時(shí)間：2024-01-09 14:38:22
導(dǎo)語：在人工降水的原理的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)站；記錄；人工觀測；降水量；誤差原因
中圖分類號(hào)：P332.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 自動(dòng)雨量站
自動(dòng)雨量監(jiān)測站是用于收集地面降雨信息的自動(dòng)觀測儀器，它可精確的記錄每分鐘的降水。主要應(yīng)用于氣象、水文、農(nóng)業(yè)和環(huán)保等領(lǐng)域。自動(dòng)雨量監(jiān)測站是無人全自動(dòng)雨量記錄儀器，它可作為無人職守的可移動(dòng)式自記站使用。儀器的介紹無線自動(dòng)雨量站由雨量傳感器、傳感器一般是翻斗式、雨量微電腦采集器和無線數(shù)傳模塊構(gòu)成，雨量微電腦采集器顯示雨量，實(shí)施自動(dòng)記錄、歷史數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)通訊等功能。全球各個(gè)地域地區(qū)都可以進(jìn)行雨量監(jiān)測。
2 自動(dòng)站記錄與人工觀測雨量之間的誤差分析
2.1 儀器測量原理
自動(dòng)站雨量傳感器的原理雨水由承水的裝置匯集到一起，雨水會(huì)通過小漏斗以及下端的引流管注入上翻斗，小漏斗一般裝有圓護(hù)網(wǎng)，當(dāng)積水在上翻斗達(dá)到額定體積值時(shí)，翻斗是有一定標(biāo)注的，為了便于測量體積，雨水流入計(jì)量翻斗，上翻斗就會(huì)翻倒，當(dāng)水量承積到一定的降水時(shí)，劑量翻斗就會(huì)翻倒，計(jì)數(shù)翻斗翻動(dòng)一次干簧關(guān)節(jié)點(diǎn)瞬間閉合一次，送出一個(gè)點(diǎn)鹿島瞳信號(hào)，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器。日降水量值得到采集和儲(chǔ)存。
2.2 人工觀測方法
人工觀測比較簡單，是每日定時(shí)用量杯直接量取雨量筒內(nèi)的降水量。
2.3 對(duì)比分析誤差原因
由人工測量的降水量可以看出，優(yōu)點(diǎn)是方法簡單易行，比較直接，在定時(shí)觀測時(shí)間將出水瓶的降水倒入雨量杯中讀取數(shù)值即可，但人為固然存在著誤差，如讀數(shù)誤差、測量誤差、測量過程中的操作誤差，所選取的時(shí)間并不能代表一天24h的平均量，降雨所分布的時(shí)間肯定是不均勻的，所選的時(shí)間段即使特別具有代表性，也存在著誤差，而且這種誤差必不可少。這樣避免了人為的操作，因?yàn)橛炅總鞲衅髅繒r(shí)每刻都會(huì)對(duì)降水量進(jìn)行測量，分辨率高。但即使再高端的儀器也有出問題的情況，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)意外情況，如果阻礙了水的進(jìn)出水管道不順暢，上下翻斗翻轉(zhuǎn)不靈敏，信號(hào)在干簧管中慢發(fā)或少發(fā)，均會(huì)影響降水量的計(jì)量準(zhǔn)確性，造成系統(tǒng)性誤差，從而導(dǎo)致雨量測量的誤差。
3 具體誤差的分析
3.1 觀測時(shí)間不同
人工每日定時(shí)觀測降水，天氣炎熱時(shí)，每次當(dāng)降水停止后都要及時(shí)進(jìn)行觀測。當(dāng)遇到陰雨天氣時(shí)，不能及時(shí)的觀測降水的情況，而且夏天氣溫又高，空氣干燥，雨水降落時(shí)就會(huì)緩慢的蒸發(fā)，導(dǎo)致雨水測量值偏小。自動(dòng)站的雨水?dāng)?shù)據(jù)采集是正點(diǎn)的，人工觀測比自動(dòng)站觀測提前了7min。如在早晨的降水強(qiáng)度大，所以日降水量的差異更明顯，這種時(shí)間差不屬于造成自動(dòng)觀測雨量和人工觀測雨量的偏差，可在誤差分析的原因中，這是客觀存在的，即使系統(tǒng)誤差可以在一定數(shù)值的范圍內(nèi)，但是造成的偏差不容忽視。根據(jù)相關(guān)的規(guī)范規(guī)定，由于天氣原因，自動(dòng)站的降水量是不可能每天都準(zhǔn)確測量的。
3.2 自動(dòng)雨量傳感器的自身原因
雨量傳感器是翻斗翻動(dòng)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)而得出的雨量測量數(shù)據(jù)。翻斗翻動(dòng)的次數(shù)、快慢都是影響降水量測量的重要因素。夏日是雨水豐富的季節(jié)，當(dāng)雨水量大時(shí)，我們都學(xué)過慣性，正是慣性只與物體的質(zhì)量有關(guān)系，與其速度、大小均無關(guān)，同樣翻斗是有慣性的，正是因?yàn)閼T性才會(huì)導(dǎo)致翻斗翻轉(zhuǎn)的速度變快。而當(dāng)翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)多，雨量的測量值就會(huì)偏大，當(dāng)降水強(qiáng)度小時(shí)，翻斗翻動(dòng)的速度就會(huì)減緩一些，因?yàn)橛炅啃r(shí)，翻斗會(huì)聚集相對(duì)多一些的水分，反轉(zhuǎn)的速度次數(shù)都會(huì)慢，造成雨水測量值偏小。降水強(qiáng)度大雨量差值大，雨量強(qiáng)度減弱。如果測量的儀器安裝不好，也是導(dǎo)致測量降雨量有偏差的一個(gè)原因。
3.3 自然因素造成的差異
我國南北方的氣候有著較大的差異，在北方的4月份和10月份容易出現(xiàn)雨夾雪的天氣，在7、8月份有冰雹的天氣，9月份還會(huì)出現(xiàn)連續(xù)陰雨夾帶著冰粒的天氣。值得注意的是其濾網(wǎng)、小圓護(hù)網(wǎng)、漏斗、引流管和翻斗及一些盛水引水裝置的通道容易阻塞，造成觀測記錄完全不準(zhǔn)確或缺測，如雨夾雪又轉(zhuǎn)變成雪的過程中，測量值延后的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。在這種特殊的情況下只能啟動(dòng)人工觀測降水，由此可見，儀器在惡劣天氣的條件下罷工時(shí)，需要人工觀測降水與之配合。
3.4 定期維護(hù)而造成的測量差異
儀器應(yīng)該至少每月定期檢查1次，定期清除過濾網(wǎng)上的塵埃等臟物，特別注意的是一定要保證節(jié)流管的暢通，在少雨或無雨的季節(jié)，可以把承接降水的裝置蓋上蓋子，但在雨季來臨時(shí)馬上打開。過濾用具小圓護(hù)網(wǎng)網(wǎng)眼很細(xì)，如不及時(shí)地維修和來不及維護(hù)，灰塵易積聚在盛水裝置的周圍，造成堵塞。同時(shí)，不定期的檢查和維護(hù)儀器會(huì)使雨量的測量失真，上翻斗、下翻斗和干簧管都有可能造成損壞，承接的濾網(wǎng)更有可能被砸壞，若不及時(shí)地更換或修補(bǔ)，雨量站測量結(jié)果的誤差還會(huì)更大。
3.5 外界因素的影響
風(fēng)會(huì)影響雨量的測量。在安置雨量器時(shí)是選擇高出地平面的位置，以便更容易收集降水。承水器口四周若沒有安裝標(biāo)準(zhǔn)雨量器防濺雨柵格，由于風(fēng)的繞溜作用導(dǎo)致雨量器筒口上方出現(xiàn)上升氣流，致使降水量偏低，產(chǎn)生誤差。在不穩(wěn)定的天氣下，當(dāng)風(fēng)速較大、風(fēng)向變化快時(shí)，雨量器上方的氣流擾動(dòng)時(shí)雨滴落入筒口不均勻，由此產(chǎn)生誤差。
4 結(jié)語
關(guān)鍵詞：自動(dòng)觀測；人工觀測；過程雨量；差異分析
中圖分類號(hào)：S161.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-8421（2012）07-885-01
十堰市氣象局于2006年裝備了自動(dòng)氣象觀測站，從2008年正式運(yùn)行至今，積累了大量寶貴的氣象各要素資料，在此通過對(duì)壓、溫、濕、風(fēng)、降水等要素的自動(dòng)站與人工氣象站的觀測數(shù)據(jù)對(duì)比分析，反映出各要素不同的觀測方式二者之間存在一定的差異，其中自動(dòng)站降水量比人工觀測降水量偏大明顯。筆者就對(duì)該站2011年自動(dòng)站與人工站觀測的降水資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比，并分析兩者差異的原因，以便為更好地使用自動(dòng)站資料提供建議和依據(jù)。
1、降水量觀測差值比較
從2011年汛期（5～8月）各類降水日數(shù)中選出具有代表性的幾次降水過程的自動(dòng)站和人工觀測降水量資料進(jìn)行對(duì)比分析：
從表1中看出，自動(dòng)站與人工站觀測存在差值，這個(gè)差值均為負(fù)值，人工觀測比自動(dòng)站觀測降水量平均少1.0mm，且過程降水量越小，差值越小，過程降水量越大，差值就越大。
2、原因分析
2.1 觀測時(shí)間的不同步 自動(dòng)站采集器采集降水量的時(shí)間為正點(diǎn)即60’，這個(gè)時(shí)間是非常精確的，而人工觀測的降水量時(shí)間一般在正點(diǎn)前50’～52’，時(shí)間相差近10min，即使同一個(gè)人在允許的時(shí)間誤差范圍內(nèi)，2次觀測數(shù)據(jù)也不可能完全相同，一次降水過程，每次定時(shí)觀測數(shù)值相差較大，但降水總量卻差別不大，就是因?yàn)闀r(shí)間不同步造成的。
解決方法：在人工觀測降水量時(shí)，盡量靠近正點(diǎn)觀測，爭取和自動(dòng)站數(shù)據(jù)采集器的時(shí)間非常接近。
2.2 人為的讀數(shù)誤差 自動(dòng)站記錄的降水量是一個(gè)自動(dòng)的連續(xù)的過程，沒有人為的讀數(shù)誤差，而人工站由于在02：00、08：00、14：00、20：00的發(fā)報(bào)需要，必需要多次量取過去6h定時(shí)降水量，這樣就容易出現(xiàn)誤差，而且在每次量取，還存在視線誤差，若在量取時(shí)不細(xì)心，未把儲(chǔ)水瓶的水倒干凈，則會(huì)有更大誤差。
解決方法：觀測液體降水時(shí)最好換取儲(chǔ)水瓶，將水倒入量杯，要倒干凈。將量杯保持垂直，使人的視線與水面齊平，以水凹面為準(zhǔn)。這所有的操作都要求觀測員在量取降水量過程中要細(xì)心操作，準(zhǔn)確讀數(shù)，盡量減小人為誤差。
2.3 儀器的原因 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。其工作過程是雨水由承水口匯集，進(jìn)人上翻斗，上翻斗的作用是使降水量近似于計(jì)量翻斗計(jì)量，計(jì)量翻斗轉(zhuǎn)動(dòng)一次為O.1min降水量，隨著雨水由計(jì)量翻斗倒入計(jì)數(shù)翻斗。在計(jì)數(shù)翻斗中部裝有一塊小磁鋼，磁鋼的上面裝有干簧開關(guān)，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，干簧管磁化而瞬間閉合1次。這樣降水量每次達(dá)到0.1mm時(shí)，就送出1個(gè)脈沖信號(hào)，采集器存儲(chǔ)0.1mm的降水量。自動(dòng)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(hào)，經(jīng)采集器處理后進(jìn)人計(jì)算機(jī)。由以上傳感器結(jié)構(gòu)和測量原理可知，降水量的測量是通過翻斗的翻動(dòng)產(chǎn)生電信號(hào)得出，設(shè)計(jì)中翻斗每翻轉(zhuǎn)1次，定義為O.1mm的降水量。如：降水量為10mm，計(jì)量翻斗應(yīng)翻轉(zhuǎn)100次。當(dāng)計(jì)數(shù)等于100次時(shí)，雨量測量中的降水量為10mm，雨量測量的計(jì)量值準(zhǔn)確；若計(jì)量翻斗的翻轉(zhuǎn)次數(shù)大于或小于100次時(shí)，則表示降水量大于10mm或小于10mm，雨量的計(jì)量值有誤差。這說明計(jì)量翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)的多少影響著雨量測量系統(tǒng)計(jì)量準(zhǔn)確度。而影響計(jì)量翻斗轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)快慢的是雨量傳感器中的計(jì)量翻斗的基點(diǎn)定位螺釘間的距離?；c(diǎn)定位調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確與否，影響著降水量的計(jì)量準(zhǔn)確性。從而導(dǎo)致雨量測量的誤差。
對(duì)基點(diǎn)定位引入的測量誤差，一般具有系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)。雨量測量誤差持續(xù)偏大或偏小，但非異常偏大或偏小。這是雨量傳感器產(chǎn)生誤差的主要原因，也是人工與自動(dòng)站的降水量有誤差的主要原因。
解決方法：旋動(dòng)計(jì)量翻斗的2個(gè)定位螺釘。旋動(dòng)前，先擰松鎖緊螺帽，將1個(gè)定位螺釘旋動(dòng)1圈，其差值改變?yōu)?%左右；若兩個(gè)定位螺釘都向外或都向內(nèi)旋轉(zhuǎn)一圈，其差值變動(dòng)量為6%左右。
例1：當(dāng)誤差值=（儀器自身排水量-計(jì)數(shù)值）÷儀器自身排水量×100%是-2%時(shí)，說明雨量測量系統(tǒng)的測量比實(shí)際降水量大，翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)過多，2個(gè)基點(diǎn)定位螺釘間距過小。處理這種因素產(chǎn)生的誤差，具體做法：將其中的一個(gè)定位螺釘往外旋動(dòng)2/3圈，使兩個(gè)基點(diǎn)定位螺釘?shù)拈g距調(diào)大，使翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)減少即可。
例2：當(dāng)誤差值=（儀器自身排水量-計(jì)數(shù)值）÷儀器自身排水量×100%是+6%時(shí)，說明雨量測量系統(tǒng)的測量比實(shí)際降水量小，翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)過少，兩個(gè)基點(diǎn)定位螺釘間距過大。處理這種因素產(chǎn)生的誤差，具體做法：將其中的2個(gè)定位螺釘往里旋轉(zhuǎn)1圈，使2個(gè)基點(diǎn)定位螺釘?shù)拈g距調(diào)小，使翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)增加即可。為使調(diào)節(jié)位置準(zhǔn)確，在松開定位螺帽前，要在定位螺釘上做位置記號(hào)，調(diào)節(jié)好后，擰緊鎖緊螺帽。
針對(duì)這種現(xiàn)狀，將人工影響天氣作為畜牧業(yè)發(fā)展的重要手段。人工影響天氣是指為了減少氣象災(zāi)害、抗旱、防霜、防雹的目的而采用的科學(xué)技術(shù)，其基本原理是利用云和物理學(xué)降水原理來實(shí)現(xiàn)的，通過向云中散播催化劑，使局部地區(qū)的天氣現(xiàn)象向人類生產(chǎn)生活的方向轉(zhuǎn)變。因此，采用人工影響天氣的方式對(duì)促進(jìn)畜牧業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。通過對(duì)內(nèi)蒙古地區(qū)采用人工影響天氣對(duì)畜牧業(yè)的影響進(jìn)行試驗(yàn)分析，在內(nèi)蒙古錫林郭勒盟牧區(qū)普遍開展人工增雨、人工防雹增雨等措施，分別于2010年、2011年、2012年、2013年進(jìn)行人工影響天氣試驗(yàn)，共計(jì)作業(yè)點(diǎn)10處。如表1所示，表示未實(shí)施人工作業(yè)和實(shí)施人工作業(yè)后部分地區(qū)的降水量分布，通過表中可以看出，與未實(shí)施人工作業(yè)的常年值比較，實(shí)施人工作業(yè)后，每年部分地區(qū)的降水量都明顯增高了許多，因此，人工影響天氣對(duì)降水量的分布有重要影響。
為了有效掌握內(nèi)蒙古地區(qū)人工影響天氣對(duì)草原草地生產(chǎn)力的影響狀況，每年組織相關(guān)技術(shù)人員對(duì)草原草地生產(chǎn)力的狀況進(jìn)行調(diào)查分析，以3S技術(shù)輔助調(diào)查，對(duì)草原植被恢復(fù)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，如表2所示。通過每年對(duì)山地草甸產(chǎn)草量和山地草原草產(chǎn)量進(jìn)行分析比較，發(fā)現(xiàn)草原產(chǎn)草量的平均高度都有較為明顯的提高，其中，2013年的草原產(chǎn)草量增產(chǎn)較為顯著，與2010年同期同類產(chǎn)草量相比，內(nèi)蒙古錫林郭勒盟牧區(qū)每46.33hm2增產(chǎn)32kg，增產(chǎn)35.1%。由此可知，通過進(jìn)行人工影響天氣試驗(yàn)，草原生成量得到了顯著提升，人工影響天氣對(duì)畜牧業(yè)的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)內(nèi)蒙古錫林郭勒盟牧區(qū)進(jìn)行人工影響天氣試驗(yàn)，通過計(jì)量統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)內(nèi)蒙古錫林郭勒盟牧區(qū)每年可增產(chǎn)鮮草3500萬kg，若每千克按0.3元計(jì)算，該試驗(yàn)區(qū)每年增產(chǎn)值為1050萬元，因此，人工影響天氣試驗(yàn)所獲得的經(jīng)濟(jì)效益比較客觀，既可以改善牧區(qū)的生產(chǎn)條件，也可以提升牧區(qū)的抗災(zāi)能力，同時(shí)也可以提高仔畜的繁殖成活率；社會(huì)效益，提高了牧民的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，通過優(yōu)化資源配置和科學(xué)合理利用草原生態(tài)系統(tǒng)，維持生態(tài)系統(tǒng)平衡，推動(dòng)了畜牧業(yè)的發(fā)展效益，同時(shí)也增進(jìn)了民族間的團(tuán)結(jié)；生態(tài)效益，通過進(jìn)行人工影響天氣試驗(yàn)，為了有效防止草原退化、沙化現(xiàn)象的發(fā)生，通過人工增雨、防雹等措施使草地保持水土、防固沙能力及遏制草地退化，人工影響天氣對(duì)減少自然災(zāi)害、優(yōu)化牧區(qū)生態(tài)環(huán)境及生態(tài)環(huán)境的整體改善具有十分重要的意義。總的來說，人工影響天氣，既促進(jìn)了牧區(qū)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的提升，也改善了牧區(qū)的生態(tài)環(huán)境。
2結(jié)束語
關(guān)鍵詞 人工影響天氣催化劑；催化原理；催化性能；應(yīng)用
中圖分類號(hào) P48 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）09-0227-01
人工影響天氣是在觀測基礎(chǔ)上確定作業(yè)假設(shè)，選擇合適的催化劑，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)以合適劑量投放到作業(yè)對(duì)象指定位置，從而實(shí)現(xiàn)增雨（雪）、防雹、消霧等目的。由于自然云降水的多變性和復(fù)雜性，使作業(yè)條件、作業(yè)技術(shù)方法及作業(yè)效果檢測等成為人們面臨的重大難題。因此，研究催化劑在人工影響天氣中的作用是非常必要的。
1 催化劑的作用機(jī)理
1.1 冰核及其作用
冰核是冷云作業(yè)的基礎(chǔ)，通常來說，大氣中冰核很少。冰核具體的活化方式是由冰核本身的特性、環(huán)境條件和具體過程共同決定的。在自然冷云或混合云中某些區(qū)域存在過冷水，冰晶又不太多，降水效率就不高。如果在這些區(qū)域引入人工冰核，形成冰晶，由于貝吉龍效應(yīng)，冰晶可以很快變大，降落融化后能夠加速水滴的增長過程，從而形成降水。另外，對(duì)流云含水量大，容易形成大冰雹，如果增加人工冰核的量，使過冷水分散到各個(gè)粒子上，往往可以減小冰雹的直徑，從而減輕或杜絕冰雹的危害。
1.2 云凝結(jié)核及其作用
因?yàn)樵谛纬稍旗F過程中，大氣中水汽過飽和度比較低，只有少數(shù)半徑較大、吸濕性較強(qiáng)的微粒才能起到凝結(jié)核作用，所以云凝結(jié)核一般是吸濕性大核或巨核。
在暖云中，如果云滴尺寸太小且大小均勻，凝結(jié)增長的直徑變化緩慢，甚至在云的生命期內(nèi)都不能長成降水粒子；如果云滴大小不均勻，則可通過隨機(jī)碰并產(chǎn)生較大的云滴。因此，如果在云中引入適量的吸濕性大核，就有可能加速一些大云滴的形成，激發(fā)碰并增長過程，加速云―水轉(zhuǎn)化，利于降水的發(fā)展。此外，一些冰雹胚胎由大云滴凍結(jié)而成，說明云凝結(jié)核也能夠影響到冷云過程。
2 催化劑的分類與作用
2.1 吸濕性大核
很多暖云，特別是大陸性暖云，吸濕性巨核極少，作用很小，常因大滴不足而不能形成有效降水。向云中噴入大滴或播撒吸濕性大核以及表面活性物質(zhì)，直接或間接增加大滴數(shù)目，便能夠提高降水效率。常用的暖云催化劑有食鹽（NaCl）、氯化鈣（CaCl2）、硝酸銨（NH4NO3）、尿素（NH2CONH2）等。這些吸濕劑能在相對(duì)濕度低于100%的情況下吸收水汽并凝結(jié)形成液滴，增長率與液滴中吸濕劑的濃度有關(guān)，濃度越大，增長越快。其來源豐富、價(jià)格便宜，其中食鹽和氯化鈣對(duì)金屬材料具有腐蝕性，劑量較大時(shí)對(duì)農(nóng)作物也有損害；而硝酸銨、尿素?zé)o腐蝕性和毒性，還具有一定肥效，可用于催化暖云和暖霧，研究表明，當(dāng)二者與水按質(zhì)量9∶1比例混合（三者質(zhì)量比為5.14∶3.86∶1.00）時(shí)，比二者各自單獨(dú)使用效果要好。
2.2 人工冰核
人工冰核常采用異質(zhì)核化的方法，即選取和冰晶結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)作為冰核，從而達(dá)到提高成冰閾值的目的，主要有碘化銀、碘化鉛、硫化銅等。碘化銀（AgI）的結(jié)構(gòu)為六方晶型，與冰晶的晶格非常相似，具有優(yōu)良的成冰性能以及成冰閾溫低、成核率高等優(yōu)點(diǎn)。因其制品可以工業(yè)化生產(chǎn)，儲(chǔ)存、運(yùn)輸和分散方便而被廣泛應(yīng)用。
AgI的制作方法主要有燃燒法、爆炸法2種。其中，燃燒法又分為直接燃燒、溶液燃燒和焰劑燃燒3種。最簡單的直接燃燒是將AgI置于坩堝中，用電爐加熱至1 000 ℃以上，其蒸氣在空氣中冷卻而凝成AgI微粒。溶液燃燒法是把AgI溶于加入增溶劑的丙酮溶液中，經(jīng)攪拌完全溶化后，噴射至火焰中燃燒，或噴入以丙烷或汽油為燃料的燃燒爐中一起燃燒（丙酮溶液燃燒溫度可達(dá)900～1 000 ℃）。該方法燃燒緩慢、單爐發(fā)生率小，但成核率最高。焰劑燃燒法主要由AgI或其化合物、氧化劑、燃燒劑和粘合劑的混合物壓制或澆注制成，點(diǎn)燃后可產(chǎn)生大量AgI人工冰核氣溶膠，成核率居中[1]。
爆炸法是將AgI粉末壓制成型，然后填充于炮彈或火箭頭部的TNT炸藥或紅磷、氯酸鉀混合物之中，采用引信發(fā)射至云內(nèi)爆炸。爆炸法目前應(yīng)用在人工增雨、防雹“三七”高炮炮彈上，其爆炸后產(chǎn)生碘化銀氣溶膠。該方法單位時(shí)間內(nèi)輸出率大，但其成核率偏低。
2.3 制冷劑
致冷劑投入空氣或過冷云后急速升華，吸收大量潛熱，使周圍空氣迅速冷卻，水汽隨之達(dá)到高度過飽和狀態(tài)。貼近致冷劑的薄層空氣溫度可低于-40 ℃，通過自然冰核的活化和同質(zhì)核化能夠形成大量冰晶胚胎，并在過飽和空氣里凝華長大成冰晶。致冷劑可以在較高負(fù)溫區(qū)播撒形成冰晶，和成冰閾溫較低的人工冰核碘化銀相比具有一定優(yōu)勢。
常用的制冷劑有干冰、液氮等，實(shí)踐與試驗(yàn)表明，其成核率分別為1011～1013個(gè)/g和1012～1013個(gè)/g。干冰是二氧化碳的固態(tài)形式，在常壓下只要高于-78.5 ℃會(huì)迅速升華為氣體，汽化潛熱為2.74×105 J/kg。通常情況下，將其粉碎成直徑為1 cm的顆粒，儲(chǔ)藏于冷藏瓶，再用飛機(jī)在云層上部噴灑，一般要求云頂溫度≤-7 ℃，用量100～1 000 g/km。液氮是氮?dú)獾囊簯B(tài)形式，汽化潛熱量為9.96×104 J/kg。試驗(yàn)表明，皮膚接觸液氮可致凍傷，主要被用作飛機(jī)作業(yè)，盛裝液氮的罐體符合要求的噴孔直徑為0.8 mm、容器內(nèi)壓差是0.5×105 Pa。由于液氮播入后氣化很快，對(duì)較深厚的云（霧）層不能夠充分有效地催化。干冰、液氮形成的二氧化碳和氮?dú)馐强諝獾慕M成部分，對(duì)環(huán)境和人體都不會(huì)產(chǎn)生影響[2-4]。
3 結(jié)語
人工影響天氣催化劑和催化工具的不斷改進(jìn)，大大提高了人工增雨的作I水平和成效。但是，催化劑的實(shí)際作業(yè)效果評(píng)估、不同天氣系統(tǒng)中各種催化劑的最佳播撒位置及最佳用量還有待進(jìn)一步探究。因此，開發(fā)研制新型高效的催化劑、催化作業(yè)工具及其優(yōu)化播撒方法是提高人工影響天氣作業(yè)成效的關(guān)鍵。
4 參考文獻(xiàn)
[1] 張景紅，金德鎮(zhèn)，江中浩，等.納米碘化銀在人工影響天氣的應(yīng)用研究Ⅲ.表征實(shí)驗(yàn)研究[J].氣候與環(huán)境研究，2012，17（6）：678-682.
[2] 安{文.人工增雨（雪）所用催化劑對(duì)環(huán)境和人體健康的影響[J].人才資源開發(fā)，2014，20（4）：112-114.
關(guān)鍵詞 蒸發(fā)傳感器；工作原理；維護(hù)；異常處理
中圖分類號(hào) P414.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B 文章編號(hào) 1007-5739（2016）23-0232-01
在氣象學(xué)中蒸發(fā)量是指在一定時(shí)間間隔內(nèi)，蒸發(fā)器中蒸發(fā)水層的深度，通常以毫米為單位，常用的蒸發(fā)器有小型蒸發(fā)器以及E-601B型蒸發(fā)器[1]。近幾年來，氣象科技水平不斷提高，測量儀器自動(dòng)化程度不斷提高，蒸發(fā)傳感器選用超聲蒸發(fā)傳感器，運(yùn)行穩(wěn)定，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，能滿足觀測業(yè)務(wù)需求。
1 WUSH-TV2型超聲波蒸發(fā)傳感器的工作原理
WUSH-TV2型蒸發(fā)器借助于超聲測距原理實(shí)現(xiàn)高精度的蒸發(fā)量測量，通過超聲波傳感器對(duì)測量前后的水面高度差進(jìn)行測量，并轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，并結(jié)合溫度校正功能，實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)量的精準(zhǔn)檢測。WUSH-TV2型超聲波蒸發(fā)傳感器的分辨率為0.1 mm，其誤差為±1.5%，測距范圍在0～100 mm之間。該傳感器可以連續(xù)測量水面蒸發(fā)的情況，并自動(dòng)計(jì)算出1 d內(nèi)每小時(shí)的蒸發(fā)量情況，當(dāng)遇到降水導(dǎo)致日蒸發(fā)出現(xiàn)負(fù)值時(shí)，將按照“0.0”蒸發(fā)量處理[2]。
2 WUSH-TV2型超聲波蒸發(fā)傳感器的日常維護(hù)
（1）用水的具體要求。為了盡量保證蒸發(fā)器測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在蒸發(fā)器用水方面盡量選用當(dāng)?shù)刈匀凰w，如江水、河水或湖水，如取用自然水獲取有困難，用清潔的飲用水也可以。無論使用何種水源，都應(yīng)當(dāng)確保水質(zhì)清潔無雜物，表面無青苔、小蟲等漂浮雜物。通常情況下，每個(gè)月?lián)Q1次水即可，換水時(shí)務(wù)必將蒸發(fā)桶清洗干凈，且換用水體盡量和原水體水質(zhì)情況保持一致。
（2）為了防止冬季結(jié)冰期對(duì)蒸發(fā)器造成凍裂損害，應(yīng)當(dāng)在結(jié)冰期停止觀測，并將儀器內(nèi)的水全部排凈。
（3）在汛期前后進(jìn)行滲水情況檢查，并進(jìn)行水位的合理調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)水位高度時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證測量桶水位刻度線與蒸發(fā)桶的溢流口下沿基本保持持平，或者前者高于后者5 mm以內(nèi)。如果蒸發(fā)桶內(nèi)的水位接近其溢流口時(shí)，或即將高于不銹鋼測量桶高水位刻度時(shí)，應(yīng)及時(shí)將水移出；如果蒸發(fā)桶內(nèi)水位過低（以溢流口向下10 cm為標(biāo)準(zhǔn)）則應(yīng)及時(shí)加水補(bǔ)充[3]。通常情況下，應(yīng)當(dāng)確保蒸發(fā)桶內(nèi)的水面與水圈內(nèi)的水面基本持平。
3 WUSH-TV2型超聲波蒸發(fā)傳感器使用中出現(xiàn)的問題
3.1 正常維護(hù)時(shí)出現(xiàn)監(jiān)測值缺失
在正常設(shè)備維護(hù)時(shí)，如操作不當(dāng)則會(huì)出現(xiàn)監(jiān)測值缺失問題。具體案例：6月15日上午進(jìn)行蒸發(fā)桶清洗操作，出現(xiàn)10：00―11：00的數(shù)據(jù)缺失問題，其原因在于在正常維護(hù)時(shí)，未進(jìn)入維護(hù)模式，致使設(shè)備在維護(hù)過程中仍然進(jìn)行蒸發(fā)數(shù)據(jù)監(jiān)測，從而造成數(shù)據(jù)缺失。正確的處理方法：在進(jìn)行正常設(shè)備維護(hù)時(shí)，事先將采集器設(shè)置為維護(hù)模式，待維護(hù)完畢過后，再將其設(shè)置為工作狀態(tài)。
3.2 蒸發(fā)桶清洗后，蒸發(fā)監(jiān)測值偏離正常值，出現(xiàn)偏小數(shù)據(jù)
具體案例：6月23日10：00進(jìn)行蒸發(fā)桶清洗操作后，11：00―20：00的數(shù)據(jù)明顯小于正常值。經(jīng)過現(xiàn)場排查及分析，發(fā)現(xiàn)問題出于連通管內(nèi)存在氣泡，導(dǎo)致監(jiān)測值不準(zhǔn)。具體應(yīng)對(duì)措施：先將采集器的模式設(shè)置為維護(hù)模式，通過測量桶加水方式使連通管內(nèi)氣泡排出后，再將采集器設(shè)置回正常工作狀態(tài)。
3.3 強(qiáng)降水引發(fā)的蒸發(fā)量偏大
7月18日9：00―10：00降水強(qiáng)度較大，9：00為21.6 mm，10：00為18.3 mm，對(duì)應(yīng)時(shí)次蒸發(fā)9：00為2.4 mm，10：00為2.8 mm。由于強(qiáng)降雨天氣環(huán)境下，空氣濕度非常大，蒸發(fā)量幾乎為0，應(yīng)當(dāng)按照“0.0”處理。處理方法：當(dāng)水位即將高于不銹鋼測量桶高水位刻度線時(shí)，通過人工方式將水移出，并在系統(tǒng)中手動(dòng)修改監(jiān)測結(jié)果為“0.0”[4]。
3.4 清潔維護(hù)雨量傳感器造成的蒸發(fā)量異常
6月27日9：15―9：32清潔維護(hù)雨量傳感器，10：00蒸發(fā)量錯(cuò)誤。排查分析，發(fā)現(xiàn)是由于清潔過程中未將雨量信號(hào)線斷開，采集器將其作為降水量進(jìn)行監(jiān)測計(jì)算，導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn)嚴(yán)重偏差。處理方法：清潔維護(hù)雨量傳感器時(shí)斷開雨量信號(hào)線。
4 WUSH-TV2型超聲波蒸發(fā)傳感器異常時(shí)數(shù)據(jù)處理
在不同的情形下，應(yīng)當(dāng)對(duì)異常數(shù)據(jù)區(qū)別對(duì)待處理。如某時(shí)次數(shù)據(jù)異常，在其前后2 h數(shù)據(jù)正常情況下，可通過內(nèi)插法求得，并不影響當(dāng)日蒸發(fā)量正常統(tǒng)計(jì)；如果其前后2 h的數(shù)據(jù)也異常，此時(shí)如有人工測試數(shù)據(jù)，則可選用當(dāng)時(shí)段的人工測試結(jié)果作為監(jiān)測數(shù)據(jù)，如果沒有人工監(jiān)測數(shù)據(jù)，則該時(shí)次的數(shù)據(jù)按照缺測處理。
5 結(jié)語
蒸發(fā)量與輻射、風(fēng)向、風(fēng)速、溫濕度有很大的關(guān)系，但超聲波蒸發(fā)傳感器和測量筒放入小百葉箱中，減少了溫度及風(fēng)對(duì)蒸發(fā)傳感器的影響，使得測量數(shù)據(jù)更穩(wěn)定可靠。
6 參考文獻(xiàn)
[1] 中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2003：64-67.
[2] 胡玉峰.自動(dòng)氣象站原理與測量方法[M].北京：氣象出版社，2004：40-41.
（1.新疆石河子烏蘭烏蘇農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站，新疆 石河子 832000；2.新疆哈密氣象局）
摘要：通過對(duì)CAWS600自動(dòng)氣象站AG1 - 1型超聲波蒸發(fā)傳感器和DZZ4型新型氣象站W(wǎng)USH - TV2型蒸發(fā)傳感器的對(duì)比，結(jié)果表明，WUSH -
TV2蒸發(fā)傳感器抗干擾能力較強(qiáng)，人工干預(yù)少，但水位上升時(shí)影響時(shí)日蒸發(fā)量，需進(jìn)一步改進(jìn)。
關(guān)鍵詞 ：AG1 - 1型；WUSH - TV2型；蒸發(fā)傳感器
蒸發(fā)是水分循環(huán)的主要組成部分之一。蒸發(fā)資料對(duì)于農(nóng)田水利建設(shè)、鹽業(yè)生產(chǎn)尤其是對(duì)水庫的設(shè)計(jì)與管理十分重要。氣象站自動(dòng)測定蒸發(fā)水面（含結(jié)冰時(shí)）蒸發(fā)量的儀器主要是AG1 - 1型超聲波蒸發(fā)傳感器和WUSH - TV2型蒸發(fā)傳感器，本文對(duì)這兩種蒸發(fā)傳感器進(jìn)行對(duì)比分析，旨在揭示不同蒸發(fā)傳感器的性能特點(diǎn)。
1 AG1 - 1型超聲波蒸發(fā)傳感器
CAWS600自動(dòng)氣象站主要采用AG1 - 1型超聲波蒸發(fā)傳感器。2003 年1 月起基于E601B 型蒸發(fā)器的AG1-1 型蒸發(fā)傳感器在基準(zhǔn)氣候站正式投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，用于測量非結(jié)冰期間的水面蒸發(fā)量。該傳感器投入業(yè)務(wù)運(yùn)行以來以比較精確、穩(wěn)定、故障率低，贏得廣大業(yè)務(wù)人員的認(rèn)可，但實(shí)踐證明，在惡劣天氣條件（如強(qiáng)風(fēng)雨）下容易出現(xiàn)野值和缺測。
1.1 工作原理
AG1 - 1型超聲波蒸發(fā)傳感器主要由超聲波傳感器和不銹鋼圓筒架組成，不銹鋼圓筒架直接架設(shè)在原E601B 型蒸發(fā)器內(nèi)，高精度超聲波探頭安裝在圓筒頂端，依據(jù)超聲測距的原理，對(duì)蒸發(fā)水面進(jìn)行連續(xù)測量，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出[1]。
1.2 累計(jì)蒸發(fā)量計(jì)算程序設(shè)計(jì)
對(duì)于定時(shí)數(shù)據(jù)，正點(diǎn)獲得一次蒸發(fā)水位，減去前一時(shí)次正點(diǎn)水位得到本時(shí)次蒸發(fā)量，計(jì)算時(shí)蒸發(fā)量。若差值為負(fù)則按0 mm 蒸發(fā)量處理，日蒸發(fā)量由各時(shí)蒸發(fā)量累加求得。有降水時(shí)，程序主動(dòng)考慮同時(shí)段降水對(duì)蒸發(fā)的影響，時(shí)蒸發(fā)量由正點(diǎn)獲得的蒸發(fā)水位值減去前一時(shí)次正點(diǎn)的水位值和時(shí)降水量求得。 2 WUSH - TV2 新型蒸發(fā)傳感器
2.1 工作原理
WUSH - TV2 型超聲波蒸發(fā)傳感器是目前氣象部門廣泛使用的AG1 - 1 型超聲波蒸發(fā)傳感器的改進(jìn)型。通過改善測量環(huán)境從而較大幅度地提高了測量精度，其核心部分都是超聲波蒸發(fā)傳感器。與AG1 - 1 型蒸發(fā)傳感器相比，增加了凈水桶、連接管、防護(hù)罩等附屬部分，避免在E601B 型蒸發(fā)器內(nèi)直接架設(shè)不銹鋼圓筒支架，在E601B 型蒸發(fā)桶的中部利用連接管將靜水桶與蒸發(fā)桶連接起來，通過靜水桶水面的變化反映蒸發(fā)桶內(nèi)蒸發(fā)水面的變化情況。
2.2 累計(jì)蒸發(fā)量計(jì)算程序設(shè)計(jì)
通過分鐘水位值的變化，系統(tǒng)自動(dòng)判斷是否降雨，降雨期間的蒸發(fā)量按0 mm 處理，時(shí)蒸發(fā)量由分鐘水位變化值求得，日蒸發(fā)量由時(shí)蒸發(fā)量累加求得。
3 兩種蒸發(fā)傳感器性能對(duì)比
3.1 測量結(jié)果對(duì)比分析
抽取2013 年4 ~ 8月的蒸發(fā)測量值對(duì)比分析,如表1所示。
從表1對(duì)比分析可知，AG1 - 1 型蒸發(fā)傳感器較WUSH - TV2蒸發(fā)傳感器累計(jì)蒸發(fā)量偏大，在降水大的時(shí)段內(nèi)，相差更大。
3.2 大風(fēng)、降水天氣下蒸發(fā)量的對(duì)比
抽取烏蘭烏蘇站2013年7月30日資料，1時(shí)06分出現(xiàn)大風(fēng)，并伴有強(qiáng)降水，蒸發(fā)量對(duì)比見表2。
對(duì)比分析可知， 在晴朗的天氣條件下，AG1 - 1 型與WUSH - TV 蒸發(fā)傳感器測量值極接近。但在惡劣天氣條件下，AG1 - 1 型蒸發(fā)傳感短時(shí)間內(nèi)水面波動(dòng)明顯，導(dǎo)致各時(shí)段累計(jì)值相差較大。 WUSH - TV2通過測量靜水桶內(nèi)的水位間接測量蒸發(fā)桶水面的變化，這樣水面波動(dòng)明顯減小，靜水桶采用了和蒸發(fā)桶同樣的半埋式結(jié)構(gòu)，盡量保證了靜水桶和蒸發(fā)桶中水溫一致，使傳感器在惡劣的室外條件下可靠地工作。
3.3 主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比分析
蒸發(fā)傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)，見表3。
對(duì)比發(fā)現(xiàn)，各類蒸發(fā)傳感器主要技術(shù)指標(biāo)差別不大，都能滿足《地面氣象觀測規(guī)范》有關(guān)技術(shù)要求。
4 小結(jié)
（1）WUSH - TV2蒸發(fā)傳感器同AG1 - 1 型E601B 型蒸發(fā)傳感器相比，由于測量環(huán)境、程序設(shè)計(jì)等方面的改進(jìn)，抗干擾能力明顯增強(qiáng)，人工干預(yù)減少，這為全天候自動(dòng)獲得精確的蒸發(fā)數(shù)據(jù)提供了有利的技術(shù)保障；（2）WUSH - TV2蒸發(fā)傳感器分鐘蒸發(fā)量的程序設(shè)計(jì)，會(huì)引起水位上升的降水期間的蒸發(fā)量按0 mm 處理，這對(duì)于長時(shí)間、連續(xù)的降水期間的蒸發(fā)測量是不合適的，有待進(jìn)一步改進(jìn)。
【關(guān)鍵詞】基坑；降水；計(jì)算機(jī)控制；動(dòng)力載波通訊
城市中深基坑工程常處于密集的既有建筑物.道路橋梁.地下管線.地鐵隧道或人防工程的近旁，雖屬臨時(shí)性工程，但其技術(shù)復(fù)雜性卻遠(yuǎn)大于永久性的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或上部結(jié)構(gòu)，稍有不慎，不僅將危及基坑本身安全，而且會(huì)殃及臨近的建（構(gòu)）筑物.道路橋梁和各種地下設(shè)施，造成巨大損失。因此，深基坑的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)進(jìn)行方案比較，設(shè)計(jì)出既安全可靠，又具有相對(duì)合理造價(jià)的深基坑。
一、基坑降水的作用
1.有效防止基坑坡面和基底的滲水，使基坑在開挖期間保持干燥狀態(tài)，從而有利于機(jī)械化施工；
2.增加基坑邊坡的穩(wěn)定性和基坑底板的穩(wěn)定性，防止邊坡上或基底土層的流失。這是因?yàn)榛娱_挖至地下水以下時(shí)，周圍的地下水向坑內(nèi)滲流，從而產(chǎn)生滲透力，對(duì)邊坡和基底產(chǎn)生了不利影響。降低基坑周圍地下水位至開挖面以下時(shí)，不僅保持了基底的干燥，而且消除了滲透力的影響，防止流沙的產(chǎn)生，從而增加了邊坡和基底的穩(wěn)定性；
3.減少土體含量，有效提高物理力學(xué)性能指標(biāo)，減少支護(hù)體系的變形，提高土體固節(jié)強(qiáng)度，增加土中有效應(yīng)力。對(duì)于放坡開挖而言可提高邊坡的穩(wěn)定性；對(duì)于支護(hù)開挖可增加被動(dòng)區(qū)土抗力，減少主動(dòng)區(qū)土體側(cè)壓力，從而提高支護(hù)體系的穩(wěn)定度和強(qiáng)度保證，減少支護(hù)體系的變形。降低地下水位，減少土體含水量，提高土體固結(jié)程度，減少土中孔隙水壓力，增加土中有效應(yīng)力。
4.保護(hù)降水基坑周圍環(huán)境，如保護(hù)周邊建筑物和地下管道等的安全。
二、傳統(tǒng)基坑降水的控制方法
傳統(tǒng)基坑降水系統(tǒng)的組成；系統(tǒng)由潛水泵，水位控制器、交流接觸器、空氣開關(guān)等設(shè)備組成，潛水泵一般采用1.5～2.2KW，三相380V，水位控制器采用強(qiáng)電控制方式，由中間繼電器和探測水位的導(dǎo)線組成，導(dǎo)線插入井中，遇到水導(dǎo)通，接通中間繼電器的控制回路，中間繼電器吸合，控制交流接觸器啟動(dòng)潛水泵工作，水位下降后，中間繼電器斷開，使交流接觸器斷開，潛水泵停止工作。
傳統(tǒng)基坑降水的控制方法的弊病是顯而易見的，沒有事故報(bào)警系統(tǒng)，潛水泵故障、開關(guān)故障致使水泵停止工作不容易被發(fā)現(xiàn)，不能實(shí)時(shí)地監(jiān)測各個(gè)降水井的水位，檢查降水井工作狀態(tài)只能靠人工巡井，靠人來發(fā)現(xiàn)故障，而巡井人員每天只能巡井幾次（人的責(zé)任心），夜間則無法巡井，這樣就給降水系統(tǒng)的可靠性帶來許多問題，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)工程事故。
三、計(jì)算機(jī)控制基坑降水的控制方法
計(jì)算機(jī)控制基坑降水系統(tǒng)的組成；計(jì)算機(jī)控制基坑降水系統(tǒng)由電子水位傳感器、現(xiàn)場控制器和管理計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等組成。
電子水位傳感器：
電子水位傳感器是一種壓電器件，測量深度為0～10m，傳感器根據(jù)水中的壓力與空氣中的壓力差把液位高度變換成壓力差，再把壓力差轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)，該微弱的電信號(hào)經(jīng)放大器放大后送A/D變換器，單片機(jī)接收到數(shù)字信號(hào)后進(jìn)行相應(yīng)的處理。本系統(tǒng)采用的傳感器對(duì)精度要求的不是很高，這主要是考慮系統(tǒng)成本的問題。
現(xiàn)場控制器：
現(xiàn)場控制器是以單片機(jī)系統(tǒng)為核心（見圖1），由單片機(jī)電路、與電子水位傳感器接口電路、A/D變換電路，與管理計(jì)算機(jī)通訊接口電路、與潛水泵連接的驅(qū)動(dòng)電路和雙向可控硅開關(guān)電路組成?，F(xiàn)場控制器可以獨(dú)立工作，負(fù)責(zé)根據(jù)水位傳感器的信號(hào)控制潛水泵的起停，也可以接受管理計(jì)算機(jī)的指令，向管理計(jì)算機(jī)傳送潛水泵的工作狀態(tài)和水位高度等信息。
管理計(jì)算機(jī)：
管理計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)與現(xiàn)場控制器通訊，接收現(xiàn)場控制器發(fā)來的潛水泵的工作狀態(tài)，為現(xiàn)場控制器發(fā)送指令，設(shè)置控制參數(shù)，根據(jù)各井水位情況分析地下的水分布，統(tǒng)計(jì)各降水井故障情況、維修記錄、打印報(bào)表等工作，對(duì)降水井進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制。
圖1 現(xiàn)場控制器原理圖
四、現(xiàn)場控制器的功能設(shè)置
現(xiàn)場控制器為每個(gè)降水井配置一個(gè)，既可以獨(dú)立控制潛水泵的起停，也可接受管理計(jì)算機(jī)的指令來控制潛水泵，現(xiàn)場控制器的主要功能為：
1、將水位傳感器的電訊號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字訊號(hào)，并計(jì)算出降水井的水位高度值。
2、根據(jù)水位高度控制潛水泵的起停。
3、根據(jù)潛水泵的工作電流及電壓，監(jiān)測潛水泵的工作狀態(tài)。
4、與管理計(jì)算機(jī)通訊，報(bào)送水位高度及各項(xiàng)工作狀態(tài)。
五、管理計(jì)算機(jī)軟件功能設(shè)置
管理計(jì)算機(jī)控制著所有現(xiàn)場控制器的運(yùn)行，他的主要功能為：
1、為現(xiàn)場控制器發(fā)送初始參數(shù)設(shè)置，為降水井編號(hào)。
2、發(fā)送巡查指令，檢查各降水井的工作狀態(tài)，并保存到數(shù)據(jù)庫中。
3、報(bào)警功能，發(fā)現(xiàn)降水井工作狀態(tài)異常，可發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并給出出現(xiàn)異常的降水井的編號(hào)或在屏幕上顯示出報(bào)警井的位置、作出故障分析。
4、根據(jù)各井水位高度情況繪制現(xiàn)場水位分布圖，供施工參考。
5、強(qiáng)制降水井啟動(dòng)或停止工作。
6、對(duì)所有降水井巡回監(jiān)測檢查。
7、為每一個(gè)降水井建立運(yùn)行檔案數(shù)據(jù)庫，記錄運(yùn)行狀態(tài)，工作時(shí)間，故障時(shí)間，維修情況，故障原因等數(shù)據(jù)。
8、對(duì)上述情況打印報(bào)表，作為施工記錄。
六、管理計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場控制器的通訊方式
目前作為控制總線可分為有線與無線兩種，有線通訊有485總線、CAN總線等，無線方式有GPS、ZigBee等方式，還有介于兩種通訊方式之間的動(dòng)力載波通訊，本方案就是采用這種通訊方式。
動(dòng)力載波通訊是利用現(xiàn)有的動(dòng)力線做通訊信號(hào)的載體，不用再設(shè)通訊線路，這種通訊方式安全可靠，安裝方便，特別適合建筑工地的場合。管理計(jì)算機(jī)可以安裝在任何地方，只要現(xiàn)場控制器和管理計(jì)算機(jī)共用一個(gè)變壓器，就可實(shí)現(xiàn)它們之間的通訊，由于本文主要介紹計(jì)算機(jī)控制基坑降水技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于動(dòng)力載波的實(shí)現(xiàn)方法和原理在此就不過多的闡述了。
七、計(jì)算機(jī)控制基坑降水技術(shù)的優(yōu)勢
關(guān)鍵詞：自動(dòng)氣象站；異常數(shù)據(jù)；處理
中圖分類號(hào)：P415.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 關(guān)于DZZ4自動(dòng)氣象站的概述
DZZ4新型自動(dòng)氣象觀測站在傳統(tǒng)自動(dòng)氣象站的基礎(chǔ)上，由傳感器、采集器、網(wǎng)絡(luò)、供電系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)終端等構(gòu)成，全自動(dòng)監(jiān)測數(shù)據(jù)可精確到每一分鐘，采用先進(jìn)的電子信息自動(dòng)化技術(shù)成果，具有高精準(zhǔn)性、全自動(dòng)化、易維修擴(kuò)展等特點(diǎn)。能夠?qū)崟r(shí)采集濕度、降水、蒸發(fā)、輻射、溫度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、地溫等氣象要素，觀測精度、儀器性能以及抗干擾能力等均比過去有較大程度提高。拓展了原有自動(dòng)氣象站工作監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣象站各要素觸發(fā)器與電源系統(tǒng)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)工作的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且能夠自動(dòng)診斷故障，很大程度上減輕了觀測員的工作量。
2 自動(dòng)氣象站不正常數(shù)據(jù)的判斷與界定標(biāo)準(zhǔn)
氣象觀測規(guī)范針對(duì)異常記錄的判斷、處理方法做了一些簡單的說明，但是在實(shí)際記錄過程中，應(yīng)該依據(jù)以下幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行異常數(shù)據(jù)界定：數(shù)據(jù)反常且互相矛盾；不清楚原因且無法解釋的數(shù)據(jù)記錄；數(shù)據(jù)不正常但又無法否定的記錄；數(shù)據(jù)不能通過軟件審核的記錄；違反氣象規(guī)律、氣象原理的數(shù)據(jù)記錄。一旦出現(xiàn)氣象記錄不正常數(shù)據(jù)，就必須及時(shí)查明原因，找出氣象站設(shè)備故障，處理好不正常數(shù)據(jù)，全面提高氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
3 自動(dòng)氣象站不正常數(shù)據(jù)的處理
當(dāng)自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)出現(xiàn)混亂、缺少，或者出現(xiàn)傳感器故障，氣象分析軟件出現(xiàn)漏洞，這就需要對(duì)不正常記錄進(jìn)行修改、內(nèi)插、人工補(bǔ)測代替等人工處理，盡力保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性與完整性。
3.1 溫度、濕度數(shù)據(jù)異常處理
如果遇見大風(fēng)暴雨天氣，極易造成傳感器與電源接口浸水，可能會(huì)出現(xiàn)整點(diǎn)溫度、濕度數(shù)據(jù)不正常，一般情況下需要補(bǔ)測；出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時(shí)，基本站只有在規(guī)定定時(shí)編制氣象測報(bào)的2：00、8：00、14：00、20：00，基準(zhǔn)站24h，應(yīng)當(dāng)采用人工觀測方法進(jìn)行補(bǔ)測。當(dāng)出現(xiàn)溫度正常、濕度數(shù)據(jù)不正常的情況下，對(duì)于整點(diǎn)十分鐘前后的數(shù)據(jù)缺測，可以采用人工觀測到的干濕球數(shù)據(jù)進(jìn)行訂正，也可以用同時(shí)段內(nèi)的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)測。
3.2 降水量數(shù)據(jù)不正常處理
降水量觀測一般出現(xiàn)滯后性，降水停止后由于儀器自身摩擦性等原因出現(xiàn)降水記錄。假如數(shù)據(jù)記錄在降水停止后的2h內(nèi)，應(yīng)該把數(shù)據(jù)記錄累計(jì)到降水開始停止的時(shí)間段內(nèi)，超過2h的記錄應(yīng)該刪除，不做累計(jì)，保證觀測值的真實(shí)性。在日常觀測工作中，要保證人工觀測雨量筒的正常運(yùn)行，一旦自動(dòng)站出現(xiàn)故障，可以進(jìn)行人工補(bǔ)測，避免日降水量的缺測。若分鐘內(nèi)降雨量觀測值短缺，可以采取同時(shí)段降雨量平均值進(jìn)行補(bǔ)測，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄的連續(xù)性，要注明數(shù)據(jù)來源方法，替代后的數(shù)據(jù)要基本符合實(shí)際情況。
3.3 自動(dòng)站極值異常的處理方法
當(dāng)某個(gè)時(shí)極值有異常時(shí)，可能會(huì)影響到日極值的選取，則會(huì)將該時(shí)極值作為缺測現(xiàn)象處理。如果采用其他觀測值或者人工觀測數(shù)據(jù)的日極值進(jìn)行分析，并且能夠推測出該日日極值不在該時(shí)段內(nèi)，要從其他正常數(shù)據(jù)記錄中選??；假如在該段時(shí)間內(nèi)，應(yīng)該從人工觀測數(shù)據(jù)記錄中選取該日日極值。氣象自動(dòng)站記錄大部分缺測時(shí)，則應(yīng)該利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)分析軟件，依據(jù)自動(dòng)觀測記錄與人工補(bǔ)測數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行分析、判斷，使用截面數(shù)據(jù)回歸預(yù)測或者逐步分析預(yù)測方法，保證補(bǔ)測數(shù)據(jù)的真實(shí)性與準(zhǔn)確性。當(dāng)出現(xiàn)自動(dòng)站數(shù)據(jù)缺測問題時(shí)，應(yīng)該從RTD文件中補(bǔ)救，然后再查找、分析B文件、Z文件，確認(rèn)是否真的缺測，最后依據(jù)上述方法與步驟進(jìn)行相關(guān)補(bǔ)測。
3.4 數(shù)據(jù)文件備份，保證文件的完整性
一般情況下，B文件和原始數(shù)據(jù)收集文件備份是為了保證數(shù)據(jù)的可追溯性、安全性。避免計(jì)算機(jī)等儲(chǔ)存設(shè)備出現(xiàn)故障或者記錄數(shù)據(jù)的意外丟失而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不完整，備份文件起到替換、補(bǔ)遺作用，保證觀測數(shù)據(jù)的完整、準(zhǔn)確、連續(xù)。針對(duì)每天自動(dòng)上傳的觀測數(shù)據(jù)資料要及時(shí)的保存，建立相應(yīng)的文件保存，應(yīng)用移動(dòng)磁盤或者其他備份軟件進(jìn)行備份，對(duì)于每月的總體數(shù)據(jù)要進(jìn)行刻錄光盤保存，避免原始數(shù)據(jù)的損壞或者流失，保證原始數(shù)據(jù)文件的完整和安全。
3.5 惡劣天氣或者預(yù)審人員大意造成的數(shù)據(jù)異常處理方法
自動(dòng)氣象站記錄的數(shù)據(jù)眾多，而溫度濕度降水氣壓等數(shù)據(jù)之間又有著相互的影響，當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)不正常時(shí)，要考慮到是否是反常天氣造成的結(jié)果，特別是惡劣天氣容易造成儀器觀測功能失效，起不到準(zhǔn)確記錄的作用。預(yù)審人員要仔細(xì)、嚴(yán)格的進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，一旦發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)。必須立即啟動(dòng)人工觀測應(yīng)急措施，及時(shí)進(jìn)行軟件人工卸載，保證故障之前數(shù)據(jù)的完整。預(yù)審人員必須確保采集器與傳感器的正常運(yùn)行，做好氣象監(jiān)測工作，繪制各氣象數(shù)據(jù)分析曲線圖，找出各要素之間的關(guān)系，清晰明了地發(fā)現(xiàn)曲線圖異常狀況，保證數(shù)據(jù)可靠、完整。
4 結(jié)語
綜上所述，針對(duì)海西州烏蘭縣氣象局DZZ4自動(dòng)氣象站運(yùn)行中出現(xiàn)的不正常數(shù)據(jù)現(xiàn)象，必須要提高對(duì)異常數(shù)據(jù)處理的能力。要將氣象軟件設(shè)計(jì)與人工預(yù)審有效的結(jié)合起來，通過觀測記錄，不斷積累觀測經(jīng)驗(yàn)，掌握不正常數(shù)據(jù)處理方法，只有這樣才能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠。同時(shí)要重點(diǎn)檢查觀測報(bào)表容易丟失的部分，關(guān)注自動(dòng)氣象站無法預(yù)審的氣象要素，把握相關(guān)性較差的氣象內(nèi)容，及時(shí)進(jìn)行記錄數(shù)據(jù)備份儲(chǔ)存，確保數(shù)據(jù)記錄客觀、完整，全面提高氣象觀測的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。
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經(jīng)過對(duì)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(duì)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(duì)于需要泥土才能生長的水生植物而言，其種植、生長都會(huì)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(huì)造成水體的污染，這些種種行為都會(huì)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(huì)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(huì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(huì)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(duì)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(huì)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(duì)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(duì)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(jí)。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(duì)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。