筒的观测值进行对比，若自动站记录的过程总量与人工雨量筒观测量的差值百分率与其他正常时相当，则按正常处理；若自动站记录的过程总量与人工雨量筒观测的量存在明显偏差或滞后严重，应分析原因：①雨量传感器的滤网和翻斗是否被堵塞，导致雨水从旁边溢流，造成翻斗翻转次数较少；②计量翻斗的2个定位螺丝位置是否正确[11]。

处理方法：若二者对比值存在明显偏差，如有雨量记录，则该时段的小时降水量用雨量自己记录代替，分钟降水量作缺测处理；如没有雨量记录，则对应降水现象时段内的分钟和小时降水量均作缺测处理，并在备注栏中说明。

3.4降水停止后仍有降水记录

降水停止后，如仍有降水量记录，则判断为传感器翻斗滞后（其量一般为0.1、0.2、0.3 mm）。处理方法：①若2 h内自动站还显示有降水量，这个时段的降水量称为“滞后降水量”，该情况正常，可以作为正式记录，但需将滞后的降水量累加到降水停止的分钟时刻；②若2 h后自动站不再显示有降水量，则不作为正式记录，人工删除，并在备注栏中注明[5-6]；③对于夜间不守班的站，夜间（20：00至次日8：00）混有滞后降水量时，因无法判断，按正常处理。

4参考文献

[1] 中国气象局.地面气象观测规范[S].北京：气象出版社，2003.

[2] 李黄.自动气象站实用手册[M].北京：气象出版社，2007.

[3] 王超球.自动气象站观测常见问题及解决方法[J].广西气象，2004，25（4）：50-52.

[4] 马强，马祖胜.如何做好地面气象观测常规仪器的撤换[J].广东气象，2009，31（2）：65-66.

[5] 廖铭超，唐卫环，韦继忠，等.自动气象站常见故障及数据维护技巧[J].气象研究与应用，2011，32（3）：79-80.

[6] 杨秀勋，张邯.浅析自动站不正常记录的处理方法[J].贵州气象，2010，34（1）：41-42.

[7] 飞，蔡涛，王国安，等.地面气象观测报表疑误记录的处理方法[J].气象与环境科学，2011，34（B9）：182-185.

[8] 张国莉，尚晓立，赵苗稳.ZQZ-CⅡ型自动站雨量器故障的排除技巧和维护方法[J].硅谷，2010（14）：176.

[9] 杨秀艳，宁刚，邵连杰.谈自动气象站报表预审及编制[J].吉林气象，2009（2）：45-46.

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摘要:

在对云南省地面气象观测数据记录月报表审核中发现部份台站对A、J文件首部参数中降水要素的标识不清;自动观测项目中气压和相对湿度分钟数据异常时极值的处理及降水、风、地温、蒸发等要素自记读数异常时的处理不正确;人工观测项目中云状与天气现象的记录与配合、电线结冰观测、气候概况等记录上均存在不符合规范规定问题。该文将2014年以前遇到的以上这些问题进行归纳、总结、分析，依据地面气象观测规范与业务技术规定提出相应的处理方法，为地面气象观测人员及审核人员在今后的业务工作中提供借鉴。

关键词:

观测数据文件;审核问题;处理方法

1引言

随着地面气象观测自动化及观测业务的调整，地面气象观测数据的代表性、准确性和及时性不断提高，测报人员的工作量得以适当减轻。然而，在审核中也发现传统的审核方法与新的观测规范出现了不能完全适应的情况，各台站对部分数据问题(如异常数据)的处理方法不统一，对新规范规定理解不透彻，以至于有些问题在同一台站屡次出现。为了有效提高观测数据的准确性及可用率从而进一步减轻审核人员的工作量，我们对全省126个台站2014年前审核中普遍存在的问题作了以下总结，以供参考。

2A、J文件台站参数中降水要素的标识问题

2．1大监站A、J文件台站参数中降水要素的标识问题

A文件台站参数中降水要素标识有“0”、“1”、“9”3种字符:“0”表示降水数据为人工观测，“1”表示降水数据为自动观测(若由自动站观测和人工观测两段构成时，该月降水数据统一视为自动观测数据)，“9”表示全月降水数据缺测(即人工与自动都不进行降水观测)。A文件中降水要素内容包含3段:第1段为20—08时、08—20时、20—20时的定时人工观测降水量;第2段为每小时自动观测的降水量;第3段为降水上下连接值。J文件中降水要素标识有“0、1”2种字符:“0”表示文件中没有降水分钟数据，“1”是表示文件中有降水分钟数据。在审核中发现:有些台站冬季由于长时间出现固体降水、结冰而停用自动降水观测时(即小时与分钟降水数据缺测)，A、J文件台站参数中降水要素的标识仍用“1”来表示。这时，为让审核程序通过，A文件中小时降水量项的内容用“=”(即缺测)、J文件中分钟降水量项的内容用“R0=”(即无降水)来表示。这样，自动审核程序是通过了，但仔细分析出现:同一个站、同一时间段内自动降水缺测、自动降水观测但无降水、有人工观测降水量(有降水现象时)的矛盾存在。实际上，这时只有定时的人工降水观测，小时与分钟降水为缺测，A、J文件中降水量项的标识只能用“0”来表示，文件中小时与分钟降水内容用“=”即缺测示之。

2．2无人自动站降水观测项目标识

我省香格里拉大气本底站56449站为无人自动观测站，该站A文件中20—08时、08—20时、20—20时定时降水量用自动降水小时数据和值来代替，降水第3项即降水上下连接值按要求用“///////////////////”来表示。在冬季由于长时间出现固体降水或结冰而停用自动降水观测时:A文件台站参数中，降水观测项目标识要用“9”来表示(即全月没有降水观测)，文件中定时降水、小时降水、上下连接值3项一起用“R=”示之。J文件台站参数中降水量项的标识用“0”来表示，文件中分钟降水内容用“R=”表示。这时，A、J文件中降水要素的标识虽不一致(一个是9，一个是0)，但意义相同，A文件中自动降水缺测，J文件中肯定没有降水分钟数据。

3自动观测项目中要素记录出现的问题

3．1气压

我省J文件审核中，气压分钟数据出现异常(1min内变化≥1.0mb或＜1.0mb时被选为日极值，而分析该日的日极值不应出现在该时段内)的情况较多，审核发现台站在其处理方法上存在不正确、不一致的情况:有的台站为了通过审核程序，将其异常分钟数据全改为缺测处理;有的台站当异常分钟数据影响时、日极值挑取时，除了按规定将时极值改为缺测外，还将异常分钟数据也改为缺测;有的台站当异常分钟数据影响时、日极值时，该日的日极值也按缺测来处理。对此，《地面气象观测规范》技术问题综合解答(第1号)第四条的规定是:分钟数据出现异常，但不影响日极值挑取时，只需在备注栏注明即可;若分钟数据出现异常，影响日极值挑取，但分析该日极值不会出现在该异常时段内，则将该时极值作缺测处理，日极值从其余正常的时极值中选取，备注说明;若分钟数据出现异常，影响日极值的挑取且分析该日极值有可能会出现在该异常时段内，则将该时极值作缺测处理，日极值从其余时极值和该异常时段正点值中选取，并备注说明。

3．2相对湿度

相对湿度分钟数据出现异常时的处理方法与气压相同。另在审核中发现:第一，有时A文件中会有湿球数据存在(正确的格式应为“IB=”)。检查及查询台站后为:当正点及正点前后10min的相对湿度分钟数据出现异常或缺测时，技术规定要求:正点的相对湿度值先要用人工观测值代替。这时，有的台站采用人工读取湿球读数输入计算机，计算机用自动站的干球读数与人工输入的湿球读数查取该正点的水汽压、相对湿度和露点，为此，A文件中也就有湿球数据生成。这样处理是不正确的，得到的相对湿度不是人工观测取得的相对湿度，只是湿球读数用人工观测代替而已。正确的处理方法应该是:人工读取干、湿球温度，查取得到的相对湿度，才是人工观测要代的相对湿度，再用自动站的干球和人工代的相对湿度反查水汽压和露点。这样处理后，A文件中湿球数据格式也正确，为“IB=”。第二，相对湿度异常分钟数据出现在正点前、后几分钟时，部份台站对正点相对湿度数据是否可用缺少分析判断，保留原正点数据。其正点相对湿度正确与否要依据该正点的水汽压和露点值前后时次的变化情况、结合天气状况来判定。若在天气状况稳定下:该正点水汽压、露点值前后时次变化连续，则断定该正点相对湿度为正常;若该正点的水汽压和露点值前后时次变化不连续，则断定该正点相对湿度为异常。表1和表2所示为某站2014年4月22日14时前后的分钟和小时相对湿度数据。从表1中可看出，该日14时58分、59分的相时湿度在天气稳定下明显异常，这时，正点15时的相对湿度不能因14时60分的相对湿度(11%)与正常值(16%)相差小、15时的正点数据与14时60分的正点分钟数据都一样(11%)，就主观认为15时的相对湿度(11%)是正常的。其正常与否，还要查看该日15时与左右时次的水汽压与露点数据的变化情况。该日水汽压与露点几时次数据(其中15A是15时处理前的数据，15B是15时处理后的数据)如表2所示，从表2中可看出，15A时的水汽压、露点与左右时次在天气稳定下变化极不一致，由此可断定15A时相对湿度读数(11%)也是异常不可用的。按规定正点15时的相对湿度要用14时59分的正常相对湿度16%来代替，再用代替后的相对湿度16%与15时的气温反查水汽压与露点。可见反查后15B时的数据变化正常。以上情况，部份台站在审核时往往被忽视，以致保留了错误的数据。三，部份台站正点的水汽压、露点数据缺测时采用内插法处理，这是不正确的，规定只能用气温与相对湿度反查而得。

3．3海平面气压

A文件自动审核中，有时会提示某时海平面气压值与计算值不一致的情况出现。这是由于自动气象站采集形成数据不正确造成，即厂家使用计算公式的精度所致。若海平面气压与计算差值≤0.2mb，则不必进行处理，＞0.2mb时应更改A文件中的海平面气压值，以计算值为准。对此问题有些台站不进行处理，继续保留原数据，这是不正确的。

3．4降水

3．4．1降水仪器出现漏斗堵塞或固态降水随降水变化时，若自动气象站记录过程总量与人工雨量筒观测量的差值百分率与其他正常时相当，则规定正常处理(要与当时降水现象时间段相配合)，若自动气象站记录降水量明显偏小或滞后严重，则规定该时段小时、分钟降水量按缺测处理，备注加以说明。

3．4．2审核中发现部分台站对降水数据错误不会处理。时段降水分钟数据缺测处理的具体方法是:在1d之内若某小时缺测则录入“/，”;若某小时无降水则录入“，”;若整天缺测则录入“/．”;若整天无降水则录入“．”;在1h内，某分钟以后、1h结束之前无降水，录入某分钟降水后，直接录入时次结束符“，”，在某分钟之前的每一分钟，没有降水须录入“00”，缺测须录入“//”。

3．4．3审核中发现:部份台站在自动降水记录出现问题时，A文件中的小时降水用人工定时观测降水量来代替(该时段内前几小时降水量填“0000”，后1h填人工定时观测的降水量)。这样，虽可通过自动审核程序，但其方法不符合规定。业务技术规定为:人工定时观测降水记录缺测时，可用自动站小时降水记录和来代替。但自动站小时降水记录缺测时，不能用人工定时降水量来代替。有备份自动降水记录的，小时与分钟降水记录可用备份站自动降水记录代，没有备份的只能按缺测处理。

3．4．4我省A文件审核中:出现降水第3段第1项即下跨降水量与下月1日20—08时人工定时观测降水量不一致问题的台站较多。台站在上报文件前一定要认真核对该项目。启用新站址的台站其第1个月降水第3段第2、3组即上月末段连续降水(或无降水)开始日期及降水量值要从新站址的上月对比观测资料定时降水栏中选取，不应从原老站的观测资料中选(审核中发现有些台站从原站中选取)。这样，虽审核时程序会提示错误(上跨的降水量与上月的降水量不一致)，但是正确的，人为通过即可。

3．4．5我省2012年126个台站Y文件(年报)审核中有6个站、2013年中有4个站的15个时段最大降水量出现有格式而无数据的情况。审核程序不会提示错误，因此，该项目必须要人工进行检查才能发现。

3．4．6正常情况下，人工记录降水现象的开始时间要超前于自动降水分钟数据记录的时间。当人工记录降水现象的开始时间落后于自动站降水分钟数据出现时间时:若分析为人工记录降水现象的开始时间不正确，则人工记录降水现象时间要用自动站出现降水记录的时间来代替。若分析为人工记录的时间正确，则自动站雨量记录仪器有问题，问题时段的记录要作缺测处理。

3．5风

3．5．1某时最大风出现时间在正点，但其风速值与该时次相应值不一致:若该时最大风速大于正点风速，则正点风向风速用该时最大风值来代替;若该时最大风速小于正点风速，则该时最大风向风速用正点值来代替。若只是风向不同，则以正点的风向为准，修改时极值的风向。

3．5．2日最大风是指一日内(20—20时)出现的最大10min平均风速值;日极大风是指一日内(20—20时)出现的最大瞬时风速值。一日内极大风速值要大于最大风值。但规范规定:最大风可以出现上跨。当最大风出现上跨时，日极大风值有可能会小于日最大风值。虽审核时程序会提示错误，但是正确的，人为通过备注说明即可。例如:某站某年某月某日最大风记录为063171，时间20时01分;极大风为059143，时间20时20分。显然该日最大风值(6.3m/s)大于极大风值(5.9m/s)。分析:该日最大风记录的时间为20时01分，即该日最大风是从上一日19时51分到当日20时01分的10min平均风值(时间记录最后第10min时间)，由于上一日19时51分—20时的风速较大，所以该日最大风大于极大风记录是正确的。

3．5．3在风的自动记录数据中，若长时间出现静风、风向始终在一个方位、风向长时间都不超过180度(风向杯冻结)、很长一段时间风速都比较小。这时，台站要及时检查自动站风向、风速器是否出现故障。当某时段风向记录不正常，风速器记录正常时，该时段内A、J文件中的风速记录保留，风向记录改为缺测;当某时段风速器记录不正常，风向记录正常时，该时段内A、J文件中风向、风速记录全更改为缺测;某时段内风向、风速器记录都不正常，则该时段A、J文件中风向、风速数据全更改为缺测。在审核中发现:有的台站以上问题出现时，备注栏已注明:某时段风仪器出现故障，风记录按缺测处理，但A、J文件中的原错误数据没有进行更改，出现文件中的数据与备注不相统一。

3．5．4规范规定:一月(年)中，4次(或24次)观测各定时风向、风速记录缺测10次(或60次)或以下时，月、年各风向平均风速、频率按实有记录做统计;缺测11次(或61次)或以上时，月、年各风向的风速，出现回数合计、平均风速、各风向频率按缺测处理，各风向的最大风速从实有记录中挑取，某风向若在实有记录中没有出现时，则该风向的最大风速应为空白;若整月风记录为缺测，则各风向的风速与出现回数合计、平均风速、风向频率、各风向的最大风速都按缺测处理。有些台站该问题出现时，月报表中各风向最大风速没有进行挑取为空白，等做年报我们审核发现时，还影响到年各风向最大风速的挑取值。

3．6地温

地温正常变化规律是:深度越深，温度变化越趋于缓和与滞后。即下一层地温变化幅度要比上一层变化幅度小。观测中若出现反常，不连续或突变时，应查找原因、检查仪器安装情况。审核台站资料发现20cm地温变化幅度比15cm地温变化幅度大，查询后台站检查为:20cm与15cm的地温探头错接。

3．7蒸发

业务技术规定:自动站蒸发记录缺测、异常时，有备份自动蒸发观测且数据正确的，先要用备份站的数据代替。没有备份蒸发自动观测的，1h缺测、异常时用内插处理;连续2h或以上缺测、异常时，有人工观测蒸发且正确的，用人工观测值代。人工观测的日蒸发量记录记在19—20时，其它时次在A文件中用“－－－”代替(不能用缺测“///”符号);没有人工观测时、异常或缺测时次用“///”，其它正常时次照记，日合计按缺测处理。

4人工观测、项目记录中出现的问题

4．1云状与天气现象

4．1．1部份台站某正点云状栏记“CB”，即观测时有雾使天空出现CB云的云状无法辨明，只辨明有CB云的云属存在。此记法是符合规范规定的，但自动审核程序无法通过，是有程序不完善的原因。

4．1．2部份某正点云状栏记“”，对应时段天气现象记有雷暴出现。即因有雾使天空的云状无法辨明，但观测时闻雷。审核程序提出错误:云状与天气现象不符。我们分析认为:这时的云状栏除了记雾“”外，还要根据天气现象加记鬃积雨云“CBCAP”。这一点有些台站的观测员、审核员往往容易忽视。观测时观测员确实因有雾而看不到云状，但要注意:天气现象要与云状相配合。

4．1．3阵雨下降的特点是骤降骤停，强度变化大，有时还伴有雷暴，多降自CB、CU、SC云中。雨下降的特点是强度变化较缓，多降自NS、AS、AC、SC云中。观测人员要根据降水现象的特点及对云状连续观测，认真记录降水现象及云状。

4．2积雪

天气现象中记有积雪，雪深栏为“000”的情况。程序审核后会提示:该日“有积雪现象而无雪深记载”的错误。查询台站后分析为:天气因降雪(包括霰、米雪、冰粒)而达到积雪标准，但在正点(08、14、20时)观测、补测时积雪现象消失，因此，该日也就没有雪深记录，这是符合规范规定的，只需在备注栏注明即可。

4．3电线结冰

电线结冰是观测积冰架上导线积冰的直径、厚度、重量、气温与风向风速。审核中有时会有电线结冰观测项目中气温读数比自动观测记录中气温的日最低还低的矛盾出现。查询台站为:电线结冰气温读数是为人工观测值，最低气温为自动观测值。由于人工观测与自动观测存在仪器系统误差。对此，经请示国家局、讨论后确定:电线结冰的直径、厚度、重量为人工观测，气温、风向、风速为自动观测。

4．4日照

4．4．1日照时数出现1h或1h以上缺测时，对应时次记“//”，其它时次照记，日合计按缺测处理记“///”。统计月(年)日照百分率时，要减去该日的可照时数。

4．4．2日照时数全天缺测，各时及日合计栏分别记为“//”和“///”。若日照时数全天缺测时，全天为阴天，则各时及日合计分别记为“00”和“000”。

4．4．3程序自动审核中有时会提示:某观测时云量为10且全为低云，但对应的时照时数为1．0的疑误出现。分析为:日照纸上的时间为真太阳时，观测时间为北京时，真太阳时=北京时+(测站经度－120度)＊4分∕每经度+时差，这些台站通过计算后，真太阳时要落后于北京时1个小时左右，即14的观测，对应为13时的日照。是为正确的。

4．5天气气候概况的问题

本月天气气候概况最多由5条组成，每条记录由标识码及内容描述两组数据组成。其中01和05项为必报项目，在审核中发现:有时个别台站会出现05项只有项目标识，而无内容描述的情况，审核程序不会提示。这样，其内容描述部份，只能靠人工审核才能加以完善。

4．6备注的问题

①注意文件中的缺测备注要与数据资料相统一。

②增加项目或减少项目观测时，除进行一般备注外，还需要进行台站历史沿革07与77项变动项目中加以备注说明。

③有日食、月食等罕见特殊天气现象出现时，要在该月报表的纪要栏中记载其出现、结束时间、演变情况和对气象要素的影响等情况，同时要在该年报表的备注栏加以备注。

④迁移启用新站址的站月，除了进行时间、机构、文号、内容一般文件备注外，还要在台站历史沿革05项中备注说明。

⑤对观测记录有影响的文件要在月报、年报中进行时间、机构、文号、内容备注。

5小结

为了保证地面观测数据及观测数据文件格式的正确，地面观测及审核人员需做到:

一、熟练掌握地面气象观测数据文件和记录簿表格式规定;

二、观测及审核中遇到问题的处理要严格按《地面气象观测规范》及业务技术规定执行;

三、加强专业理论知识学习，掌握云的生成原理、演变规律及云与一些天气现象间的内在联系等知识，从而减少对云状、降水性质和强度等要素观测判定的错误;

四、对工作要有强烈的责任心和事业感，在工作中做到认真、仔细;

五、善于总结经验，总结程序自动审核经验以及人工审核中对出现不符合规范规定问题的处理方法;

六、随着审核程序的逐步完善，文件中仍然存在程序自动审核不到的内容，因此，除了进行程序自动审核外，还必须加强人工审核，按照自动审核与人工审核相结合的办法执行。

参考文献：

［1］中国气象局．地面气象观测规范［M］．北京:气象出版社，2003．11．

［2］中国气象局．地面气象观测数据文件和记录薄表格式［M］．北京:气象出版社，2005．06．

［3］邓天强，何庆军．浅谈地面自动气象站月报表的审核［J］．贵州气象，2011．35(1):59－60．

篇8

关键词：西北生态 水资源

1 西北地区的自然地理条件、水资源分布特点与生态环境问题

西北地区包括陕、甘、宁、青、新五省区全部和内蒙西部，总面积334万km2。本区位于欧亚大陆中心，区内起伏多山，构成高山、高原、盆地交错分布的地貌组合单元。由于四周远离海洋和高山高原的环绕阻隔，使境内的降水量少且分布不均。山区截获较多水汽，降水比较丰富，相应植被发育较好。平原区降水少，且由东南向西北逐渐递减，到盆地中心只有几十毫米，形成植被非常稀疏的沙漠和戈壁，但是源于山区的径流注入盆地，沿盆地四周形成在干旱区内人类赖以生存的绿洲。

西北地区的生态环境问题主要为：①中上游用水过量致使下游河湖萎缩和天然植被退化；②过度开荒、放牧、樵采等加剧了水土流失和土地沙化；③不合理灌溉引起土壤次生盐碱化；④水污染严重，水质恶化；⑤过量开采地下水导致植被退化，并使地下水的矿化度升高、土壤盐化。

这些生态环境问题都直接或间接与水资源有关，随着人口增长和经济发展，国民经济需水与生态环境需水成为水资源开发利用和生态环境保护的矛盾焦点。因此，合理量化生态需水是西北水资源优化配置亟待解决的问题。

2 国内外关于生态需水的研究概况

Covicgh[1]（1993）强调了在水资源管理中要保证恢复和维持生态系统健康发展所需的水量。Gleick[2]（1996）明确给出基本生态需水（basic ecological water requirment）的概念框架，即提供一定质量和一定数量的水给天然生境，以求最小化地改变天然生态系统的过程，并保护物种多样性和生态整合性。汤奇成[3]（1995）以新疆地区为背景，论述了生态环境用水的必要性，并界定了生态环境用水量的计算范围，即生态环境用水一是指对一些重要的湖泊进行补水，不主张对干旱区所有萎缩和干涸的湖泊一律进行补水，如罗布泊、台特马湖等；二是人工造林及人工草场的用水量，以土地沙漠化的面积不再扩大为原则。

关于生态需水的计算方法，Gleick建议水资源管理应当基于合适的模型，依据最新信息给出决策意见。Whipple[4]指出流域内应当协调解决环境需水与国民经济需水的矛盾，并建议用先进的计算机技术进行基础分析和系统模拟。陈昌毓[5]从生态平衡的角度出发，确定河西走廊各市、县绿洲和农田的生态需水量分别为400～500mm和450～650mm。

考虑生态因素的水资源管理模型比较典型的是SWAT[6]（Soil and Water Assessment Tool），模型将流域划分成于流域或网格单元，在每一个单元以水平衡方程偶合泥沙、面源污染物子模型，用控制结构（command structure）或DEM高程模型实现水和污染物在网格单元之间的运移方向，从而预测水、泥沙、农业化学物质在大型封闭流域的影响。另外，对生态需水的计算有一定的借鉴作用的水文模拟模型，比较有代表性的有SVAT[7]、VIC-2L[8]等。

3 植被生长需水的区域分异规律及生态需水的概念和分类

3．1 植被生长需水的区域分异规律

水是西北地区决定植被分布的关键因素，以地带性理论与径流形成原理分析植被生长需水规律，可以认为：①地带性植被是靠降水中不形成径流的水来维持生命，这部分水不受水资源开发利用的影响。其中，荒漠植被，盖度1％～25％（草原化荒漠区可达30％），分布在年降水小于200mm的地区，降水几乎不产流，因此地带性荒漠植被生长几乎全部消耗每年不足200mm的降水；荒漠草原与典型草原植被，盖度20％～60％，分布在年降水200～450mm的地区，年径流深5～50mm，而且位于高原，土层深厚，几乎不形成地下径流，因此地带性荒漠草原与典型草原植被生长需水为每年200～400mm；地带性森林草原和森林植被，盖度大于50％，分布区年降水大于450mm，森林能够截留降水形成地下径流，在本次研究的范围内地带性森林需水大约每年400mm多，不会超过550mm。②非地带性植被的生长需水除当地降水以外还有径流，这部分水受水资源开发利用的影响。其中，荒漠区的非地带性植被有乔木林、灌木林、草甸和沼泽，除盐生荒漠草甸外，盖度一般大于30％，植物生长主要靠地下水支撑。地下水埋深小于2．5m的最适植物群落是湿生的芦苇，埋深在2．5～3m的最适植物群落是以罗布麻、甘草为优势种的草甸植被，埋深在3～3．5m的适宜植物群落有胡杨林，在3．5～4m的适宜群落有柽柳，同时3～4m的埋深范围也是以骆驼刺等植物为优势种的荒漠化草甸的适宜区。荒漠草原和典型草原区的非地带性植被主要是沼泽、草甸和乔木林，植被盖度大于50％，靠当地降水和径流支撑。森林草原与森林区的非地带植被有沼泽，需要足够的径流维持。

3．2 生态需求的概念与分类

生态需求是指为维护生态系统稳定，天然生态保护与人工生态建设所消耗的水量。这里需要补充，①对于没有植物作为第一性生产力的系统需水，如河流冲沙、稀释污染物、控制地面沉降等所需要的水，按照传统定义并保持与环境容量概念一致，仍称为环境需水。②生态需水指未来某时段内所消耗的水量，研究现状时称为生态耗水。

生态需水的类型划分，根据水源截然不同的形式分为可控生态需水和不可控生态需水。可控生态需水是指非地带性植被所在系统天然生态保护与人工生态建设消耗的径流量（可作为狭义生态需求），不可控生态需求是指地带性植被所在系统天然生态保护与人工生态建设消耗不形成径流的降水量。从生态系统形成原动力的不同又分为天然生态需水和人工生态需水两大类，天然生态需水是指基本不受人工作用的生态所消耗水量，包括天然水域和植被需水；人工生态需水是指由人工直接或间接作用维持的生态所消耗水量，包括用于放牧和防风的人工林草所需水量、维持城市景观所需水量、农业灌溉抬高水位支撑的生态需水量以及水土保持造林种草所需水量等。生态需水的分类见表1。

4 基于遥感与GIS技术的区域生态需求计算方法

4．1 利用遥感和GIS技术进行生态分区

为了能在空间上反映出生态需水的分异规律，有必要从区域自然地理范围反映气候因素（温度和降水）作用下的西北生态本底；从一定尺度的生态系统反映非气候性水文因素（径流）和人类活动改变了的水文因素对生态的作用；再从土地利用单元一级的范围反映不同水分条件对生态影响的性质和程度。为了统一并且代表研究方向的性质，称之为一级、二级和三级生态分区。

一级生态分区是以区域自然地理的主导分异因素来反映地带性规律，包括山区、平原或高原荒漠区、平原荒漠草原和典型草原区、平原森林草原和森林区。分区界线的确定依据反映地貌的高程等值线和反映地带性植被分异特征的年降水等值钱。分区所用的背景资料是1∶100万数字高程图和多年平均降水等值线图。利用GIS技术将底图通过投影转换、编辑来实现分区，见图1。

二级生态分区是在一级生态分区的基础上，展示径流和人类作用下的生态景观。分区类型见表2。分区图的实现是从土地利用图进行综合信息来完成的。这样做的必要性是土地利用图不能反应生态需水的分异规律。利用GIS技术，从1∶10万的土地利用数字地图中分别提取反映“人类活动”和“径流作用”因素的土地利用类型，根据其轮廓趋势作图，然后根据“人类活动”区、“径流作用”区以及“一级生态分区”的隶属关系，用叠加分析（overly）来实现，见图2。

三级生态分区是以土地利用单元反映群落水平的生态景观，分为耕地（水田、旱地）、林地（有林地、灌木林、疏林地、其他林地）、草地（高覆盖度草地、中覆盖度草地、低覆盖度草地）、水域（河渠、湖泊、水库坑塘、永久性冰川雪地、滩涂、滩地）、城镇工矿居民用地（城镇用地、农村居民点、其他建设用地）、未利用土地（沙地、戈壁、盐碱地、沼泽地、裸土地、裸岩石砾地、其他）6个一级类型和25个二级类型。土地利用图，是以90年代的TM遥感影像为基础资料，由中科院地理所于“95攻关重中之重项目”完成，比例为

1∶10万（见图3）。三级生态分区就是应用该土地利用图与二级生态分区图叠加分析形成。

4．2 生态分区与水资源分区的空间对应关系

水是生态系统中重要的环境因子，生态与水资源是同一空间存在的两个层面，二者相互作用、相互影响。

生态与水资源的空间对应关系可以通过生态分区与水资源分区的空间对应关系逐级分析（见图4）。

生态一级分区与水资源分区的空间对应关系，可以反映出流域的生态本底，即流域所处的地带性植被类型，如塔里木河流域的生态本底是荒漠，伊犁河流域的生态本底是草原。了解流域的生态本底，对流域生态的总体情况有一总的概念，不会盲目希望未来总体的生态情况发生根本性的改变。同时对于不同的生态本底，水资源开发利用考虑的生态问题有所侧重，比如在塔里木河流域，考虑比较多的是河湖萎缩和植被退化，当然也包括次生盐渍化，而在伊犁河流域，更多关心的是次生盐渍化或水污染。

生态二级分区与水资源分区的空间对应关系，可以反映出径流和人类活动对本底生态的改变。其中径流的存在才使荒漠的本底上有绿洲，使典型草原和荒漠草原的本底上才有建群种不是针茅类的草甸和森林。有人类的作用才有改变了自然生态结构的农田等人工生态。正是在这一级上的对应关系，才可以明确水资源开发利用对生态的影响范围，以及改变土地利用结构对径流的影响范围。

生态的三级分区与地下水埋深的空间对应关系，可以反映出在径流的作用区中不同地下水埋深支撑不同的群落类型或同一群落的不同状态，从而预测水资源开发利用对生物群落的改变。在这一级上的对应关系为流域规划、生态恢复等比较具体的管理工作奠定基础。

4．3 基于生态分区和流域水循环的区域生态需水计算

4．3．1 生态分区与水资源分区叠加分析确定流域各级生态分区的面积

通过叠加分析确定流域每一块土地面积及其隶属的生态分区，从而确定其生态需水类型。生态分区与生态需水类型的关系见表3。

4．3．2 从潜水蒸发和生物生产量确定生态耗水标准

对于单纯靠降水支撑的地带性植被，不可控生态耗（需）水用生物生产量及其水分利用率来确定；对于由降水和径流共同支撑的非地带性植被，其可控生态耗（需）水通过计算不同植被类型对应的潜水蒸发量来确定，不可控生态耗（需）水计算所在地区的降水直接利用量。

4．3．3 基于流域降水平衡和水资源平衡分析计算生态需水

降水平衡分析是以流域为单位研究不可控生态耗水（外流区包括经济）与水资源的对比关系。水资源平衡分析是以流域为单元研究可控生态耗水与国民经济耗水的对比关系。通过平衡分析不仅可以校正生态需水的计算结果，更重要的是从降水平衡分析可以直接计算出山丘区生态建设用水对水资源总量的影响；从水资源平衡可以协调生态需水与国民经济用水矛盾，以此调整生态保护、生态建设或国民经济发展规模。

5 面向可持续发展的生态保护与生态建设模式探讨

《环境与发展的里约热内卢宣言》和《21世纪议程》使人类对解决生态环境问题策略的认识从消极的环境保护发展到积极的生态建设。人类在强调保护生命资源对人类生存作用的同时，也鼓励“依据生态控制原理调节系统内部不合理的生态关系，提高系统的自我调节能力，在外部投入有限的情况下通过各种技术的、行政的和行为诱导的手段去实现因地制宜的持续发展[15]”。这一可持续发展的思想给出了处理受损生态系统或天然生态系统不合理部分的指导原则。可以根据生态系统的现状特征采取不同的管理对策，或恢复或改建或重建。

根据西北地区生态系统的特点，对可持续生态环境保护与生态建设模式有这样几点认识：①关于内陆区天然水面的保护与恢复，以不影响湖区湿生植被以及以此为栖息地的鸟类、动物的稳定性为目标。不主张恢复已经彻底破坏的水域。③关于内陆区的植被建设，以恢复天然乔灌木为主。③关于人工绿洲区的生态格局，应当实行集约化管理，保证小而精的人工绿洲消耗必要的水分发挥最大的经济效益。④关于内陆区地带性植被的恢复，应严禁樵采等破坏活动，保证地带性荒漠植被的良性发展。⑤关于黄土高原的植被建设，实行小流域水土保持综合治理。⑥关于水环境污染，以水环境容量为约束，依法管理。⑦关于盐碱化防治，大力推广节水措施，防治大引漫灌等不合理用水。

6 西北重点地区生态需水

通过以上方法比较准确地计算西北现状的生态耗水，依据可持续发展的生态模式确定生态保护目标与生态建设规模，在此基础上预测未来近中期的生态需水。

西北地区的不可控生态活水主要是在黄河流域，以《全国生态环境建设规划》为生态建设的战略目标，黄河流域不可控生态需水增加42亿m3。

西北重点地区的可控生态需水（简称生态需水）如下：

新疆现状生态耗水392亿m3，其中天然生态耗水293亿m3，人工作用区灌溉抬高水位间接支撑的生态耗水99亿m3。2020年天然生态总需水294亿m3，总量与现状接近。

河西走廊的疏勒河流域现状生态耗水10亿m3，其中天然生态耗水8．2亿m3，2020年土地开发侵占天然绿洲或过度带50万亩，天然生态需水7．8亿m3，天然生态没有太大变化；黑河流域现状生态总耗水19亿m3，其中天然生态需水13亿m3，2020年开发土地非常有限，而且只在人工区内部，同时中低产田改造可节约人工区内部盐碱地耗水，增加大然生态的需水，预测天然生态需水14亿m3，使下游天然生态稍有改善；石羊河流域现状生态总耗水3．2亿m3，其中天然生态耗水1．4亿m3，2020年因从外流域引水，部分可供天然生态重建需水，预测天然生态需水3．6亿m3，比现状增加2．2亿m3，这将使下游民勤的生态重建有较充足的水源。

柴达木盆地自然环境恶劣，柴达木盆地现状生态总耗水46亿m3，其中天然生态耗水45．5亿m3，未来仍然维持盆地的生态平衡，天然生态需水基本不变。

宁夏水资源管理可控的生态现状总耗水10．6亿m3，其中天然生态耗水2．5亿m3。陕西靠水资源支撑的天然湿地等生态景观面积很小，生态需水非常有限。

7 讨论

西北地区生态需水研究是西北水资源合理配置与生态环境保护研究的核心问题。国内外对生态需水的研究都是刚刚起步。

本文基于植被生长需水的区域分异规律、用遥感和GIS技术进行生态分区、遵循水循环（水平衡）的生态需水计算方法，原理简单明确，受资料限制程度小，，不失为计算区域生态需水的有效方法。同时基于水循环的计算方法，使流域内降水分配、水资源的分配和转化都有一定的量化概念。但是该方法没有模拟地下水位的变化，使预测可控生态需水的精度受影响；而且没有进行地表水文模拟，使生态建设不可控生态需水的增加量不能精确预测。为了实现水土一体化管理，建议将采用模型进一步完善生态需水的计算方法。

本文将生态需水的概念界定为：为维护生态系统稳定，天然生态保护与人工生态建设所消耗的水量。强调天然生态保护旨在排除天然生态中不合理的部分（如耗水的天然盐碱地等），强调人工生态建设是为了从人工生态中排除直接与经济有关的需水。将生态需水的“水”范围界定在“降水”的尺度主要是考虑到土地利用变化对径流的形成影响比较大。

篇9

从远古时代起,能够呼风唤雨就一直是人类社会的梦想。东方龙王的传说、西方宗教的祈祷、美洲的原始祭祀,人类一直为了追求农业的丰收和自然的和谐而努力。直到1946年,美国通用电气公司的科学家文森特•谢福(Vincent Schaefer)与欧文•朗缪尔(Irving Langmuir),因为偶然的原因发明了采用干冰人工降雨的方法,此后他的同事伯纳德•冯内古特(Bernard Vonnegut,小说家柯特•冯内古特的兄弟)又发明了使用碘化银人工降雨的方法。几十年来,人工降雨技术趋于成熟,在云中撒播催化剂实施人工降雨的方法沿用至今,古代祖先耕云播雨的传说成为现实。

激光也能产生凝结核

人工降雨的核心是通过人工播撒催化剂(如碘化银)形成凝结核,促使水蒸气凝结,形成微小的水滴,当水滴足够大的时候形成降水。但不能自然降水的云所能供应的水分较少,人工催化的经济价值有限,而且也需要一定的自然条件。自然降水过程和人工催化过程依然存有很多难于解决的问题,能否采用其他方式形成凝结核呢?瑞士日内瓦大学的杰罗姆•卡斯帕伦(JéromeKasparian)所在的研究小组使用了激光来实现这一目标。

卡斯帕伦和他的小组成员在实验室里向一个湿度很大、温度在-24℃的房间里发射极短的红外激光脉冲。在激光轨迹上可以看到线状云的形成,关掉激光后对这个房间里的空气进行分析,结果显示它内部的浓缩水珠总量增加了将近一半,而云团里的浓缩水总量增加了将近100倍。

该科研小组在秋季集中向60米的柏林上空发射激光脉冲时,虽然用裸眼什么也看不到,但是气象激光雷达利用激光监测大气里的光散射情况,发现当他们发射激光时,空气里的水珠密度和大小都提高了。该科研小组计划采用不同波长的激光器、改变激光光束直径和发散角、不同的激光脉冲时间来获得最佳的激光降雨方案,虽然目前还没有形成真正的激光降雨,科学家相信,未来向天空扫射激光,就能够在一个较广阔的范围内创造凝结物,最终形成大范围的降水。

激光预报降雨已获得成功

也有科学家对此有不同意见,以色列耶路撒冷希伯来大学的大气学家丹尼尔•罗斯菲德表示,在湿度很大温度较低的情况下,这种在实验室进行的试验,在大气里不会产生相同的结果。他说:“进行的这种实验与自然云团没有任何关联。”但卡斯帕伦小组宣称向含有水蒸气的实验装置中发射这种激光,可以马上观察到直径约50微米的水滴形成,这些小水滴还会进一步合并为直径约80微米的大水滴。户外实验也显示,在空气湿度较高的情况下,发射这种激光可以促使空气中水滴的形成。

激光在降雨预报中的应用已经有成功案例,受海洋气候影响的欧洲大陆,传统的方法很难对气候做出准确预报,德国与法国科学家进行合作研究,利用激光测量大气中水蒸气的饱和程度,以对局部地区的降雨做出准确预报。这一原理和激光降雨的原理一样,科学家们首先向空中发射一束高频高能的激光,激光脉冲穿过大气形成独特的凝结核,而后利用另外一束激光对凝结核上聚集水分的情况进行观察,借此测量空气中的水蒸气饱和度,并最终对该地区的降雨做出预报。

关键在秒激光器

不论是利用激光预报降雨还是希望能够实现大面积的激光降雨,其中最关键的是高频的脉冲激光器,这就是近几年出现的飞秒激光器。飞秒激光是人类目前所能获得最短脉冲的技术手段,飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光,持续时间非常短,只有几个飞秒,1飞秒是10-15秒,也就是1/1000万亿秒,它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍。

飞秒激光具有非常高的瞬时功率,可达到百万亿瓦,比目前全世界发电总功率还要多出百倍。它能聚焦到比头发的直径还小的空间区域,使电磁场的强度比原子核对其周围电子的作用力还要高数倍。因此,物质在高强度飞秒激光的作用下会出现非常奇特的现象:气态、液态、固态的物质瞬间变成等离子体,这种等离子体可以辐射出各种波长的射线的激光,离子化过程将改变激光束横截面上电荷的分布。激光穿过大气后这些微粒相互作用、交替变化的过程,使得这些离子化的空气分子在最终达到稳定态后会生成天然的凝结核,促使水蒸气凝结为水滴。

比传统降雨手段更美好

传统的人工降雨需要向云中撒播催化剂,如盐粉、干冰或碘化银等,这些催化剂本身会有一定的环境污染,制作和包装这些催化剂成为适合播撒的状态也需要消耗大量的能源和材料,撒播催化剂的方法有飞机在云中撒播;用高射炮或火箭,将碘化银炮弹射入云中爆炸;在地面燃烧碘化银焰剂等,这些播撒方法需要的设备和耗材都较多,十分不便。

激光降雨改变气体分子状态时间非常短,能够更有效的快速形成降雨所需的凝结核。激光器消耗的能源只有电能,不会产生任何环境污染,而且只需要将激光器机载或是车载,便可以移动到任何需要的地方进行人工降雨。看起来激光降雨是一件挺美好的事情。

实现还有待时日

目前飞秒激光器的价格比较昂贵,激光降雨技术的理论和技术方法也处于探索和试验研究阶段,激光降雨技术的成熟还需要相当长的一段时间。

除了价格因素之外,激光在大气中的传输和如何对大范围的气体分子发生作用是激光降雨面临的两大难题。雨云一般都离地面较远,激光在大气中传输的功率损耗是非常大的,所以如何有效的传输激光,使脉冲激光能量集中于雨云处的气体分子而发生作用,是需要解决的难题之一。

此外激光的光束较细,能量集中,单束激光影响的范围非常小,即使采用激光扫射的方式来发射激光,也和发生降雨需要影响到的空间范围相差巨大,如何使非常小的激光对大范围的大气空间分子发生作用,是又一个技术难题。

篇10

关键词：市政道路施工；明沟排水；人工降低地下水位

在市政道路的施工过程中，往往需要开挖基坑，这时，地下水就会汇入基坑或基槽之中，此外，如果下雨，地表水也会流到基坑内。做好排水工作是确保施工的正常运行并防止发生边坡坍塌与地基承载力下降的重要保证。所以，市政道路施工前，施工单位要特别重视排水系统，需要在施工前就做好路基两侧的排水系统的工作，确保在施工期间，路基内能畅通的排出，从而保证路基的地基工作面或者是路基的填筑表面免遭雨水浸泡。一般来说，道路施工过程中积水排出的方法主要分为明沟排水与人工降低地下水水位这两种。

一 明沟排水

明沟排水指的是在基坑或者沟槽的开挖过程中，在其四周构筑地堤截水，或是在基坑内部的四周或者低洼处进行排水沟的开挖，从而将地面水或者地下水汇集在集水井之内，最后用水泵抽走的方式。明沟排水又可以分为地面截水和坑内排水两个方法。

1.地面截水

为了能够有效的排出地表水以及雨水，市政道路的施工过程中可采用筑堤截水的方式。沿着迎水的位置把挖出的土壤建造成0.6m到0.9m的堤坝。采用自然形成的沟道进行排水，并需要快速及时的对沟道进行疏通护理。若道路施工的位置并没有此类天然的沟道，就需要在施工区域的周围挖出排水沟，从而对地面水进行拦截。此外，道路施工过程中，必须确保排水沟与建筑物间的距离处于安全范围之内。

2.坑内排水

坑内排水的方式适合挖掘水量比较少或者基础比较浅的基坑与沟槽。若是挖掘施工的过程中出现有地表水和地下水的情况，就需要在工程施工的同时挖掘集水井，此时还需要在四周挖掘出排水沟，目的是为了把水流引到集水井之内。最后再通过使用水泵的方式将水排出。需要注意的是，把排水沟设置在坑底的迎水位置，确保其与坡脚之间的距离大于或等于0.6m。坡度与排水沟断面尺寸会对排水沟的排水量产生一定的影响，为了确保排水量能达到最理想的状态，断面的面积一般需要大于或等于0.09m2，并且坡度一般保持在1%到5%。综合地下水总量与水泵的性能，集水井需要设置在间隔30m到40m的位置，并且集水井的直径需要大于等于0.9m，此外，随着挖土的深度的增加，集水井的深度也需要相应的增加，而且在排水沟和抽水泵较低的地方安装进水阀。

二 人工降低地下水位

人工降低地下水位指的是沟槽或者基坑在开挖之前，需要预先在基坑四周埋设一定量的井点管，使用抽水设备把地下水的水位降低到基坑的地面以下，从而形成干槽施工的有利条件。根据不同的条件，需要采取不同的应对方式，一般来说，人工降低地下水位的方式包括轻型井点、喷射井点、电渗井点、管井井点以及深井井点五类。

1.轻型井点

一般来说，粗砂土层、中砂土层以及细砂土层中，适于使用轻型井点，这是利用真空原理的作用将地下水位降低。轻型井点的主要设备组成包括以下几个部分：抽水设施、井点管、集水管以及滤管等。

2.喷射井点

市政道路施工中，假如基坑的深度比较大时，此时降水的深度需要大于或等于7cm，为了经济性特征的提高，需要使用喷射井点。一般来说，喷射井点十分适用于渗透系数水平在2m到50m的淤泥，通过喷射井点的使用，积水的水位降低水平在9m到21m之间。喷射井点借助射流效应，把地下水抽至地面。在埋设喷射点时，需要利用压缩空气或加水等的方式排出淤泥。另外，假如套管内的含泥量低于5%时，就需要先进行灌砂，然后再拔套管。

3.电渗井点

利用重力或者真空作用的轻型井点在渗透系数低于0.1m/d的淤泥、粉土以及粘土等的土质中效果很差。这时就需要使用电渗井点的方法进行排水，这种方法往往和轻型井点或者喷射井点结合起来使用。电渗井点利用井点管（包括轻型井点管或者喷射井点管）作为阴极，沿着基坑的进行布置，并利用直径为50mm到75mm的钢管或者直径为25mm以上的钢筋为阳极。根据选用类型的不同，降水的深度也会不一样。在降水的深度低于8m时，一般使用轻型井点与电渗井点结合；而降水深度高于8m时，就需要使用喷射井点与电渗井点相结合的方式。

4.管井井点

管井井点适用于地下水和渗透系数丰富的粗砂与中砂等土层中。管井井点的降水量较深，排水量十分大，所以可以于基坑内直线铺设。在套管方式的选择上，基坑和井的中心之间的距离需要大于4m，还要根据渗透系数、降水的面积和深度等多种指标决定埋设管径的深度与间距，一般来说，深埋的最大深度为12m，间距的最大水平11m至52m之间。

5.深井井点

深井井点适于使用在砂类土质中，此类地区一般具有降水深且涌水量大的特征，降水深度约为60m。开挖井点时，需要在基坑四周每间隔20m到35m的位置进行井点的设置。深井井点的主要施工顺序：施工准备、准确钻孔、安装井管、回填滤料、洗井、安装泵机、抽水试验、工作。

三 总结

众所周知，市政道路的施工过程中，急需解决的一个问题就是排水问题，这个问题是市政的工作人员必须重点关注的。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，这个方案必须根据气象资料、水文、工程地址、施工工期以及现场环境来制定。施工的过程中，应该及时对排水设施进行维修、清理，从而保证排水的通畅。一般来说，在市政道路进行施工的过程中，对于路基及其周围积水的排出措施，主要分为明沟排水以及人工降低地下水水位这两种方式。但是这两种方法也有其适用条件，所以这就要求施工中的操作人员考虑施工过程中现场的实际情况，采取自由排水与组织排水相结合的方法，降路基被雨水浸泡等不良情况的发生频率。只有这样才能提高工程的施工质量，缩短工期，使工程早日完成，交付使用，从而避免施工影响城市交通，方便市民通行。

参考文献

[1]费作为，李富，衣明林. 关于路基排水问题的探讨[J]. 内蒙古林业调查设计. 2009（02）