人工降水的原理精選(九篇)
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第1篇：人工降水的原理范文
關(guān)鍵詞：索倫鎮(zhèn)；稱重式降水傳感器；對比觀測
引言
降水觀測是地面氣象觀測的主要項(xiàng)目之一，它為氣象防災(zāi)減災(zāi)、天氣預(yù)報(bào)、氣候分析和大氣科學(xué)研究提供了重要的基礎(chǔ)資料[1]。稱重式降水傳感器實(shí)現(xiàn)了固態(tài)、液態(tài)和混合性降水的自動(dòng)化觀測，能夠克服目前氣象臺站固態(tài)降水人工觀測造成的時(shí)效性差、觀測頻次低等弊端，有利于提高固態(tài)降水觀測的準(zhǔn)確性和效率，減輕觀測人員的工作量。
稱重式降水傳感器基于載荷測量技術(shù)原理設(shè)計(jì)，通過對質(zhì)量變化的快速響應(yīng)測量降水量。稱重式降水傳感器既可以輸出開關(guān)量信號接入現(xiàn)有自動(dòng)氣象站，也可以作為智能傳感器掛接在其他采集系統(tǒng)上[2]。稱重式降水傳感器的測量原理是通過載荷原件對盛水筒內(nèi)質(zhì)量變化的快速響應(yīng)測量降水量，稱重式降水量傳感器主要由承水口、外殼、內(nèi)筒、載荷原件及處理單元、底座組件、防風(fēng)圈等部件組成。目前，稱重式降水傳感器所采用的測量技術(shù)主要有基于電阻應(yīng)變測量技術(shù)和基于振弦測量技術(shù)兩種。
1 業(yè)務(wù)應(yīng)用
索倫國家基準(zhǔn)期后站于2011年11月開始稱重式降水傳感器的試運(yùn)行，表1為2012年11月至2013年3月期間的18次降水過程，稱重式降水傳感器與人工觀測降水?dāng)?shù)據(jù)及誤差。
表1 2012年11月至2013年3月期間稱重式降水傳感器
與人工觀測數(shù)據(jù)
由圖1可知，稱重式降水傳感器對降水量的采集與人工測量值的趨勢基本相同，可以客觀的表現(xiàn)整個(gè)降水過程中雨強(qiáng)和雨量的變化，共出現(xiàn)三次對比超差記錄（第7、8、9次）。
2 帶來的效益與存在的問題
基于儀器自動(dòng)采集改善了人工測量時(shí)效性差、時(shí)空密度不足等諸多弊端，總降水量采集值與人工測量值基本吻合。但冬季氣溫偏低可能對儀器自身高靈敏度元器件造成影響，可能導(dǎo)致降水?dāng)?shù)據(jù)漏采集、數(shù)據(jù)采集上傳時(shí)間滯后現(xiàn)象的產(chǎn)生。此外，儀器自身的防風(fēng)功能尚不夠完善，在瞬時(shí)風(fēng)速較大時(shí)造成測量元件震蕩導(dǎo)致稱重測量出現(xiàn)偏差也可能直接影響到對自身降水采集的準(zhǔn)確性，使儀器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)漏采集現(xiàn)象。
3 結(jié)束語
（1）日降水量在0.0～0.2mm時(shí)，固態(tài)降水與人工測量誤差較大，反映出固態(tài)降水設(shè)備在對0.0～0.2mm量級的降水事件反應(yīng)不靈敏。（2）稱重式傳感器開始記錄數(shù)據(jù)時(shí)間普遍滯后于天氣現(xiàn)象開始時(shí)間，這是由于固態(tài)降水一期使用盛水桶收集降水，收集口邊緣會有少量雪存積，這部分只有掉入盛水桶后，降水量才被計(jì)算入內(nèi)。（3）有大風(fēng)的降水過程，監(jiān)測有一定誤差。風(fēng)速較大，由于收集口較小，進(jìn)入收集口的雪量相應(yīng)減少，因此固態(tài)降水觀測值比人工觀測值要偏小。
參考文獻(xiàn)
第2篇：人工降水的原理范文
緩解降雨量分布不均勻，解決局部地區(qū)土地干旱缺水的狀況；合理的利用資源改善環(huán)境；保障農(nóng)作物的生長；調(diào)節(jié)氣候。人工降雨的意義有許多，最主要還是為了農(nóng)業(yè)的需要。
人工降雨：
人工降水，又稱人工增雨，是指根據(jù)自然界降水形成的原理，人為補(bǔ)充某些形成降水的必要條件，促進(jìn)云滴迅速凝結(jié)或碰并增大成雨滴，降落到地面的過程。其方法是根據(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、增加水庫灌溉水量或供水能力，或增加發(fā)電水量等。中國最早的人工降雨試驗(yàn)是在1958年，吉林省這年夏季遭受到60年未遇的大旱，人工降雨獲得了成功。
（來源：文章屋網(wǎng) ）
第3篇：人工降水的原理范文
[關(guān)鍵詞]人工站 自動(dòng)站 地溫極值 誤差
[中圖分類號] P415.1 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-11-195-2
0前言
我們都知道地溫的變化是由地面輻射差額變化而形成的。在全天晴朗無云的情況下，一天地面溫度的日變化為一個(gè)最高值出現(xiàn)在午后13時(shí)左右，一個(gè)最低值出現(xiàn)在日出前后。但這是一種理想情況，在實(shí)際生活和工作中是不太多見的。由于天氣原因、地理環(huán)境以及土壤差異常造成地溫的日變化與理論不一致的情況，而對于同一地點(diǎn)、同一場地的自動(dòng)站和人工站的地溫也存在一定的誤差就似乎有些不可理解，但這種誤差卻一直存在，這又是什么原因呢？本文通過對本站近九年來的氣象觀測資料的分析，得出造成誤差的原因并加以總結(jié)，進(jìn)而提出解決辦法。
1自動(dòng)站與人工站數(shù)據(jù)來源對比
1.1人工站溫度表測溫原理
人工站測量地表溫度用的是套管式水銀或酒精玻璃溫度表，它的測溫原理是利用水銀或酒精的熱脹冷縮的特性來測量溫度的變化，依靠溫度表整個(gè)感應(yīng)部份對外部環(huán)境溫度進(jìn)行感應(yīng)，從而使表內(nèi)液體產(chǎn)生熱脹冷縮，故而來顯示溫度的變化。同時(shí)在制造最高和最低溫度表時(shí)，利用水銀和酒精的侵潤與不侵潤的特性，使用特殊裝置記錄最高和最低溫度。由于是利用液體的物理性質(zhì)來感應(yīng)溫度的變化，切必須有足量的液體故而有一定的滯后性。
1.2自動(dòng)站儀器測溫原理
自動(dòng)站的地溫感應(yīng)器是利用鉑金屬電阻的阻值隨溫度變化而產(chǎn)生的阻值呈現(xiàn)線性變化的原理來測量溫度的變化，并每十秒鐘采樣一次，把這一變化轉(zhuǎn)化為電信號的變化，每分鐘把6次采樣的結(jié)果進(jìn)行平均，進(jìn)而記錄溫度變化的，每分鐘有一個(gè)數(shù)據(jù)。
2人工站與自動(dòng)站地溫極值差異比較
2.1地面極端最高值比較
對本站九年的人工站和自動(dòng)站極端最高地面溫度進(jìn)行比較，差值在0到+3.2℃之間，溫度低時(shí)比溫度高時(shí)差值小，陰雨天氣比晴天差值小，穩(wěn)定天氣比激烈變化的天氣差值小，冬季比夏季差值小。各月極端地面最高溫度均方差及最大算數(shù)差值如下圖1：
2.2地面極端最低值比較
對本站九年的人工站和自動(dòng)站極端最高地面溫度進(jìn)行比較，差值在0到+2.2℃之間，差值變化特征同樣具有極端最高地面問度的變化特征，即溫度低時(shí)比溫度高時(shí)差值小，陰雨天氣比晴天差值小，穩(wěn)定天氣比激烈變化的天氣差值小，冬季比夏季差值小。各月極端地面最高溫度均方差及最大算數(shù)差值如圖2。
3自動(dòng)站與人工站地溫極值誤差分析
3.1儀器的測溫原理不同
我們知道人工站測量地表溫度用的是套管式水銀或酒精玻璃溫度表，它的測溫原理是通過水銀或酒精的熱脹冷縮的特性來測量溫度的變化，它要求的是整個(gè)感應(yīng)部份的溫度升降，故而往往帶有滯后性。而自動(dòng)站的地溫感應(yīng)器是利用鉑金屬電阻的阻值隨溫度變化而產(chǎn)生的阻值變化來測量溫度的變化，并把這一變化轉(zhuǎn)化為電信號的變化進(jìn)而記錄溫度變化的。由于測溫原理的不同，因此就有可能產(chǎn)生誤差，特別是地溫瞬間達(dá)到極值時(shí)鉑金屬電阻可迅速反映并記錄下這一瞬間的變化，而水銀或酒精溫度表主要是靠整個(gè)感應(yīng)部份的熱脹冷縮來記錄這一瞬間的變化，往往來不及反映，這一瞬間變化就消失了，加上玻璃溫度表水銀柱或酒精柱本身也有一個(gè)熱脹冷縮的過程，因此造成地面最高溫度表的示度往往低于實(shí)際的地面最高溫度，而地面最低溫度又高于實(shí)際地面最低。這就是由于人工站和自動(dòng)站測溫原理的不同，而造成自動(dòng)站與人工站地面溫度誤差的原因。
3.2土壤特征及安裝情況產(chǎn)生的誤差
通過本站兩年來的觀測與比較往往在每次較大的降水過程過后，天氣突然放晴的當(dāng)天，自動(dòng)站地溫極值往往會出現(xiàn)極端最高溫度低于人工站，而極端最低又高于人工站的現(xiàn)象。對此現(xiàn)象，通過多次的觀測和觀察，我們發(fā)現(xiàn)在每次較大降水后安置自動(dòng)站地溫傳感器的地方土壤要比安置人工站地溫表的地方要潮濕一些，這是因?yàn)樽詣?dòng)站地溫傳感器由1支傳感器組成而又鑲嵌在方形木框的結(jié)構(gòu)造成的，由于這種方形安裝的原因，水分不易排出，這就造成自動(dòng)站比人工站安裝地溫表的地方要潮濕一些。因?yàn)槌睗竦耐寥缹?dǎo)熱率明顯高于較干的土壤，而潮濕土壤熱容量大于干土壤，人工站與自動(dòng)站干濕程度不一，地溫表安裝和結(jié)構(gòu)不同是造成人工站與自動(dòng)站地溫極值誤差的又一原因。解決的方法是在每次大的降水之后及時(shí)疏松地溫場，盡量使人工站和自動(dòng)站的土壤特性一致。
3.3觀測時(shí)間不同引起的誤差
我們都知道自動(dòng)站的地溫極值是隨時(shí)出現(xiàn)隨時(shí)隨信號傳入微機(jī)，隨時(shí)記錄，而人工站地溫極值則是在20時(shí)觀測，而地面最高一般出現(xiàn)午后，最低出現(xiàn)在日出前后，不可能隨時(shí)出現(xiàn)，隨時(shí)觀測，加上由于觀測時(shí)間的不同，隨著溫度的變化玻璃溫度表水銀柱或酒精柱本身也有一個(gè)熱脹冷縮的過程，示度也會因此而發(fā)生變化。因此，觀測時(shí)間的不同也是造成人工站與自動(dòng)站極值誤差的另一原因。
4總結(jié)
由于不同儀器的測量原理不同、觀測的時(shí)間不一致以及測量儀器自身等原因?qū)е铝俗詣?dòng)氣象站和人工站所測的地溫極值之間存在誤差，因此，在測量過程中，需要工作人員要做好儀器的維護(hù)工作，特別是在強(qiáng)降水過后應(yīng)及時(shí)對地溫場進(jìn)行疏松，每天巡視儀器時(shí)應(yīng)及時(shí)清理溫度表及傳感器上的露水、霜凍及灰塵等，并盡量正確安裝儀器，盡量避免因儀器維護(hù)不當(dāng)而造成的測量誤差。即使在人工對比觀停止之后也應(yīng)該繼續(xù)對兩者記錄進(jìn)行定時(shí)比較，并及時(shí)找出原因，及時(shí)判斷誤差原因，并及時(shí)排除，以免造成數(shù)據(jù)嚴(yán)重錯(cuò)誤。
第4篇：人工降水的原理范文
關(guān)鍵詞 自動(dòng)站；降水值；誤差；成因；處理方法
中圖分類號 P415.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B 文章編號 1007-5739（2011）21-0047-01
1 雨量傳感器結(jié)構(gòu)和測量原理
雨量傳感器的結(jié)構(gòu)由承水器、上翻斗、計(jì)量翻斗、計(jì)數(shù)翻斗等組成，計(jì)數(shù)翻斗的中部裝有一塊小磁鋼，磁鋼的上面裝有干簧開關(guān)。自動(dòng)氣象站雨量的測量原理是由雨量傳感器感應(yīng)雨量的大小轉(zhuǎn)化為干簧管輸出的開關(guān)信號，按照地面觀測規(guī)范中雨量計(jì)算方法，計(jì)算機(jī)軟件接收采集器處理的信息后計(jì)算降水量大小，并按規(guī)定格式顯示[1-3]。
自動(dòng)氣象站測定降水值的工作過程：在承水器匯集的雨水進(jìn)入上翻斗，進(jìn)入計(jì)量翻斗后計(jì)量降雨量，0.1 mm降水量在雨量傳感器上表現(xiàn)為計(jì)量翻斗轉(zhuǎn)動(dòng)1次，隨之雨水被倒入計(jì)數(shù)翻斗；計(jì)數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)時(shí)，其磁鋼對干簧管掃描1次，干簧管因磁化而瞬間閉合1次。按此方式，降水量每次達(dá)到0.1 mm時(shí)，采集器就會接收一個(gè)脈沖信號并儲存相應(yīng)的降水[4-7]。
2 產(chǎn)生誤差的原因及處理方法
2.1 由雨量傳感器基點(diǎn)定位因素引入的測量誤差
2.1.1 誤差成因。由自動(dòng)氣象站雨量的測量原理可知，降水量的測量是通過翻斗的翻動(dòng)產(chǎn)生電信號得出。設(shè)計(jì)中，翻斗每翻轉(zhuǎn)1次，定義為0.1 mm的降水量，計(jì)量翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)影響雨量測量系統(tǒng)的計(jì)量準(zhǔn)確度，而雨量傳感器控制螺母影響計(jì)量翻斗轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)。降水量的計(jì)量準(zhǔn)確性與基點(diǎn)定位螺釘間距調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確度密切相關(guān)，當(dāng)基點(diǎn)定位螺釘間的距離越小，會產(chǎn)生雨量測量的誤差，此時(shí)翻斗翻轉(zhuǎn)的時(shí)間短，翻轉(zhuǎn)速度快，翻轉(zhuǎn)次數(shù)多，雨量測量值大[3-7]。若計(jì)量翻斗的翻轉(zhuǎn)次數(shù)小于或大于100次，則表示降水量小于或大于10 mm，此時(shí)雨量測量的計(jì)量值有誤差[8-9]；若計(jì)量翻斗翻轉(zhuǎn)10次時(shí)降水量為1 mm，翻轉(zhuǎn)100次時(shí)降水量為10 mm，此時(shí)雨量測量的計(jì)量值準(zhǔn)確。
2.1.2 處理方法。雨量傳感器差值測量方法：先將10 mm清水注入小雨強(qiáng)注水孔，校準(zhǔn)儀模擬1 mm/min降雨強(qiáng)度滴下，同時(shí)校準(zhǔn)儀計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，當(dāng)水流淌完畢，雙翻斗式雨量計(jì)的匯集都可能因未滿不能翻動(dòng)，此時(shí)需人工手動(dòng)翻動(dòng)，使水量盡量流進(jìn)計(jì)量斗。計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器顯示值作為傳感器計(jì)數(shù)值，將計(jì)數(shù)器清零。重復(fù)此過程3次，用100減去3次取得的計(jì)數(shù)值加權(quán)平均作為測量小雨強(qiáng)測量差值R1。同樣過程在通過大雨強(qiáng)注水孔測試3次，校準(zhǔn)儀模擬4 mm/min降雨強(qiáng)度測得大雨強(qiáng)測量差值R2。取R=（R1+R2）/2為傳感器的測量差值。
傳感器調(diào)整方法：當(dāng)傳感器測量差值R在±3范圍內(nèi)時(shí)，說明傳感器處于正常誤差范圍內(nèi)，否則說明傳感器誤差太大。應(yīng)當(dāng)對傳感器計(jì)量翻斗兩邊定位螺絲同時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以改變計(jì)量翻斗啟動(dòng)容量。一般計(jì)量翻斗定位螺絲轉(zhuǎn)1圈，計(jì)數(shù)值相應(yīng)變化3%。向外調(diào)節(jié)，則計(jì)量翻斗內(nèi)盛水增多，計(jì)數(shù)值減少，向內(nèi)調(diào)節(jié)，則計(jì)量翻斗內(nèi)盛水減少，計(jì)數(shù)值增大。當(dāng)R≥4或R≤-4時(shí)，在傳感器計(jì)量翻斗兩邊定位螺絲上做上記號。調(diào)整時(shí)根據(jù)R的大小和螺絲上的記號，兩邊同時(shí)進(jìn)行調(diào)整，使得差值在誤差允許范圍內(nèi)。例如：量取10 mm水量，計(jì)數(shù)器應(yīng)顯示100，經(jīng)3次測量，最后R=+6，說明翻斗啟動(dòng)容量大，應(yīng)將兩邊定位螺絲分別向內(nèi)調(diào)整1圈，使翻斗內(nèi)盛水減少，最后計(jì)數(shù)值將增大6。反之亦然。若使用的雨量計(jì)是雙翻斗式，則初始測試，當(dāng)集斗翻動(dòng)7次，而計(jì)量斗翻動(dòng)10次時(shí)，說明傳感器處于良好狀態(tài)[6]。
2.2 雨量傳感器關(guān)鍵元件損壞引入的測量誤差
2.2.1 誤差成因。計(jì)數(shù)翻斗干簧管開關(guān)發(fā)送1次信號，表明產(chǎn)生產(chǎn)的降水量為0.1 mm[4-6]。若干簧管元件失常，發(fā)生連擊即多發(fā)送信號，或漏擊即少發(fā)送信號，均會出現(xiàn)降水量誤差值偏大或偏小的異?，F(xiàn)象[8-9]。
2.2.2 處理方法。將萬用表調(diào)到200 Ω檔，紅、黑表筆分別接觸雨量傳感器2個(gè)接線柱，查看翻動(dòng)翻斗的變化，若無通斷變化，則表示干簧管損壞；若有通斷變化，則表示傳感器正常[4-5]。為了消除該因素引起的測量誤差，應(yīng)將計(jì)數(shù)翻斗上的干簧管擰緊，松弛螺釘，取下已損壞的干簧管，安裝一正常的干簧管即可。
2.3 雨量傳感器機(jī)械原因引入的測量誤差
2.3.1 誤差成因。雨量測量的計(jì)量是以單位時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)翻斗的翻轉(zhuǎn)次數(shù)為降水量的累計(jì)值的，雨量測量時(shí)，當(dāng)上、下翻斗翻轉(zhuǎn)的軸承間距調(diào)控不準(zhǔn)確，如間距過大或過小，導(dǎo)致翻轉(zhuǎn)出現(xiàn)阻滯感，均會改變翻斗翻轉(zhuǎn)的速度[2，7]。因此，由這種機(jī)械不靈敏引入的測量誤差，會造成自動(dòng)氣象站降雨量測值恒小于實(shí)際降水值。
2.3.2 處理方法。自動(dòng)氣象站工作人員應(yīng)定期清潔雨量傳感器，用清水清洗翻斗軸頸和寶石軸承孔（寶石軸承切勿加油），可縮小雨量傳感器機(jī)械因素引起的測量誤差。如翻斗軸損壞，則更新翻斗軸。如果寶石軸承磨損或碎裂，可用大頭針沿軸承內(nèi)孔觸劃，如有阻滯感，即寶石磨損，應(yīng)更新軸承部件[3，7]。
2.4 因維護(hù)保養(yǎng)不及時(shí)引入的測量誤差
2.4.1 誤差成因。一般若對雨量傳感器的維護(hù)和保養(yǎng)不當(dāng)，也會造成一定的測量誤差，導(dǎo)致自動(dòng)氣象站的雨量測量值偏小于實(shí)際降水值。與人工氣象站比較，除雨量傳感器外，自動(dòng)氣象站地面要素的感應(yīng)元件均由機(jī)械式元器件轉(zhuǎn)變成電子元器件，信號輸出由機(jī)械放大轉(zhuǎn)為電信號放大輸出。將原始的機(jī)械記錄轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集存儲[5-6]。此時(shí)如果天氣某一要素發(fā)生變化，自動(dòng)氣象站均能更客觀、實(shí)時(shí)地反映出來。但目前自動(dòng)氣象站仍沿用翻斗式雨量傳感器，因翻斗中的機(jī)械構(gòu)成因素，會增加測量方法引起的誤差。為縮小降雨量測值的誤差，應(yīng)維護(hù)保養(yǎng)翻斗雨量傳感器，否則會造成進(jìn)出水管道堵塞，尤其是節(jié)流管不暢通，或翻斗翻動(dòng)不靈敏，均會造成測量誤差[2，9]。
2.4.2 處理方法。自動(dòng)氣象臺站的工作人員應(yīng)定期清潔雨量傳感器，每個(gè)月至少清理1次過濾網(wǎng)，及時(shí)疏通節(jié)流管道，清除灰塵、小蟲等臟物、雜物[10]。翻斗內(nèi)壁禁止用手或其他物體抹拭，以免沾上油污。當(dāng)久旱后進(jìn)入第1場大雨前，臺站觀測人員應(yīng)檢查雨量傳感器[3-5]。檢查方法：向雨量承水器注入60～70 mm深度的水，觀測自動(dòng)氣象站雨量示值與實(shí)際注入水的值是否一致。若一致，表明雨量傳感器可進(jìn)入雨量測值的觀測程序；若不一致，則應(yīng)詳細(xì)檢查，及時(shí)調(diào)節(jié)基點(diǎn)定位螺絲，排除可能引發(fā)誤差的故障。
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第5篇：人工降水的原理范文
關(guān)鍵詞 稱重式雨量計(jì)；翻斗式雨量計(jì)；構(gòu)造；觀測原理；掛接
中圖分類號 P414.9+5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B 文章編號 1007-5739（2017）03-0210-01
氣象臺站對降水的觀測經(jīng)歷了人工測量到虹吸式雨量傳感器測量直到現(xiàn)在使用翻斗式雨量傳感器和稱重式雨量傳感器來探測降水量，數(shù)次的儀器變革更新實(shí)現(xiàn)了降水量觀測的連續(xù)化和精準(zhǔn)度，還減輕了臺站人員的工作量。目前，各臺站普遍使用翻斗式雨量傳感器測量液態(tài)降水，用稱重式雨量傳感器來測量固態(tài)降水，翻斗式雨量計(jì)翻斗不能承接固態(tài)降水，稱重式雨量傳感器可以監(jiān)控冬季固態(tài)和固液混合性降水以及春夏強(qiáng)對流冰雹所產(chǎn)生的降水量[1-3]；夏季用翻斗式雨量計(jì)來測量降水量，當(dāng)翻斗式雨量計(jì)發(fā)生桶口有異物堵塞或翻斗不靈活以及雨勢較強(qiáng)翻斗來不及翻轉(zhuǎn)等情況時(shí)易造成數(shù)據(jù)失真或缺失，而稱重式雨量計(jì)可以彌補(bǔ)這些，用翻斗式雨量計(jì)與稱重式雨量計(jì)同時(shí)掛接便可避免夏季降水的缺測。本文講述稱重雨量計(jì)和翻斗式雨量計(jì)同步掛接方法和數(shù)據(jù)采集程序的設(shè)置方法。
1 2種雨量計(jì)構(gòu)造及探測降水原理
1.1 翻斗式雨量計(jì)的組成
翻斗式雨量計(jì)主要由承水器、上翻斗、計(jì)量翻斗和計(jì)數(shù)翻斗組成。感應(yīng)器用二芯電纜與采集器連接，輸出干簧管信號。雨水降落時(shí)，先收集在承水器經(jīng)過上翻斗和進(jìn)水閥，進(jìn)入計(jì)量翻斗使不同強(qiáng)度的自然降水轉(zhuǎn)換成比較均勻的降水強(qiáng)度，以減少降水強(qiáng)度不同而造成的降水誤差，當(dāng)計(jì)量翻斗承受的降水量達(dá)到0.1 mm時(shí)，計(jì)量翻斗會把該降水傾倒到計(jì)數(shù)翻斗內(nèi)，計(jì)數(shù)翻斗會翻轉(zhuǎn)1次，當(dāng)計(jì)數(shù)翻斗翻轉(zhuǎn)時(shí)與它相連接的磁鋼對干簧管做一次掃描，干簧管會因磁化而瞬間閉合1次，這樣每當(dāng)降水量累計(jì)至0.1 mm時(shí)干簧管就從電纜向計(jì)算機(jī)發(fā)送1個(gè)信號，計(jì)算機(jī)收到信號進(jìn)行計(jì)數(shù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理而獲得累計(jì)的降水量數(shù)值以及降水時(shí)數(shù)和降水強(qiáng)度值，實(shí)現(xiàn)降水量的持續(xù)觀測。
1.2 稱重式雨量計(jì)的組成
稱重式雨量計(jì)是由承水器、集水桶、傳感器、支架和擋風(fēng)圈組成，使用電子稱重原理，由一個(gè)大容量的高穩(wěn)定載荷元件以及內(nèi)桶構(gòu)成，載荷元件通過感應(yīng)重量的變化來測量固體降水。當(dāng)有固態(tài)降水時(shí)，先匯集到集水桶，集水桶中的防凍液會融化固態(tài)降水成液態(tài)，位于集水桶下方的支撐盤上有3個(gè)獨(dú)立的弦振傳感器，在連續(xù)觀測中通過探測2次測量間隔間的重量變化給出一個(gè)頻率為0～5 V的方波信號，稱重單元通過溫度補(bǔ)償、數(shù)字濾波等技術(shù)由電纜發(fā)送到采集器進(jìn)行測量計(jì)算得到降水量。
2 不同雨量傳感器誤差原因
理想情況下，翻斗翻動(dòng)是很靈活的，但實(shí)際上由于D軸的摩擦加上漏斗沾水或泥沙、昆蟲等都會影響翻斗的翻轉(zhuǎn)；大雨時(shí)由于翻斗的慣性使得翻斗來不及翻轉(zhuǎn)將一部分雨量流失，也使測量的降水量有很大的誤差，甚至記錄失真；雖然翻斗的分辨率很高（0.1 mm），翻轉(zhuǎn)一次誤差很小，但一次降水過程中因翻轉(zhuǎn)次數(shù)多而累積起來的誤差也很大；此外，傳感器上的部件受外界干擾而產(chǎn)生無降水也有信號的現(xiàn)象，或筒口有異物堵塞時(shí)產(chǎn)生有降水而無信號的現(xiàn)象都是翻斗式雨量計(jì)存在的問題。稱重式雨量計(jì)較翻斗式雨量計(jì)有一定的優(yōu)勢，能承接固態(tài)降水和混合降水；抗干擾能力也較翻斗式雨量計(jì)強(qiáng)，翻斗式雨量計(jì)重量輕、離地近，容易被振動(dòng)而產(chǎn)生野值，稱重式只需要防止電磁干擾；但稱重式降水器在發(fā)生降水時(shí)降水器口緣及內(nèi)壁容易黏附引起滯后，通常固態(tài)降水越強(qiáng)會使誤差越大；另外，稱重式雨量計(jì)外部無網(wǎng)膜隔離，內(nèi)部也無過濾網(wǎng)，會使得掉落的雜物也計(jì)入降水量而產(chǎn)生偏差或野值，且其口緣較高不容易被發(fā)現(xiàn)和清理[4]。將兩者同時(shí)使用可以互相補(bǔ)償，減少測量誤差和缺失。
3 掛接前接線方法
將配發(fā)的信號線提前穿入地溝線管中，在做線路連接前，為不影響正點(diǎn)數(shù)據(jù)采集而重新開啟采集器務(wù)必要關(guān)掉采集箱中的交直流電源。
稱重式雨量計(jì)端接線方法：將原RS232口的接線拔下，將新線按從右到左紅黃白順序接入傳感器插孔（綠色線為空，黑色線接地）。
采集箱端接線方法：將原GPS口的接線拔下，將新線按從左到右紅黃白色的順序接入采集器插孔（綠色線為空，黑色接地）。
4 程序更新及掛接參數(shù)設(shè)置
拔下采集器的CF卡（拔前務(wù)必?cái)嚅_電源），用讀卡器將CF卡（拔前斷開電源）連接電腦，提前備份源程序（為出現(xiàn)問題時(shí)恢復(fù)采集用），將升級程序（文件名為tyjt1000）復(fù)制到CF并將CF卡插回采集器后接通電源。
打開新型自動(dòng)站采集軟件（SMO）在菜單欄點(diǎn)選設(shè)備管理―維護(hù)終端依次輸入以下命令：
返回“T”，說明設(shè)置成功。設(shè)置完成后，重啟采集器使設(shè)置生效。打開新型自動(dòng)站采集軟件（SMO）菜單欄選參數(shù)設(shè)置―觀測項(xiàng)目掛接設(shè)置―勾選稱重降水傳感器，然后保存設(shè)置。打開新型自動(dòng)站業(yè)務(wù)軟件（MOI）菜單欄的臺站參數(shù)設(shè)置，把翻斗式雨量和稱重式降水都設(shè)為自動(dòng)。在業(yè)務(wù)運(yùn)行時(shí)在參數(shù)設(shè)置―基本參數(shù)、觀測項(xiàng)目下選擇需要的數(shù)據(jù)源并保存。
5 掛接后測試
用量杯量取3 mm左右干凈水緩慢倒入稱重傳感器內(nèi)，等約5 min后，傳感器檢測到有降水會有降水量輸出。打開新型自動(dòng)站采集軟件（SMO）―實(shí)時(shí)觀測―新型自動(dòng)站―常規(guī)要素每日逐分鐘數(shù)據(jù)表。當(dāng)分鐘降水量、小時(shí)累計(jì)降水量顯示數(shù)據(jù)與人工加入的降水量相等時(shí)說明設(shè)置成功。
6 結(jié)語
掛接完成后要對日分鐘數(shù)據(jù)和正點(diǎn)數(shù)據(jù)密切監(jiān)視，確保不出現(xiàn)缺測記錄。稱重式雨量計(jì)和翻斗式雨量計(jì)同時(shí)掛接使用，提高了降水觀測的精確度，保證數(shù)據(jù)連續(xù)不缺失，使氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)更精細(xì)、更準(zhǔn)確。
7 參考文獻(xiàn)
[1] 胡玉峰.自動(dòng)氣象站原理與測量方法[M].北京：氣象出版社，2004.
[2] 中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2003.
第6篇：人工降水的原理范文
關(guān)鍵詞：深基坑；施工；降水措施
深基坑開挖絕大多數(shù)情況都需要進(jìn)行人工降低地下水。要降低地下水水位，就要合理的選擇降水方法，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行人工降水的方案設(shè)計(jì)，以及進(jìn)行降水方案的水位預(yù)測，通過預(yù)測進(jìn)行降水方案的優(yōu)化，從而得到最佳的降水方案。
1 人工降水與深基坑支護(hù)和開挖
深基坑施工中降水可以改善勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工。由于降低了地下水水位，使基坑開挖范圍內(nèi)的巖土層，不但不含有重力水，而且使其含水量大大降低，這樣就為機(jī)械化施工創(chuàng)造了良好的環(huán)境，從而改善了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，使工程得以快速進(jìn)行。降水可以縮短工期，降低造價(jià)，加快工程建設(shè)。由于人工降水，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工，從而縮短了工期，同時(shí)又降低了成本造價(jià)，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)的多快好省。采用有效經(jīng)濟(jì)的降水方法，疏干地下水，保持巖土體的邊坡穩(wěn)定。人工降水的方法有多種，必須結(jié)合具體工程選擇有效的、經(jīng)濟(jì)的人工降水方法，這樣才能達(dá)到疏干地下水、滿足深基坑開挖的目的?；舆吰碌叵滤氖韪稍黾恿嘶舆吰碌姆€(wěn)定性。降水有利于巖土工程施工。例如邊坡支護(hù)中的人工挖孔樁，由于人工降低地下水位，改變了挖孔樁的施工條件，使其能順利施工。
深基坑開挖是基礎(chǔ)工程和地下工程施工中一個(gè)綜合性的巖土工程難題，既涉及土動(dòng)力學(xué)中典型的強(qiáng)度與穩(wěn)定問題，又包含了變形問題及疏干地下水問題，同時(shí)涉及到土與支護(hù)結(jié)構(gòu)的共同作用問題。這些問題都與深基坑開挖這一巖土工程問題緊密聯(lián)系在一起，既互相聯(lián)系，又相互制約。在某些情況下，由于人工降水，深基坑邊坡不需要進(jìn)行支護(hù)，或者改變了邊坡支護(hù)的類型，從而降低工程費(fèi)用，由此可見人工降水在深基坑開挖中的地位和作用。因此，不難看出人工降水是保證深基坑開挖的基礎(chǔ)工作，它能增加開挖邊坡的穩(wěn)定性，使某些情況下基坑開挖不需要支護(hù)或采用簡單的支護(hù)類型。
2 基坑工程的降水措施
在基坑工程施工中，對地下水的治理一般可從兩個(gè)方面進(jìn)行，一是降低地下水位；二是堵截地下水。降低地下水位的常用方法可分為明排降水和井點(diǎn)降水兩類。明排降水由于其制約條件較多，尚不能得到廣泛應(yīng)用；而井點(diǎn)降水的適用條件較廣，并經(jīng)過二十多年來的應(yīng)用、發(fā)展和改進(jìn)，已形成了多種井點(diǎn)降水方法，如輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、管井點(diǎn)、引滲井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、輻射井點(diǎn)等，這些有效的降水方法現(xiàn)已被廣泛用于各種降水工程中。但由于降低地下水位后，可能帶來一些不良影響，如地面沉降、鄰近已有建筑物或構(gòu)筑物的安全穩(wěn)定及殘留滯水的處理等。因此，必須充分考慮降水所帶來的有關(guān)問題，在不具備采用降低地下水位的情況下，可采用堵截法，將地下水體分隔開后，進(jìn)行基坑施工。常用的堵截法有：鋼板樁、稀漿槽、夾心墻、防滲垂直帷幕、防滲水平帷幕、冷凍法等。為了更好地治理地下水，為工程施工服務(wù)，必須很好地研究場區(qū)的工程、水文地質(zhì)條件，熟悉各種治理地下水的技術(shù)、原理和方法，根據(jù)降水工程的任務(wù)要求，采用合理的降水方案和施工工藝，進(jìn)行全面質(zhì)量管理，以達(dá)到安全、快速、經(jīng)濟(jì)地治理地下水的目的。
2.1 明排降水
明排降水的適用條件及特點(diǎn)明排降水是指在基坑內(nèi)設(shè)置排水明溝或滲渠和集水井，使進(jìn)入基坑內(nèi)的地下水沿排水溝渠流人集水井中，然后用水泵將水抽出基坑外的降水方法。明排降水一般適用于土層比較密實(shí)，坑壁較穩(wěn)定，基坑較淺，降水深度不大，坑底不會產(chǎn)生流砂和管涌等的降水工程。具體在選用明排降水時(shí)，應(yīng)根據(jù)場地的水文地質(zhì)特征，基坑開挖方法及邊坡支護(hù)形式等綜合分析確定，當(dāng)具備如下條件時(shí)，一般可以采用明排降水方案。
2.2 井點(diǎn)降水
在地下水位以下施工基坑工程時(shí)，通常采用井點(diǎn)(垂直井點(diǎn)和水平井點(diǎn))降水法來降低地下水位。垂直井點(diǎn)常沿基坑四周布設(shè)，水平井點(diǎn)則可穿越基坑四周和底部，井點(diǎn)深度大于要求降水深度，通過井點(diǎn)抽水或引滲來降低地下水位，實(shí)現(xiàn)基坑外暗降，保證基坑工程的施工。經(jīng)井點(diǎn)降水后，能有效地截住地下滲流，降低地下水位，克服基坑的流砂和管涌現(xiàn)象，防止邊坡和基坑底面的破壞；減少側(cè)土壓力，增加挖掘邊坡的穩(wěn)定性，有利于邊坡的支護(hù)和施工；防止基底隆起和破壞，加速地基土的固結(jié)作用；有利于提高工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度及保證施工安全。目前常用的井點(diǎn)降水方法有：輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)、管井點(diǎn)、引滲井點(diǎn)，輻射井(或水平井)點(diǎn)等。
2.3 堵截治水
由于基坑降水常會帶來一些不良影響，如地面沉降，臨近已有建筑物或構(gòu)筑物的安全穩(wěn)定及殘留滯水的存在而影響邊坡穩(wěn)定等。為了避免這些問題的產(chǎn)生，可以采用堵截法將地下水體分隔開，在基坑內(nèi)進(jìn)行降水，基坑外的地下水位保持不變或變化很小。國內(nèi)外對地下水進(jìn)行堵截的方法有鋼板樁、稀漿槽、夾心墻、防滲垂直帷幕、防滲水平帷幕及冷凍等。
3 降水施工中常見問題
施工中要根據(jù)實(shí)際情況對原有方案進(jìn)行修改補(bǔ)充，使降水方案更加完善。在井點(diǎn)施工時(shí)，由于填入濾料不合適，在粉、細(xì)砂含水層中造成井內(nèi)涌砂嚴(yán)重，不能進(jìn)行洗井和抽水。一旦發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象，應(yīng)立即更換濾料或包紗網(wǎng)，以阻止流砂的進(jìn)入；對于已打成的井點(diǎn)，只需將泥漿洗出后，就暫停洗井，以免涌砂后造成井孔周邊地層塌陷，甚至影響邊坡的穩(wěn)定。當(dāng)井點(diǎn)不出水或出水量很小的時(shí)，對于輕型井點(diǎn)類，可向井管內(nèi)送人高壓清水，以沖動(dòng)孔內(nèi)濾料，將泥漿和泥皮稀釋、破壞、再送氣吹揚(yáng)洗井或接上真空泵抽吸。對于管井點(diǎn)，可在井孔周邊10～30cm處用工程鉆機(jī)打孔至含水層部位，從孔中送入高壓清水直接沖洗孔壁的濾料，或邊送水邊送氣吹洗，將井孔附近的砂和濾料吹出地面，待送入清水暢快流入井中后，從孔中填入新濾料，并重新進(jìn)行井內(nèi)洗井。此外，由于地下水水位的下降，使土層中含水量減少，浮托力減小，等于增加了附加荷重，使土產(chǎn)生固結(jié)、壓縮，使建筑物基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降；如在井點(diǎn)施工和抽水過程中發(fā)生井孔坍塌和涌砂，將會加大其不均勻沉降。如控制不好，將會直接影響到鄰近建(構(gòu))筑物的安全，所以必須特別重視。在降水時(shí)要隨時(shí)注意抽出的地下水是否有混濁現(xiàn)象。抽出的水中帶走的細(xì)顆粒不但會增加周圍的沉降，而且還會使井管堵塞、井點(diǎn)失效。為此首先應(yīng)根據(jù)周圍土層的情況選用合適的濾網(wǎng)，同時(shí)應(yīng)重視埋設(shè)井管時(shí)的成孔和回填濾料的質(zhì)量。在同樣的降水深度前提下，降水漏斗線的坡度越平緩，影響范圍越大，而所產(chǎn)生的不均勻沉降就越小，因而降水影響區(qū)內(nèi)的地下管線和建筑物受損傷的程度也愈小。
在基坑施工，如護(hù)坡樁、挖土、錨桿等施工過程中，常常會造成降水井點(diǎn)的損壞，特別是影響滲井的滲水效果。施工護(hù)坡樁時(shí)，由于機(jī)械碾壓破壞井口，孔口坍塌與井孔連通后泥漿進(jìn)入井中，造成井孔堵塞；大量注水使地下水位抬升，增加降水時(shí)間；當(dāng)有砂層時(shí)，可能使井中出現(xiàn)涌砂等。挖土?xí)r，特別是挖第一步土和車道過程中，對于狹窄場地，井點(diǎn)距基坑很近，常出現(xiàn)挖壞井管；甩土?xí)r將泥、上掉人井中等。因此，必須加強(qiáng)降水井的保護(hù)。
參考文獻(xiàn)
第7篇：人工降水的原理范文
關(guān)鍵詞降水；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；影響；對策；山東聊城
中圖分類號S161.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 1007-5739（2011）22-0303-01
聊城市位于山東省的西部，全市為黃河沖積平原，地勢平坦，屬溫帶半干燥氣候區(qū)，冬寒、夏熱大陸性氣候較明顯，主要特征是雨熱同季，四季分明，作物生長季光溫充足，雨量充沛，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供有利的氣候條件。但是各種自然災(zāi)害的頻繁出現(xiàn)，特別是干旱的不斷發(fā)生對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也造成了嚴(yán)重的影響[1]。該文根據(jù)50年來聊城市的降水變化，分析其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，提出相應(yīng)的防御對策，可為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供參考。
1資料來源
降水資料來源于聊城市氣象局所屬8個(gè)縣1961―2010年的平均值，災(zāi)情資料來源于聊城市民政局[1-2]。對不同年代的降水資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用中國氣象局《全國氣候影響評價(jià)》標(biāo)準(zhǔn)，利用降水距平百分率ΔR%來劃分，氣候平均值以1971―2000年為基準(zhǔn)。1級：ΔR%≤-80%，為異常偏少；2級：-80%＜ΔR%≤-50%為顯著偏少；3級：-50%＜ΔR%＜-25%為偏少；4級：-25%≤ΔR%≤25%為正常；5級：25%＜ΔR% ＜50%為偏多；6級：50%≤ΔR%＜80%為顯著偏多；7級：ΔR%≥80%為異常偏多。
2資料分析
從表1可以看出，20世紀(jì)60―70年代，年平均降水量超過600 mm，80年代年平均降水量最低，下降超過80 mm左右，偏少80 mm左右，80年代的季節(jié)、年降水量變化最大。1961―2010年，春季降水量呈減少―增加―減少―增加的變化趨勢，夏季則相反；秋季除20世紀(jì)90年代為增加趨勢外，其余時(shí)段為減少的趨勢；冬季降水卻表現(xiàn)為70年代為增加，80―90年代減少，進(jìn)入2000年后變化較小。從圖1可以看出，聊城市降水量相對較多的時(shí)段是在20世紀(jì)60―70年代。
從表2可以看出，降水的年變化為正常等級的年份比較多，但是降水的季節(jié)變化比較大，表現(xiàn)在降水正常的年份較少，而偏多或偏少的年份比較多。其中夏季降水正常的年份比較多，而其他各季降水偏少或顯著偏少的年份比較多。3降水對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響
1961―2010年聊城的降水量變化比較顯著，造成旱或澇的幾率較大，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來一定的不利影響。特別是近10年來，發(fā)生干旱的幾率在增加，冬春連旱甚至秋冬春連旱，嚴(yán)重影響農(nóng)作物的正常生長[3-4]。
近2年來，當(dāng)?shù)匕l(fā)生比較典型的旱澇災(zāi)情。如進(jìn)入2010年8月以來，聊城市持續(xù)遭遇大到暴雨襲擊，造成農(nóng)田積水，農(nóng)作物受災(zāi)嚴(yán)重，對灌漿期的夏玉米、花鈴期的棉花等農(nóng)作物的正常生長造成了不利影響，部分農(nóng)田受澇時(shí)間長，排水困難，農(nóng)作物減產(chǎn)嚴(yán)重甚至絕產(chǎn)，部分地塊被迫改種，農(nóng)業(yè)損失較重。據(jù)市民政局資料，自2010年8月9日以來連續(xù)降水，造成農(nóng)作物受災(zāi)面積20.0萬hm2，成災(zāi)面積為13.8萬hm2，絕產(chǎn)面積3.3萬hm2，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)10億元，其中農(nóng)業(yè)損失8億元。自2010年9月中旬以來，聊城市降水又異常偏少，據(jù)2011年2月23日統(tǒng)計(jì)，全市平均降水量僅12.8 mm，比常年偏少90%以上，是1961年以來同期降水量最少的一年。由于長期無雨雪天氣，導(dǎo)致干旱加重。據(jù)2月24日聊城市民政局資料，全市受旱面積28.16萬hm2，成災(zāi)面積13.6萬hm2，受災(zāi)人口247萬人，直接經(jīng)濟(jì)損失5.5億元。
由于聊城市灌溉條件較好，可以利用一切水源進(jìn)行澆水，一般旱情造成的損失都比較小，旱情嚴(yán)重的縣主要分布在西部水澆條件差的冠縣、莘縣、臨清地區(qū)，其他各縣相對較輕。但是出現(xiàn)澇災(zāi)時(shí)，若排水不暢，易造成農(nóng)田積水或漬澇，往往造成嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)損失[5]。
4農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對策
近50年來，聊城市的降水條件發(fā)生一定的變化，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也形成一定的影響。針對這種情況，在今后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，要積極采取有利措施，盡可能地適應(yīng)氣候變化，最大限度地利用氣候資源，使氣象災(zāi)害造成的損失減少到最低限度[6]。積極有效地開展人工影響天氣活動(dòng)是行之有效的防御措施之一，隨著氣象科學(xué)和氣象現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，天氣監(jiān)測、預(yù)報(bào)和氣象減災(zāi)服務(wù)系統(tǒng)等都在不斷完善。目前，在全國范圍內(nèi)已普遍開展的人工消雹、增雨工作成為減輕自然災(zāi)害，解除旱情、雹災(zāi)的有效途徑之一。因此，抓住有利天氣形勢，及時(shí)開展人工消雹增雨作業(yè)，達(dá)到既減輕雹災(zāi)，又增加降水以緩解旱情的目的。另外，通過這幾年的實(shí)踐證明，早春的適時(shí)管理，特別是在溫度適宜的范圍內(nèi)早灌溉、施肥，措施得當(dāng)，管理到位，干旱對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的損失就會減少到最低限度。
5參考文獻(xiàn)
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第8篇：人工降水的原理范文
關(guān)鍵詞： 西北干旱區(qū)；新疆；泥沙；引水樞紐
0 引言
新疆地處亞歐大陸腹地，我國西北干旱地區(qū)；屬于溫帶大陸性氣候，氣候干燥，日照時(shí)間充足，溫差較大，南疆的氣溫高于北疆；降水量少，年平均降水量為150毫米左右，各地降水量相差很大，北疆的降水量高于南疆[1]。特殊的地理位置和極端的氣候水文條件決定其絕大部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必須依靠灌溉。
新疆三大山脈（阿爾泰山、天山、昆侖山）的積雪、冰川孕育匯集為500多條河流，分布于天山南北的盆地，其中較大的有塔里木河（中國最大的內(nèi)陸河）、伊犁河、額爾齊斯河（流入北冰洋）、瑪納斯河等，多為山溪性多沙內(nèi)陸河，其河源天然植被覆蓋較差，河床縱坡陡，每逢暴雨或融冰化雪形成徑流時(shí)，挾帶大量泥沙，順流而下，尤其是推移質(zhì)泥沙，給灌溉引水造成了極大的困難。引水樞紐是將河流或水庫中的水引入渠道，以滿足農(nóng)田灌溉、水力發(fā)電、工業(yè)及生活用水等的需要；并且要求防止粗顆粒泥沙進(jìn)入渠道，以免引起渠道的淤積和對水輪機(jī)或水泵葉片的磨損，保證渠道及水電站正常運(yùn)行，還可攔截春秋枯水期滲入河床的河水，增加引水量，夏季汛期可以防止河道推移質(zhì)泥沙入渠，使有效引水率得到保證，為灌區(qū)建立旱澇保收的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)田，所以設(shè)計(jì)引水樞紐工程是十分有意義的。
在進(jìn)行引水樞紐工程設(shè)計(jì)時(shí)，為了解決引水與排沙的矛盾，常需要結(jié)合地形圖進(jìn)行方案比較。攔河閘式引水樞紐適用于上游河道為砂卵石河床情況，但攔河閘跨度較大使用鋼材較多，造價(jià)較高；人工彎道式引水樞紐適應(yīng)性強(qiáng)，防沙效果好，適用于山丘地區(qū)推移質(zhì)泥沙較多、粒徑較大的河流上，尤其適用于西北干旱地區(qū)，而且引水比較高，一般可達(dá)70%～80%以上[2]。因此新疆多采用人工彎道式引水樞紐，使水流在彎道內(nèi)產(chǎn)生橫向環(huán)流，上層清水主流靠近凹岸，在彎道凹岸處建立一座進(jìn)水閘，底層水挾帶的泥沙和推移質(zhì)泥沙向凸岸移動(dòng)，在進(jìn)水閘旁建立一座沖沙閘[3]。實(shí)踐也證明：這種正面引水，側(cè)面排沙的人工彎道式引水樞紐的設(shè)計(jì)適合新疆河流的特點(diǎn)。
1 引水樞紐各主要建筑物設(shè)計(jì)原理
引水樞紐工程主要建筑物包括：上游導(dǎo)流堤、泄洪閘、人工彎道、進(jìn)水閘、沖沙閘、曲線形懸臂式擋沙坎、消力池、引水渠道[4]。
在人工彎道進(jìn)口處，修建導(dǎo)流堤，并向上延伸與河道兩岸平緩的連接，以便束水導(dǎo)流，使水流平順的進(jìn)入引水彎道。設(shè)置泄洪閘用以泄洪排沙，減少泥沙進(jìn)入人工彎道，保證引水彎道有良好的進(jìn)水條件；在洪水季節(jié)，泄水排沙，平時(shí)可關(guān)閉壅水，保證下游工農(nóng)業(yè)用水，在寒冷季節(jié)還可將冰凌、漂浮物排向下游。在人工彎道設(shè)計(jì)時(shí)，要充分利用天然穩(wěn)定的河灣，加以整治，即可作為引水彎道；彎道設(shè)計(jì)流量要綜合考慮進(jìn)水閘的流量和含沙量較大季節(jié)河灣流量，使彎道內(nèi)產(chǎn)生較強(qiáng)的橫向環(huán)流作用，有利于排沙。進(jìn)水閘與沖沙閘設(shè)置在引水彎道末端，按正面引水側(cè)面排沙的原則布置，進(jìn)水閘與沖沙閘兩軸線的夾角以33度為宜，使沖沙閘各閘孔均勻排沙。進(jìn)水閘底板高程要高出原河床，這樣可以減少泥沙入渠，并可增大閘前泥沙淤積庫容，有利于定期沖沙。進(jìn)水閘前設(shè)置曲線形懸臂式擋沙坎，可增強(qiáng)橫向環(huán)流的作用，還可將泥沙導(dǎo)向沖沙閘，擋沙坎懸臂板末端加寬并延伸到?jīng)_沙閘邊孔，有利于引水防沙，引水面做成流線型，以免擾動(dòng)水流。沖沙閘底板高程也要高于原河床，可增大閘下沖沙水頭，有利于排沙。進(jìn)水閘下游消能建筑物，多采用底流型降低護(hù)坦式的消能方式，消力池緊接閘室布置，在池中利用水躍進(jìn)行消能，使水流在消力池中發(fā)生淹沒水躍，池中布置排水孔，下設(shè)砂石反濾層，保證下游引水渠道的安全運(yùn)行。下游引水渠道根據(jù)水力最佳斷面及經(jīng)濟(jì)實(shí)用斷面綜合確定，常采用梯形斷面渠道、混凝土板襯砌。
2 引水樞紐主要設(shè)計(jì)內(nèi)容
樞紐工程總體布置：根據(jù)基本資料確定工程的等級、級別、洪水標(biāo)準(zhǔn)，可參考《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]、《水閘》[6]、《取水工程》[7]等文獻(xiàn)，并結(jié)合地形及方案比較，確定采用什么類型引水樞紐，這里以人工彎道式引水樞紐為例，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定彎道的底寬、半徑、中心線長度等參數(shù)，根據(jù)工程各主要建筑物的作用和設(shè)計(jì)原理，合理布置建筑物的位置。
樞紐工程水力設(shè)計(jì)：首先，根據(jù)水力最佳斷面和經(jīng)濟(jì)實(shí)用斷面確定下游引水渠道的斷面尺寸，利用《水力學(xué)》[8]中的迭代計(jì)算公式確定渠道正常水深；其次，根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》確定進(jìn)水閘、沖沙閘、泄洪閘的閘孔總凈寬及單孔凈寬，利用試算法確定進(jìn)水閘、沖沙閘、泄洪閘的設(shè)計(jì)洪水位及校核洪水位；最后，根據(jù)《水力學(xué)》進(jìn)行各閘的消能防沖計(jì)算。
樞紐工程防滲計(jì)算：根據(jù)工程的要求，需對進(jìn)水閘、沖沙閘、泄洪閘設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位都進(jìn)行防滲計(jì)算，計(jì)算過程相似；根據(jù)《水工建筑物》[9]擬定各閘室的地下輪廓，采用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行滲流計(jì)算。首先進(jìn)行阻力系數(shù)的計(jì)算，確定滲透壓力，繪制滲壓水頭分布圖，最后計(jì)算閘底板水平段滲透坡降和滲流出口處坡降以及允許坡降并進(jìn)行比較，均要滿足閘基的抗?jié)B穩(wěn)定要求。
閘室穩(wěn)定分析：首先，確定各閘室荷載，包括：閘底板、閘墩自重、工作橋自重、閘門自重、檢修橋自重、啟閉力、水自重、水平水壓力、揚(yáng)壓力；根據(jù)荷載和偏心受壓公式分別驗(yàn)算各閘室完建期、設(shè)計(jì)洪水位期、校核洪水位期的閘室基底應(yīng)力，結(jié)果均要滿足規(guī)范要求；根據(jù)《水閘》公式，驗(yàn)算各閘室的抗滑穩(wěn)定性，結(jié)果均要滿足閘室的抗滑穩(wěn)定要求。
閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：首先要驗(yàn)算各閘的邊墻基底應(yīng)力及抗滑穩(wěn)定性，均需滿足規(guī)范要求，其次，根據(jù)偏心受壓公式，進(jìn)行閘墩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對閘墩進(jìn)行配筋計(jì)算；最后，采用彈性地基梁法對各閘底板進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，確定底板最大彎矩值，利用最大彎矩對底板進(jìn)行配筋，配筋后對閘底板進(jìn)行裂縫校核，結(jié)果要符合規(guī)范要求。
閘室工作橋結(jié)構(gòu)計(jì)算：首先根據(jù)各閘縱梁的跨度，擬定梁、懸臂板的斷面尺寸，確定作用在梁上的荷載，計(jì)算彎矩，根據(jù)最大彎矩對懸臂板、縱梁進(jìn)行配筋計(jì)算，其中，縱梁還需要進(jìn)行抗剪腹筋的計(jì)算，最后，根據(jù)《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》[10]鋼筋骨架的構(gòu)造要求，配置腰筋和拉筋，確定工作橋的配筋圖。
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第9篇：人工降水的原理范文
經(jīng)過對全市幾個(gè)公園內(nèi)的景觀水體調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致景觀水水質(zhì)惡化的原因有很多。總體上可分以下幾種：
1.1、景觀水的水源水質(zhì)較差。一般景觀水的水源主要來自三個(gè)方面：降水、地表水、中水。大部分日常補(bǔ)充水量以降水匯集為主，而四周匯集的降水把地表很多污染物都溶解在內(nèi)，使得景觀水源先天質(zhì)量較差。
1.2、周圍污染源對其污染。景觀水體污染物主要來源于四周小區(qū)內(nèi)居民日常生活所排放生活污水、生活垃圾、建筑垃圾及其滲濾液、漂物和施工塵土等。尤其是生活污水中含有大的有機(jī)污染物及氮、磷等植物營養(yǎng)物，植物營養(yǎng)物進(jìn)入天然水體后將惡化水體水質(zhì)，加速水體的富營養(yǎng)化過程，影響水面的利用。
1.3、水池防滲處理破壞景觀水生態(tài)系統(tǒng)。目大部分的人工湖由于考慮到防滲等問題，湖底多為硬質(zhì)底。對于需要泥土才能生長的水生植物而言，其種植、生長都會有諸多限制。很多水域由于防滲層鋪設(shè)質(zhì)量不過關(guān)，造成人工湖水流失過快，或管理過程中補(bǔ)水不及時(shí)。水生植物因干涸而生長不良甚至枯死，既沒有發(fā)揮凈水作用又破壞觀景效果。
1.4、游客人為的破壞。游客的一些行為，也是導(dǎo)致水質(zhì)惡化的原因之一。比如向水中丟棄垃圾；為了垂釣，向水體撒過多的魚餌，這些多余的魚餌也會造成水體的污染，這些種種行為都會嚴(yán)重地污染景觀水。
1.5、設(shè)計(jì)的不合理。由于在水景設(shè)計(jì)與考慮不周，人工湖中經(jīng)常會出現(xiàn)死角，而死角中的水由于缺乏流動(dòng)，水質(zhì)往往最容易惡化。各種污染物將會沉積在死角，并慢慢地污染整個(gè)人工湖，死角成人工湖的一個(gè)內(nèi)部污染深，因此，在一個(gè)人湖中如果死角越多，水質(zhì)惡化得越快。
1.6、地下水的污染。隨著工農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的污染(如氮、磷、重金屬離子等等)滲入了地下，污染了地下水。如今我國地下水的污染已相當(dāng)普遍而嚴(yán)重。而大部分的景觀水又是與地下水相通的，因此導(dǎo)致景觀水的變質(zhì)也是顯而易見的。
2、景觀水體污染預(yù)防的方法
要保持景觀水體的清潔，使之達(dá)到規(guī)定的景觀娛樂用水水質(zhì)標(biāo)要求，必須對可能造成該水體污染的上述污染物的污染源嚴(yán)加控制，具體主要建議措施如下：
2.1、加大政府投入，建好城市污水設(shè)施。充分利用現(xiàn)在國家環(huán)保的新形勢，多方面籌集資金，規(guī)劃建設(shè)好城市污水處理廠和雨污分離管道，使景觀周圍的污水經(jīng)過處理達(dá)到景觀水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后再排入；對前10分鐘的降水也要納入污水處理廠處理，這樣能有效的遏制地面沉積物對景觀水的污染。
2.2、加強(qiáng)執(zhí)法。管好周圍污染源。保證水體四周區(qū)域內(nèi)小區(qū)、飯店等污染源產(chǎn)生的生活污水必須排入城市下水道系統(tǒng)，進(jìn)城市污水處理廠處理，不能直排入景觀水體；在有些水體四周下水道系統(tǒng)還不完善，與現(xiàn)有市政下水道系統(tǒng)沒有連接的情況下，周邊污染源必須設(shè)立獨(dú)立污水處理站對其污水進(jìn)行處理，要求改道外排。也應(yīng)嚴(yán)禁在湖周圍附近堆放生活或建筑垃圾。以免垃圾飄浮物經(jīng)風(fēng)吹到湖體水面或垃圾滲濾液直接流入湖體，對湖體水質(zhì)造成不同程度的污染2.3、做好調(diào)度，保證地表徑流水質(zhì)質(zhì)量。地表徑流雨水含有較多有機(jī)物和無機(jī)塵土，尤其降雨前十分鐘地表徑流水中污染物含量更高，應(yīng)排入城市雨水管道排除。不能直接排入景觀水體，若直接排入景觀水體會造成淤積或水體不同程度的污染。
2.4、加強(qiáng)管理，設(shè)專人管理水面環(huán)境。必須設(shè)專人對水面漂浮物及時(shí)清除。諸如雜草樹葉等腐植物不及時(shí)清除，長期浮于水面不但影響水體的自然復(fù)氧功能，而且沉于湖底腐爛變質(zhì)后會引起水質(zhì)變臭；同時(shí)管理垂釣人員，制止過多投放魚餌。
2.5、湖體邊坡應(yīng)做毛石或預(yù)制混凝土塊護(hù)砌。防止邊坡土被水浪沖刷，影響水體感官指標(biāo)。3、污染景觀水體治理的方法
3.1、物理方法
景觀水體凈化的物理方法有機(jī)械過濾、疏浚底泥、水位調(diào)節(jié)、高壓放電、超聲波等方法，這些方法效果明顯，但不易普及，難以大規(guī)模實(shí)施。過去常用的有疏浚底泥和水位調(diào)節(jié)兩個(gè)方法，疏浚底泥是為了抑制泥中氮、磷的釋放而污染水體。定期補(bǔ)水是為了稀釋污染物濃度，其主要機(jī)理為稀釋作用，其并不改變污染物的性質(zhì)，但可為進(jìn)一步的凈化作用創(chuàng)造條件，如降低有害物質(zhì)的濃度，使水體其它凈化過程尤其是生物凈化過程能夠恢復(fù)正常。定期補(bǔ)充水的處理方法對于較小水面的景觀水體來說是一種行之有效的方法。在經(jīng)濟(jì)上可行，也達(dá)到預(yù)期的效果。
3.2、化學(xué)方法
對于湖泊、河道等緩流水體，由于氮、磷等植物營養(yǎng)物的大量排入已經(jīng)發(fā)生富營養(yǎng)化引起水質(zhì)變臭時(shí)，可以采用直接向水中投加化學(xué)藥劑的方法殺死藻類。然后通過自然沉淀后，清除淤泥層即可達(dá)到防止水體富營養(yǎng)化的目的。殺藻常用的藥劑有硫酸銅和漂白粉。
3.3、生態(tài)凈化法
3.3.1水生植物系統(tǒng)凈化。水生植物技術(shù)以生態(tài)學(xué)原理為指導(dǎo)，將生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能應(yīng)用于水質(zhì)凈化，充分利用自然凈化與水生植物系統(tǒng)中各類水生生物間功能上相輔相成的協(xié)同作用來凈化水質(zhì)，利用生物間的相克作用修飾水質(zhì)，利用食物鏈關(guān)系有效的回收和利用資源取得水質(zhì)凈化和資源化、景觀效果等結(jié)合效益。但需要控制水生植物的種植密度。以防過度繁殖，適得其反。
3.3.2水生動(dòng)物凈化。魚是水生食物鏈的最高級。在水體內(nèi)利用藻類為浮游生物的食物，浮游生物又供作魚類的餌料。使之成為菌－藻類－浮游生物－魚的生態(tài)系統(tǒng)。在景觀水體內(nèi)宜于放養(yǎng)的品種應(yīng)以花鰱、白鰱為主，并配以鳙、草、鯉、羅非魚等。因此，作為景觀水體適量養(yǎng)魚是一種很好的方法，既有凈化水質(zhì)的作用，同時(shí)又能很好的發(fā)揮水體的垂釣功能。
3.3.3曝氣充氧。曝氣主要是向水中補(bǔ)充氧氣，以保證水生生物生命活動(dòng)及微生物氧化分解有機(jī)物所需的氧量，同時(shí)攪拌水體達(dá)到水體循環(huán)的目的。采用曝氣的方法給封閉水體充氧在一定程度上可以防止因藻類大量繁殖而導(dǎo)致的魚類死亡，對維持水體生態(tài)平衡起到一定的作用。曝氣的方法只能延緩水體富營養(yǎng)化的發(fā)生，但不能從根本上解決水體富營養(yǎng)化。
3.3.4投加菌種PSB。這種方法是一種新穎的處理方法，具有工藝簡單，無需單獨(dú)建處理構(gòu)筑物，一次性投資省等特點(diǎn)，也屬生物處理方法的一種，即定期向水中投加光合細(xì)菌。光合細(xì)菌是一種在水系中生長的微生物，純光合細(xì)菌菌體含有60％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的蛋白質(zhì)，含量相當(dāng)于酵母蛋白與魚粉蛋白時(shí)，同時(shí)還含有豐富的維生素和葉酸等。
3.3.5采用Water-Star景觀水體生態(tài)集成處理系統(tǒng)。此法是運(yùn)用生態(tài)微生物學(xué)原理和水生生態(tài)學(xué)原理，集Aquasonic超聲波殺藻原理、微生物凈化強(qiáng)化技術(shù)等技術(shù)于一身，對控制藻類(藍(lán)綠藻)的生長和繁殖；修復(fù)并建立水體中良性的、穩(wěn)定的微生物系統(tǒng)效果非常顯著。并且此方法同時(shí)能長期穩(wěn)定地保持水體自凈功能，易控制，管理簡單，維護(hù)費(fèi)用低的優(yōu)勢。
