人工降雨特点范文

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在最近的几十年中，人工影响天气技术得到了我国科学技术研究领域的广泛关注，而云降水物理作为人工影响天气技术的最主要理论来源，自然也备受重视。现今，云降水物理以及相关的人工影响天气技术的实际应用明显增加，与此同时理论研究日益完善，这使得人工影响天气手段得到了更加广泛的扩充以及进一步的完善。但是，相关的研究和实验并不能就此结束，而应该再接再厉，让基于云降水物理的人工影响天气技术更上一层楼。

1 云降水的不同发展阶段

降水可以分为几种：降雨、冰雹、浓雾等，同时在降水过程中所伴随的其他相关天气现象也会对降水的后果产生一定的影响。不同类型的云层以及其相关性质则成为了影响降水的直接原因，因此，针对不同云层进行研究并对数据进行整理归纳，以得到云层与各类降水情况的直接关系显得尤为必要。

1.1 积云

积云一般的形成时间都是在白天，而其形成速度一般来说也极为迅速，在几分钟之内就可以扩展至几公里的纵向距离。而在积云扩展到相当的成都之后，一般会出现异变的情况，从而出现砧状的云层结构，与此同时，下沉气流也会随之建立，其一般存在于积云的附近以及顶部，并且较为稳定。对于积云来说，气流的影响是极为重要的。比如说，当气流合适的时候，积云中的旋风水滴往往会随之横向或纵向运动，从而使得积云发展较为迅速。而当积云完全形成之后，如果对流流场不合适，气流对于悬浮液滴的作用较强，则往往会导致积云裂解。这种裂解最直接的后果便是在当地形成一场阵型降水。

1.2 层状云

层状云与积云很好区分，因为两者的基本形态有着很大的区别，前者厚而面积小，吼着其较薄，因而看起来显得透明，但覆盖面积极大，往往是占据天空较大的水平面积甚至是正片天空。层状云也可以进行分类，基本上分为四种：卷层云、卷云、高层云和雨层云。而其中的卷层云出现的时候往往预兆着未来不久的时间内将会出现降水。

1.3 积层混合云

积层混合云之所以称之为混合云，主要是由于其包含的云层种类并不单一，往往是由层状云中夹杂着对流云而形成的。层状云往往可以促进积云的形成与发展，不仅如此，层状云对于对流云也有着极其重要的作用。对流云的存在往往可以产生较高强度的降水，而且这类降水的持续时间也普遍较长。层状云一般可以为流云的持续存在提供较为饱和的环境[1]。不仅如此，层状云的发展也可以提供较大面积的上升气流，这使得积层混合云的降水短时间强度减弱，但持续时间延长。可以说，层状云极好的联系了积云和流云，使得云降水向良性发展。

2 基于云降水物理的人工影响天气技术

现在世界各国都在对云降水物理进行着全方位的研究，而我国的相关研究则于20世纪80年代才开始起步。但是本世纪初，我国的干旱少雨情况日益严峻，河水断流、草原林原荒漠化严重的实例屡见不鲜。同时，由于降水而带来的冰雹、雷暴等自然灾害对于我国各地的农业、工业等领域也有着较为严重的危害。这使得我国的对于云降水物理的研究更为重视，研究进度也在飞速提升。

2.1 人工防雹

现在我国天气预报部门对于地区冰雹的预报工作往往是依靠雷达进行的，因为雷达可以通过反射回来的电磁波对于冰雹的形状、密度、范围以及个体大小有着较为精确的判断，从而及时对冰雹灾害进行预警，使得地区的受灾损失降到最低。一般来说，能够产生冰雹的云层有四种：强单体雹云、弱单体雹云、传播雹云和多单体雹云[2]，基本上都是积云或者是积层混合云。从云层的命名上我们可以看出，不同雹云所产生的冰雹特点是截然不同的。而且，往往在云层中停留的时间越久，冰雹降落时所产生的破坏性也就越大。因此，在人工防雹时，往往是采用高炮轰击的方法――即用高射炮来轰击将会产生冰雹或者是正在产生冰雹的云层。高炮在轰击的时候，由于爆炸往往会使云层附近的气流产生较强波动，爆炸产生的冲击波也会将云层中已经形成的较大冰晶轰碎，以达到防雹的目的。除此之外，人工防雹也会采用催化剂技术，即使用合适的催化剂来影响云层内固态冰晶的形成，以达到防爆的目的。

2.2 人工降雨

干旱问题已经成为我国很多地区发展的一个绊脚石，荒原面积扩大，无论是林业、农业还是畜牧业都受到了严重的打击。而人工增雨则可以适当的缓解这些问题带来的危害。人工降雨必须要遵循一定的模式，首先就是要对云层的降水潜力进行评估。我们都知道，人工降雨的完成也是需要一定的成本的，如果进行了人工降雨的相关措施但是并不能达到预期的效果，也就得不偿失了。因此，在人工降雨之前工作人员必须对目标云层进行分析，以确定实施人工降雨后降水量能否达到缓解干旱的目的。云层中，能够不仅仅要注意固态冰晶与液态水之间的转化，也要注意水蒸气与液态水之间的转化，合理的进行评估是保障人工降雨成功的关键。其次，就是进行人工降雨的正式工作。人工降雨的方式有很多种，而现在比较常用的便是催化剂降雨和升温增雨。通过之前对于云层的介绍，我们可以看出，降雨潜力较大的便是积云和积层混合云，当云层的储水量达到人工降雨的标准之后，相关部门便可以采用相关方式进行降雨工作。催化剂的种类有很多，但是它们的作用机理基本上都是相同的，即使暖云中的水滴或者是冷云中的冰晶相互凝结，重量增加，从而使得云层无法承载，形成降雨。在实施完人工降雨的措施之后，就要对人工降雨的效果进行评估了。在不同的地区与不同的降水环境下，所需要采取的人工降水方式往往是不同的，因此我们必须对各种情况人工降雨的效果以及所采取的催化剂进行归纳整理与分析，只有这样才能尽可能的提高未来人工降雨的成功概率。

3 结语

我们可以看出，人工影响天气技术，无论是人工防雹还是人工增雨，对我我国都具有着极为重要的意义。因此，我们应该积极利用云降水物理学来指导人工影响天气技术，为我国的天气控制提供有利的条件。在将会出现冰雹的地区进行人工防雹措施，以减少恶劣天气带来的经济损失；在干旱少雨地区采用人工降雨技术以维持当地生态环境的稳定。我国的云降水物理研究起步较晚，因此我们更应该加强对该方面的研究，为我国的人工影响天气技术创造更好的实施条件。

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中图分类号：P427 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2010）-12-0247-2

人工影响天气在气象防灾、减灾中发挥着一定的作用，它在预防以及减轻气象灾害中有着重要的作用，天气雷达、气象卫星、地理信息技术、中小尺度气象监测网、新型的催化剂和播撤工具的运用，为人工影响天气作业奠定了科学的可靠基础，也提高了人工影响天气的作业效果，因此，人工影响天气在防灾、减灾过程中占据主导地位。

1 人工影响天气在防灾、减灾中的科学理论基础。

1.1 人工影响天气的内涵

人工影响天气是人类借助先进的科学技术，在合适的大气条件下，利用火箭、高炮等工具，对单一地区中的云层输入碘化银或干冰，进行人工干预，以导致云层发生变化，满足降水条件，从而降雨、降雪，减轻霜、冰雹、大雾、大火等气象灾害的发生，这是减轻气象灾害等最有效的措施之一。

1.2 来自于国外的先进科学理论支持

人工影响天气的科学理论是美国科学家在二十世纪四十年代末实验室内的实验基础上逐步发展起来的。利用碘化银、干冰，在催化剂的物质属性指导下，将碘化银作为催化剂来实施人工降雨、防霜等。利用飞机、高炮等运载工具向云层中输入碘化银、干冰等催化剂，从而达到降雨的作用，其应用十分广泛，如农田里可用来防霜，机场里可用来防雾。目前世界上许多国家已经采用此种先进技术，以以色列为例，我们都知道，巴以战争中主要的争端是水资源，以色列采用先进的技术进行人工降雨，有效地改变了农田灌溉等水资源缺乏的现状。美国、北欧若干国家、俄罗斯等还向部分发展中国家送去先进科学技术以作为技术支持。

2 人工影响天气在气象防灾、减灾中的作用

2.1 人工影响天气在防雹中的作用

我区有许多地州都会不同程度的遭受到冰雹的侵害。众所周知，我区盆地和山陵地带分布广泛，地形构成复杂。如伊犁河谷，伊犁河谷位于天山山脉西部，三面环山，加上气候温和湿润，极易形成冰雹天气。为了防止冰雹的危害，自1978年以后我区逐步形成奎屯、玛纳斯河流域；阿克苏、渭干河流域；博尔截拉河流域；昭苏、特克斯盆地及伊犁流域；塔城、额敏盆地等五大防雹区域。早在1974年就开始利用三七高炮进行人工防雹作业。随着近些年科学技术的发展，人工影响天气借助雷达、GPRS等先进设备，在过去的基础上，提高了作业效果，减轻了冰雹给农业、工业生产等带来的不利的影响，多年综合分析检验表明，防雹使雹灾损失40-60%。

2.2 人工降雨在抗旱中的作用

我国大部分国土处在内陆，主要以温带、暖温带、亚热带大陆性季风气候为主，大陆季风气候干旱少雨也成为我国大多数地区的气象灾害表现之一。如鄯善县，主要体现在春旱上，鄯善县位于新疆维吾尔自治区境内，属于温带内陆荒漠气候，气候干燥，蒸发量大，主要的水资源来自于地下井水和冰雪融水，降水尤其是特大暴雨次数少、周期长，并且春季是旱情高发季节，大面积的灌溉不符合有效利用水资源，容易造成大范围的浪费，种种因素增加了该地水资源紧缺对工农业以及人民生活的压力。21世纪后，地下井水水位迅速下降，至今鄯善县达浪坎乡、吐峪沟乡等乡镇打井深度已达250-350m间，因此节水型灌溉是鄯善县发展的必然趋势，在不断的科学实验和实践工作中，总结了滴灌以及人工降雨两种行之有效的措施，人工降雨又是各种增雨措施中见效最快、投入最小、收益最大的方法。2010年鄯善县1月至8月共作业7次，作业山区累计降水达43mm，城区降水为5.0mm，近六年增加降水多达385mm，城区降水达81.9mm，有效的增加了柯克亚水库储水量，大大的缓解了旱情。事实证明，人工影响天气增雨作业为该地的社会经济发展做出巨大的贡献，实现更大的生产和生活价值。

2.3 对暴雨、大雾、暴风雪等天气的预防

加强科学技术以及科研的投入，在暴雨、大雾等气象灾害未扩大之时进行及时预告，提前做好各种防护措施。例如2010年7月29日，吉林市发生特大暴雨，沿线永吉、口前镇等地更是千年不遇的特大洪涝灾害，在面对灾难来临的同时，吉林市气象局发出黄色预警报告，市政府更是提前进行人力、物力以及科学技术的支持，同时在7月30日上午，由于大水将上游一化工厂淹没，数千只装油罐的油桶从上游顺势流下，给附近居民的饮水造成很大的影响，市政府临时号召，由居委会向各家各户告知饮用水的储备，最终才没有造成对居民生活的影响。因此，对于大型气象灾害的发生，预防是关键。

3 人工影响天气在全国几大地区气象防灾、减灾的过程实施过程

3.1 西南部以及四川盆地地区中加快现代气象科技发展的脚步

西南部地形结构复杂、又是地震的高发地带，自古就有“蜀道难，难于上青天”，因此对于该地的人工影响作业很复杂。而达州地区是最为严重的，处于暴雨、干旱、洪涝、冰雹等交界地带，雨季的洪涝，大雾、霜冻等的频繁发生，冬季的寒潮等无疑不加重该地的经济负担，影响经济建设水平。自九十年代末以来，运用先进的科学技术，卫星、雷达等高科技的投入，政府在“十一五”计划中的大力扶持，使得该地有效的将灾害的影响减到最小化，尤其对几种突发性灾害的预测和预防上更是做到防患于未然。近几年来，该市进一步加强现代气象和防灾体系的完备，巩固已有的科学技术，增强创新意识。

3.2 西北内陆地区防雹、防旱建设安全西部

西北地区也是古代“丝绸之路”的必经之路，如今人类的发展已经对该地区生态产生一定的影响，而且该地也是气象灾害较为严重的地区，冰雹、大旱是该地区的“常客”，这些灾害给制约西北内陆城市的发展，尤其是宁夏回族自治区和青海省东北部。近些年来，利用科学技术，结合当地雨水少和气候较干的特征，普遍实施人工降雨，并且作业水平已达到国家一类城市的标准。

4 人工影响天气在气象防灾、减灾中的发展

4.1 增强防灾、减灾意识

要增强防灾、减灾意识，各级领导要重视抗灾工作，每逢旱季、冰雹多发生的季节要提前组织人手，保证各种设施齐全，人力、物力等进行多方面的投入，给群众发安全手册、对农民进行科学技术、防汛防寒等知识讲座，做到防患于未然，最大程度减轻气象灾害等对人民日常生活等的影响。

4.2 加强科学技术的研究

人工影响天气作为防灾、减灾的手段有着重要的作用，但是我们应当认清的是，这种人工影响天气的科学技术仍然处在胚胎阶段，缺乏一定的成熟性，因此还需要在以后的科学发展中不断地加以研究、改造，加强人工影响作为科学研究的投入，使灾难减轻到最小化，同时也要加强技术的有效实施，提高效果。利用已有的设备和技术，进一步研究其潜力，加强高炮、飞机、火箭等的作业能力，时刻增强创新意识，在研究现实的基础上，推出经济投入更小、效益更高的产品。

4.3 因地制宜，突出重点项目

在干旱的季风性地区，水资源日益成为经济发展、人民生活水平提高的桎梏，因此根据该地区的生产和技术水平，在不影响经济发展的基础上，加强作业的能力，增加人工降雨量。而在温室地区，水资源丰富，但是极易发生水灾，因此雨季未来临之际就要做好防汛工作，把排水等工作做到细致。

4.4 健全各种法律法规以及各种规章制度

健全各种规章制度，是确保各种科技措施正常运行的前提，对于相关的作业点等也要进行实地考察，务必保证其科学性、安全性。同时，做好安全防患体系，制定人员分布以及紧急突况时相应的对策，对员工进行严格的岗前培训，严格操作，安全、有效的开展技术活动。

近几年我国气象灾害较为频繁，干旱、水土流失、地震、山体滑坡、泥石流，洪水，台风等自然灾害警示我们到了要保护赖以生存的地球的时候了。我国气象灾害分布广、各地区又有不同的特点，因此，要因地制宜进行防灾、减灾工作。在政府、国家给予支持的条件下，积极谋求发展思路，开阔预防气象灾害的发展渠道，建立健全法律体系，切实有效的做好各项防患工作，做好防灾、减灾工作的攻坚之战。

参考文献

[1] .对新疆发展喷灌的认识[J].节水灌溉, 2000,(6).

[2] 周和平,徐小波,马福忠,等.新疆21世纪初节水灌溉问题[J].中国农村水利水电,1999,(10).

[3] 孙祥彬.新疆的气象活动[J].

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中图分类号：U448.27 文献标识码：A文章编号：

1.引言

斜拉桥是一种由三种基本承载构件，即梁（桥面）、塔和两端分别锚固在塔和梁上的拉索共同承载的结构体系，以其结构受力性能好、跨越能力强、结构造型多姿多彩、抗震能力强及施工方法成熟等特点，而成为现代桥梁工程中发展最快、最具有竞争力的桥型之一，在桥梁工程中得到了越来越多的应用。

由于斜拉索质量、刚度和阻尼都很小，随着斜拉桥跨度的增大，拉索振动问题的影响日益显著。在各种振动情况中，风雨激振是拉索风致振动中最强烈的一种，且风雨激振的起振条件容易满足，振幅极大，对桥梁的危害最为严重，因而关于斜拉桥拉索风雨激振的研究得到了国内外学者的广泛重视。

风雨激振是指干燥气候下气动稳定的圆形截面的拉索，在风雨共同作用下，由于水线的出现，改变了拉索的截面形状，使其在气流中失去稳定性，由此发生的一种大幅振动。

2.研究现状

2.1.现场实测

现场观测是最早用于研究风雨激振的手段。它可以获得拉索风雨激振最准确的特征，为验证风洞试验和理论分析研究结果的真实性、可靠性提供宝贵的资料。

Hikami等[1]对日本名港西(MeikoNishi)大桥的实测。20世纪80年代，在日本建造名港西大桥的过程中，发现了比较严重的风雨激振现象，Hikami等选取了其中24根索进行实测，对该桥进行了为期5个月的现场实测，实测内容包括索面的拉索振幅。

Main和Jone[3]对美国Fred Hartman桥的斜拉索风雨激振记录。进行了16个月的现场监测，分析了记录的5000组5分钟时程的斜拉索加速度和气象资料。

陈政清[4]等对洞庭湖大桥的实测。自2001年1月至2004年4月，陈政清在国家自然科学基金资助下，与香港理工大学合作，在岳阳洞庭湖大桥上进行了连续4年的风雨激振观测研究。

通过研究国内外专家对风雨激振现场观测的结果，得出了一些结论：(1) 与拉索振动形态的关系。进入稳定的大幅振动后，其波形犹如甩鞭状，拉索表面会形成振荡的水线，表现为低阶振型。(2) 与环境参数的关系。风雨激振存在起振振动，只在一定风速范围内发生；在无雨情况下，很少观测到风雨激振，而且雨量为小到中雨情况观测到风雨激振次数最多。(3) 与拉索本身参数的关系。风雨激振的振幅大小与拉索的表面材料、长度、风偏角和倾斜方向等参数有关。

2.2.风洞试验

按照水线的模拟方法，研究风雨激振的风洞试验可分为两种类型：人工降雨试验和人工水线试验。

1. 人工降雨试验

人工降雨试验是在风洞内通过人工模拟降雨，提供与实际拉索发生风雨激振相类似的风雨条件，对通过弹簧悬挂在固定支架上的拉索节段模型进行的一种试验形式。

2. 人工水线试验

人工水线试验是在风洞内对带有人工水线的拉索节段模型进行的一种试验形式。根据人工水线与拉索的连接形式和试验的测量内容的不同，人工水线试验可分为：固定人工水线测振试验、固定人工水线测力试验、固定人工水线测压试验和运动人工水线测振试验。

2.3.理论分析

目前关于斜拉索的风雨激振问题形成机理大致可分为如下几类观点：

1. 驰振机理

日本的Hikami与Shiraishi[1]1985年在Meiko.Nishi桥最先观测到风雨激振现象。随后他们通过一系列的人工降雨风洞实验再现了这一现象。他们在实验的基础上初步分析了风雨振的发生机理，认为风雨激振可能有两种机理：一种是Den Hartog驰振机理；另一种是弯扭两个自由度驰振机理。

2. 上水线振荡诱发机理

H.Yamaguchi[6]认为单自由度Den Hartog驰振理论不能解释风雨振的形成机理水线是风雨激振不可缺少的条件，当水线的振荡频率接近于拉索的自振频率时，水线与拉索之间的相互作用导致斜拉索产生负阻尼，引发斜拉索发生大幅振动。Peil, U.& Nahrath, N[8]认为上水线的运动是导致风雨振的主要原因。Seidel等[9]指出当风速大于某个限制，流动不存在转变，这时不会发生风雨激振；发生风雨激振的速度下限是由风偏角和拉索倾斜角决定的。

3. 上水线特定位置致振机理

顾明和杜晓庆[10]建立了三维拉索风雨激振的准二自由度运动方程，气动力系数根据带人工水线三维拉索模型试验得到，分析了水线平衡位置和水线振幅的取值，采用数值求解方法计算了拉索风雨激振振幅，得出了水线特定位置是引起索结构大幅振动的主要因素的结论。

4. 涡激振动机理

Delong Zuo[11]揭示了风雨激振与高风速下干索涡激振动之间的联系，认为风雨激振的内在机理与涡激振动的相同，与降水无关。由于风偏角和拉索倾角的存在使得这种涡激振动不同于经典卡门涡脱，是一种三维涡激振动。

2.4.CFD数值模拟

风工程的研究方法中数值模拟是最近30年在前三种方法的基础上逐步发展起来的，下面的介绍为CFD技术在拉索风雨激振方面的相关研究。

陈文礼和李惠[13]提出物理试验与CFD数值模拟的混合子结构方法，通过与圆柱涡激振动的流固耦合方法结果进行比较，分析了上水线对绕流场特性的影响，然后采用有限元程序ANSYS和计算流体动力学程序CFX对考虑风速剖面的CFRP斜拉索涡激振动进行流固耦合方法的CFD数值模拟。

3.结语与展望

本文参考国内外文献，对斜拉桥拉索风雨激振问题进行了系统总结, 并对今后的研究提出展望。总结如下:

在现场观测和风洞试验方面，未来的研究应更加关注水线的形成及其在风雨激振中的作用，精确测量不同拉索运动状态下的水线形状和位置，为理论分析和数值模拟提供基础。

在理论分析方面，虽然国内外很多学者和专家提出了各种理论模型和数值解析方法分析风雨激振发生机理，但是迄今为止还是没有一种大家公认的对斜拉索风雨激振的发生机理能够完全解释清楚的模型，今后的研究应侧重于风雨激振的轴向流、风场与水线间的气液两相耦合现象以及风场、水线与拉索间的气液固三相耦合现象的研究，对风雨激振机理进行更加深入和精细化的研究。

参考文献

[1] HIKAMI Y，SHIRAISHI N． Rain-wind-induced vibrations of cables in cable stayed bridges [J]. Journal ofWind Engineering and Industrial Aerodynamics，1988，29: 409 － 418．

[2] 顾明，刘慈军，罗国强. 斜拉桥拉索的风（雨）激振及控制 [J]. 上海力学, 1998, 12: 281~288.

[3] 陈文礼. 斜拉索风雨激振的试验研究与数值模拟[D]. 黑龙江：哈尔滨工业大学，2009.

[4] U. Peil, N. Nahrath, Modeling of rain-wind induced vibration [J], Wind and Structue, 2003, 6(1), 41~52.

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对物理这门学科感兴趣，觉得很好玩，当要求学生用所学的知识去解释日常生活中的现象时，学生便会感到不知所措，这是因为理论与实践脱节的缘故。因此，教师应重视培养学生学与用相结合的能力，把物理学活、学透。每当向学生传授新的物理知识时，都应联系它在实际生产或生活中的某些应用，同时要求学生细心观察周围的世界，找出与所学知识相关的事。

例如，在讲到“杠杆的平衡条件”时，以杆秤为例，让学生分析出“小小秤铊压千斤”的道理，并进一步提出这样一个常见的问题：有的不法商贩“扣秤”通常采用哪些手段？利用了什么原理？接着引导学生列出“杠杆平衡条件”的表达式，画出杆秤杠杆示意图。从而使学生对“杠杆平衡的条件”有更深的理解，进而运用自如。在学习了“家庭电路和家庭用电”内容后，教师可安排指导学生在家中观察电路，利用家用电笔辨别火线和零线，学习灯头线接法，了解保险丝的作用并会选用。

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中图分类号：TP391.9

在大学和科研院所的实验室，需要进行水土流失实验来提供水土保持规范的科学依据，以及定量的评价土壤侵蚀等工作。以往这方面的工作，是用设立野外径流小区，进行定位观测，这是一种耗时费力的方法，难以取得规律性的有效数据。如果使用野外人工模拟降雨装置，就可克服上述缺点，大大缩短试验周期，加速土壤侵蚀规律研究的过程。我们参考前人的有关工作基础和资料，研究设计了一套野外便携式人工模拟降雨系统并投入了应用。

模拟降雨装置控制系统采用闭环自动控制技术，配备以高灵敏雨量计和多参量数据采集器，监控终端实际降雨参数，调节控制整个降雨过程，并可实时在线显示模拟降雨的动态变化及曲线。这样既对模拟降雨现场测量结果有直接参考意义，又便于很快调节雨强弱程度至实验要求值，有效克服了从水源到喷头各个环节的损耗和阻力造成的误差，根据对装置主要降雨特性的测定结果来看，所模拟主要降雨特性如雨滴粒径、降雨动能等与天然降雨基本相似。

1 野外便携式人工模拟降雨系统框架的设计与构成

野外便携式人工模拟降雨系统框架部件主要包括：首部枢纽、尾部管网、降雨区框架三部分。

1.1 该系统首部枢纽组成（见图1）

图1 系统首部枢纽

本系统可分为家用电和动力电两种模式：（1）家用电模式，由两台小型水泵组成，通过活结与水箱底部供水口连接，需要紧固，防止漏水。先开启一台水泵（如有更大的流量需求可酌情增开另一台水泵），回水阀先开启至最大，然后缓慢关闭回水阀来控制尾部供水压力和流量，以达到试验需要的降雨雨强。一般喷头的额定工作压力控制在200 KPa左右，不要超过300KPa。（2）动力电模式，通过控制器启动大型水泵，变频恒压供水。

1.2 系统尾部管网组成

系统尾部管网由若干组喷头组成，喷头为活接口，喷头可根据试验需要进行任意调换。具体喷头参数如下表所示（见表1）。

表1 各种喷头参数

1.3 降雨区框架

本系统降雨区框架由轻型铝合金材料制成，结构简单，易于安装拆卸，采用多个功能完备的小模块，通过快速连接部件，手工很快即可装配完成，野外试验很好携带，适应各种野外不同地形条件。在不用时可以散装保存，携带方便；使用时可根据需要组装为5×5或5×10米降雨模拟场，降雨时间及管路选择可自动进行。

2 自动控制系统的设置

降雨自动控制系统是自行开发的，用于模拟降雨试验雨量的测量和降雨雨强的控制。系统可将雨量计的模拟信号转换为数字量以数字形式显示当前雨量。自动控制系统参数和技术指标如下：（1）雨量筒承雨口内径：Φ200mm；（2）雨量筒分辨力：0.5mm；（3）雨量计工作电压：DC5V；（4）主控制器工作电压：AC 220V、50Hz；（5）显示屏工作电压：DC 24V；（6）信号采集器工作电压：DC 24V；（7）传感器通讯方式：手动、有线、无线；（8）各板卡间通讯方式：RS485；（9）上位机与下位机通讯方式：RS232；（10）降雨区阀门控制：4～20mA DC。

2.1 主控制器的设置

（1）将电源线缆、压力传感器线缆、电动阀线缆以及16路雨量计线缆分别连接上。（2）打开电源开关，降雨系统显示屏点亮，进入模式选择界面，可以通过上下按键移动光标来分别选择有线模式、无线模式和手动模式，并按中间键进行确认。（3）手动、有线、无线模式的选择。

选择手动模式，进入手动模式界面，选择“确认”进入实时数据界面，选择“返回”进入模式选择界面。在“雨强”设置中通过上下按键选择数值大小，通过左右按键选择数值位数。在“时间”设置中通过上下按键选择数值大小，通过左右按键选择数值位数。若要进入有线和无线模式，只需选择对应菜单即可进入相应的模式界面，其他操作同上。

2.2 有线模式下PC用户界面的设置

在计算机上双击“野外人工降雨系统.exe”文件，程序开始运行。选择合适的串口号和波特率，点击“连接”按钮，系统将打开串口，与远端进行通讯。

设置好降雨强度和降雨时间后，点击“设置”按钮即可设置相应参数，点击“开始降雨”按钮，系统通过有线通讯模式控制远端控制器，执行降雨功能。界面上会通过曲线和列表框的形式描绘出实时的降雨强度。点击“停止降雨”按钮，系统执行停止降雨功能。

在降雨状态下，点击“开始存储”按钮，系统开始执行存储记录的功能；点击“结束存储”按钮，系统停止存储记录。

2.3 无线模式下降雨系统手持终端的设置

（1）降雨系统手持终端按键功能。面板上包括一组五维方向键，一个切换键、一个电源键和三个功能键F1、F2、F3。五维方向键用于移动焦点，选择不同的部件，其中的“确定”键用于执行相应按钮的功能。“切换”键模拟键盘上的TAB功能，也可以用于移动焦点。“电源”键用于控制设备供电的通与断。（2）开机操作。在电池装入且电量充足的情况下，长按“电源”键，设备加电开始工作，操作系统启动。为了保证通讯功能正常，一定要确保将天线安装在降雨系统手持终端上。（3）降雨系统无线手持终端操作。使用前，需要确保设备通讯正常。系统启动后，进入“我的设备”，打开“Disk”文件夹，运行程序‘降雨系统’，运行后程序界面如下图所示（见图2）。

图2 降雨系统无线手持终端主界面

按“切换”键将焦点定位在降雨强度或降雨时间后面的按钮上时，按“确定”键可以增加或减小设定的值，设定降雨强度时，前两个按钮每次增加或减小1，后两个按钮每次增加或减小10。降雨强度的设定范围为10mm/h到150mm/h；降雨时间设定的最大值为24小时59分。设置好数据后，点击“确认设置”按钮。

参数设置完成后，点击“开始降雨”按钮，选择“是”，设备通过无线模块控制远端控制器执行降雨功能。在降雨状态下，点击“停止降雨”按钮，选择“是”，设备通过无线模块控制远端控制器执行停止降雨功能。

点击“实时采集”按钮，此时如果正在降雨且收到了数据，界面上会通过曲线描绘出雨强。在收到数据的情况下，点击开始存储”按钮，选择“是”开始存储数据。在执行存储的状态下，点击“结束存储”按钮，选择“是”结束存储数据。

3 系统使用、维护与保养

3.1 系统使用注意事项

（1）系统开启前，一定要检查各阀的开启和关闭情况，严禁尾部所有阀门关闭，否则会使管道中压力过大而爆破。（2）每次使用都要检查首、尾部压力表是否在正常使用压力上，不在要及时调整和处理。（3）入冬后一定要将管道中的水放净，以免冬季不用时冻坏管道和其它零部件。（4）严禁锐器接触管道及喷头，避免不必要的损坏。（5）经常检查喷头喷水情况，喷头堵塞时用反冲洗或其它方法排除不了时，需拆卸该喷头，仔细清洗或者更换喷头。（6）每隔一定时间检查过滤器滤网，及时去除其污物，以免压差过大损坏管件。

3.2 水泵的维护保养

（1）启动前应检查泵转动是否均匀，不能有卡住、异声等不正常现象。（2）水泵起动后在规定转速下三分钟未出水，应停机检查。（3）水泵在运行中，如发现不正常现象（杂音、出水量下降等）应立即停机。

4 结语

本套野外便携式人工模拟降雨系统是在充分吸纳借鉴当前国内外同类设备先进工艺基础上，结合现代新技术的发展趋势，大胆进行了技术创新而设计制作的。结构上具有多喷头、多单元组合式的特点，喷头出水孔径较大，雨滴直径大小分布与天然降雨相似。喷头处辅以往返摆动的机械装置，可增加散水面积和均匀度，将降雨强度控制在实用的雨强弱范围内。经在不同林地、草地、农地、果园、荒坡、侵蚀沟等地方应用，测得的水土保持效果与天然降雨下其他方法测得的效果基本相同，数据精确可靠，是开展水土流失规律研究的一种较先进实用的测试装置。系统应用前景广阔，具有很强的实用性和推广性。

参考文献：

[1]刘震.人工模拟降雨系统总体设计[J].水利水电技术，1998.

[2]郑宏伟.一种新型人工模拟降雨实验装置的研制[J].实验技术与管理，2005.

[3]周奇.变雨强人工模拟降雨自动控制系统设计与试验[J].排灌机械工程学报，2012.

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干旱是指在无灌溉条件下长期无雨或少雨，空气干燥，土壤和大气供水不足，导致作物和牧草受害的现象。永城市地处豫东平原东部，属暖温带季风气候，光、热、水资源丰富，夏季雨热同季，年平均降水量878.5 mm，地域面积2 000 km2，耕地10.8万hm2，总人口140万人。以小麦、大豆、玉米、棉花产量最为集中，其中，小麦产量丰年可达80万t。但是农业生产高度依赖天气气候条件，气象灾害种类多、范围广、危害重，暴雪、干旱、洪涝、低温冰冻等气象灾害时有发生，气候与自然灾害日益成为影响农业增产、农民增收的重要因素之一[1-4]。干旱是永城市最频繁、危害最重的气象灾害，因此研究干旱危害及规律对其农业生产的影响具有重要的意义。

1干旱对农业的危害现状

近几年来，永城市旱灾频繁，旱灾影响的区域有从农村向城市蔓延的趋势;旱灾影响的领域有以影响到农业为主，扩展到影响林业、畜牧业、工矿企业、城市发展及城乡民众生活的趋势;干旱发生的频率和灾害损失有增加的趋势。以夏旱和初夏旱发生最为频繁，危害也最重，其次是春旱和秋旱。2008年全市播种小麦9.93万hm2，2008年11月至2009年2月上旬没下一场透墒雨，小麦生长遇到了几十年不遇的严重旱灾。干旱缺水加剧了生态环境恶化，成为影响经济社会可持续发展的制约因素。

2干旱形成规律

一是有明显的季节性。据历年干旱统计，夏旱占干旱总数的40%，初夏旱占干旱总数的24%，春旱占干旱总数的20%，秋旱占干旱总数的14%，而单纯的冬旱则很少见。二是水旱灾害的插花性受地形地貌制约及全球气候变暖的影响。极端暴雨、干旱天气事件增多，降雨主要集中在5—9月，常发生洪涝灾害，干旱多发生在春、夏两季，据水旱灾害统计，在同一地区先涝后旱或先旱后涝，在同一时段内，洪涝与干旱交替出现，使水旱灾害多呈插花性发生。三是干旱连季连年发生。干旱具有明显的连续性，干旱连年发生的几率要比洪涝连年发生的几率大得多，连旱年数一般也高于连涝年数。四是干旱的连片性。干旱成因决定了其分布特点是“旱一片”。旱灾往往成片出现波及全县大部分分镇。五是干旱的周期性。由于干旱的某些影响因素，如全球气候变暖、日月食的出现和厄尔尼诺现象及太阳黑子的变化等都具有一定的周期性，因此干旱的发生也一定具有一定的周期性。又因为干旱的发生受到多种因素的影响，因而干旱发生的周期性不是第一周期，而是复杂的混合周期。

3旱灾成因

一是气候环境条件。旱灾主要发生在3—5月的春旱和6—8月的夏旱，若出现长时间的少雨和无雨天气，同时气温高蒸发量大，造成溪沟断流，井泉干涸，河道径流偏少，地下水埋藏加深，可利用的水资源短缺，就会出现大面积的旱灾。二是生态环境恶化。开发煤炭资源对永城矿区生态环境的破坏使得该区环境恶化，这是导致旱灾发生的一个重要因素。随着人口不断增加，人类活动范围不断扩大和煤炭生产的快速发展，生态环境在一定程度上遭遇破坏，从而加剧了水土流失和干旱灾害天气的增加，导致旱灾频繁发生。

4防旱减灾措施

必须转变思想观念，坚持“以防为主、防重于抗、抗重于救”的主动抗旱工作方针，把抗旱工作和经济社会发展规模、布局及经济结构调整，以及生态环境建设等结合起来，逐步提高抗御旱灾的能力。一是兴修水利，做好水土保持。加大水利建设投资，巩固和发展水利工程，加强水资源管理。优化配置水资源，搞好水土保持，提高防旱抗旱能力[5]。二是建立健全旱情监测、预报预警网络体系。气象局加强气象和水情、旱情应用系统建设，雨情、旱情监测预报，充分利用现有的技术设施，增强防御旱灾的超前性和预见性，准确分析干旱影响的时间、程度和范围，及时预测预警信息，及时提供可靠的雨情、旱情和实时天气预报信息，为防旱减灾提供可靠的依据。形成以气象局为中心的旱情监测预测预报预警网络体系。三是开展人工增雨作业。利用人工影响天气的办法向空中要水，因为空中水资源是一个取之不竭的大水库。利用人工增雨设备进行农业抗旱或水库蓄水。永城市气象局人工增雨炮站，每逢干旱时期，实施人工降雨，在一定程度上缓解了旱情，特别是2008年、2009年人工降雨发挥了重要作用。

5参考文献

[1] 王华.干旱灾害对农业生产的影响[J].湖南农业，2008(7):13.

[2] 陈家金，林晶，陈惠，等.福建省干旱的时空分布及其对农业生产的影响[J].自然灾害学报，2006(S1):265-269.

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中图分类号：S7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0190-01

黑杨是我国山地和平原区栽植最多的速生用植树种，具有好栽植、易成活、生长快、易加工、用途广、价值高等特点。随着杨树原木价格的不断攀升，广大农民已经认识到了发展杨树是一项有利可图的栽培项目。杨树的栽培已由普通的用材树栽培正逐步向精细的经济林栽培模式演变；由雨养型经营向集约经营转变；由粗放型管理向精准数字型过度。在杨树速生丰产栽培技术中，肥料与水的贡献最大，可见水在黑杨栽培中的地位是非常重要的。

1 灌溉的作用

杨树是湿生树种，对水分的反应十分敏感。缺水时，植株很快停止生长，叶片萎蔫、发黄和脱落，直到死亡。长期干旱，杨树的抗逆性大大减弱，易受病虫侵染。灌溉能人为地改变林地土壤水分状况和林地空气湿度，提高造杨成活率，是杨树生产栽培的主要措施之一。施肥及其它管理只有在合理灌水的条件下才能发挥其应有的效益。

灌溉能增加叶的数量和单叶面积，扩大光合作及面积，充分利用太阳能，提高树木生产量。灌溉林分平均单株冠叶片总数比无灌溉林（对照）高94%～120%，灌溉林分平均单叶面积比对照大28%。灌溉大幅度扩大了叶面积，为林分创造了高产基础。有研究表明，灌溉能显著促进林木直径、树高生长和枝条延伸，在幼林期与对照相比，灌溉可使树高增加17.2%～24.6%，胸径增加10.7%～22.1%，材积产量增加20%～42.6。5年生时灌溉的林分材积比对照增加18%～32%。可见灌溉的经济效益是非常可观的。

2 灌排水的原则

2.1 气候对灌水和排水的要求

以中原地区为例，3～5月份是干旱季节，雨水较少，也正值树木生长发育的初盛时期，需水量较大。在这个时期一般都需要灌水，灌水次数应根据树种和气候条件决定。在此期间只要见土干就应灌水。对于杨树来说，此时应根据条件和情况做出决定。总的来看，这个时期是由冬春干旱转入少雨时节，需水树木又是开始生长并逐渐加快的时期，所以土壤应保持湿润。在江南地区因有梅雨季节，此期不宜多灌水。

6～8月份为中原地区的雨季，本期降水较多，空气湿度大，故不需要多灌水，遇雨水过多时还应注意排水。但如遇大旱之年，在此期也应灌水。

9～10月份是中原地区的秋季，在秋季应该让树木组织生长更充实，充分木质化，增强抗性，准备越冬。因此，在一般情况下，不应再灌水，以免引起徒长。

11～12月份杨树已经停止生长，为了使杨树很好越冬，不会因为冬春干旱而受害，故此期应灌封冻水。

地区不同，气候不同，灌水也有不同。例如在华北，灌冻水宜在土地将封冻前进行，但不可太旱，因为9～10月灌大水会影响枝条成熟，不利于安全越冬。但在江南地区，9～10月常有秋旱，故为安全越冬起见，在当地在此时亦应灌水。

2.2 不同树种对灌水和排水的要求

由于资金、人力不足，普遍灌水是不容易做到的，因此应区别对待。甚至有很多地方因为水源不足、劳力不够，基本不灌水。对喜欢湿润土壤的杨树，则应注意适时灌水。需要指出的是，耐干旱的不一定常干，喜湿者也不一定常湿，应根据四季气候的不同，随机应变。对于不同树种各方面的抗性情况皆应掌握，应根据树种的习性浇、灌水。

此外，树木是否缺水，需不需要灌水，比较科学的方法是进行土壤含水量的测定。很多园艺人员凭多年的经验即可做出判断。例如，早晨看树叶上翘或下垂，中午看中片萎蔫与否及其萎蔫程度，傍晚看恢复得快慢等。

还可以根据树木生长情况来判断。例如：是否徒长或新梢长短，叶色、大小与厚薄等。认为落青叶是由于水分过少，落黄叶则由于水分过多，这一经验也可供栽培树木时参考。

在排水方面，也要根据杨树的生态习性、忍耐水涝的能力来做决定。对于杨树能耐2个月以上深水淹浸，是耐力较强的树种，即使被淹，短时期内不排水也无大碍。

2.3 根据不同的土壤情况进行灌水和排水

灌水排水除应根据气候、树种决定外，还应根据土壤种类、质地、结构以及肥力等综合决策。盐碱地，就要“明水大浇”、“灌排结合”，即灌水与中耕松土结合，最好用河水灌溉。

对砂地种的树木灌水时，因砂土容易漏水，保水力差，灌水次数应当增加，应小水勤浇，并施有机肥增加保水保肥性。低洼地也要小水勤浇，注意不要积水，并应注意排水防碱。

较黏重的土壤保水力强，灌水次数和灌水量应当减少，并施入有机肥和河沙，以增加土壤的通透性。

2.4 灌水应与施肥、土壤管理等相结合

在全年的栽培管护工作中，灌水应与其它技术措施密切结合，以便在互相影响下更好地发挥每个措施的积极作用。例如：灌溉与施肥做到“水肥结合”，这是十分重要的。特别是施化肥前后应该浇水，既可避免肥力过大、过猛，影响根系吸收、遭毒害，又可满足树木对水分的正常要求。

此外，灌水应与中耕除草、培土、覆盖等土壤管理措施相结合。因为灌水和保墒是一个问题的两个方面，保墒做得好可以减少对水分的消耗，满足树木对水分的要求并减少经常灌水之烦恼。并有“湿地锄”和“春锄深一犁，夏锄刮破皮”等经验。

3 杨树灌水方式

正确的灌水方式，可使水分均匀分布，节约用水，减少土壤冲刷，保持土壤的良好结构，并充分发挥水效。常用的灌水方式有下列几种：

①人工浇水。在离水源过远的地方，人工担水浇灌虽然费工多而效率低，但仍有必要。浇水前应松土，并做好水穴（堰），深约15～30cm，大小视树龄而定，以便灌水。有大量树木要灌溉时，应根据需水程度的多少依次进行，不可遗漏。

②地面灌水。这是效率较高的常用灌水方式，可利用的水源有河水、井水、塘水等，可灌溉面积较大，又分畦灌、沟灌等。畦灌时先在树盘外做好畦埂，灌水应使水面与畦埂相齐，待水渗入后及时中耕松土。沟灌方式应用普遍，能保持土壤的良好结构。它是用高畦低沟的方式，引水沿沟底流动浸润土壤，待水分充分周围土壤后，不会破坏其结构，并且方便实行机械化。沟灌是大面积的表面灌水方式，因用水极不经济，现已很少采用。

③地下灌水。是利用埋设在地下多孔的管道输水，水从管道的孔眼渗出，浸润管道周围的土壤。用此法灌水不会引起土壤板结或流失，便于耕作，较地面灌水优越，节约用水。但要求设备条件较高，在碱土地中须注意避免“泛碱”。在有些国家，有安装滴灌设备进行滴灌的，可以大大节约用水量。

④空中灌水。包括人工降雨及对树冠喷水等，又称“喷灌”。人工降雨是灌溉机械化中比较先进的一种技术，但需要人工降雨机及输水管等全套设备，目前我国正处在应用和改进阶段。

⑤滴灌，这是最能节约水量的灌水方式，但需要一定的设备投资。

4 灌水次数、时间

灌水次数对杨树速生丰产林，一般每年至少灌水4次；

（1）返青水，3月下旬树木发芽前；

（2）促生水，5～6月份枝叶扩大期；

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中图分类号：P48 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0377-01

气象灾害每年给我国的居民生活、经济发展以及农业的进步都带来的巨大的损失，我国大部分地区的人民都在与气候灾害做斗争，人为控制天气也相继出现并发展，随着社会发展和人类对气象学的不断深入探讨，人工影响局部天气的能力越来越强，人在面对自然灾害时不再只处于被动受害地位。

一、人工影响天气概述

人工影响天气是相关的科学家运用现代化的科学技术，在计算的大气环境区域或地球环境中，通过人工催化等技术，对于局部大气中的云层施加适当的影响，使其发生各种变化，从而实现人们对于增雨，增雾，增雪等不同的气候需求，达到降低灾害的目的。

在我国，发生气象灾害比较严重的国家之一，气候的明显变化，各种极端天气的增加，带动了水资源的严重缺乏，各地干旱地区也越演越烈，严重地制约了我国经济的发展，因为在相关的科学家不断地研究之下，人们终于研究出了向云层中播撒干冰，碘化银等催化剂，可以实现人工降雨的愿望，减少气候的灾害。从此这种方法被广泛地应用在我国各个干旱高发的城市，进行人工增雨，对于冰雹，霜雾高发的城市，也通过这种方法，进行人工的防雹，人工防雾，可以让百姓减少很多的经济损失。

二、人工影响天气的主要内容

2.1 人工增雨

2.1.1人工增雨的科学含义

现在社会上流传一种“人工降雨”的说法，其实这种说法是不准确的，人类不可能违背自然规律进行人工的“降雨”，而是通过利用自然条件，在遵守自然规律的前提下，人为的“增雨”。因此，现在给出人工增雨这项技术的标准科学定义：人工增雨是指在自然降雨之外，利用现有的气象条件，通过人工干预的方法，使其再增加一部分降雨的科学手段。其原理是利用飞机、增雨火箭或高射炮将催化剂发射到云层中，对局部范围内的云层中的水含量进行催化，使云层中的水滴增多并使其重量增加，去掉蒸发的一部分，大部分就降落到了地面，形成了降水。

2.1.2人工增雨的作用

我国是世界上的人口大国，各种资源的消耗量都大的惊人，水资源也一样，因此，我国想到了利用人工增雨的方法来增加水量的方法。我国最早的人工降雨是始于20世纪50年代，无论从规模还是数量上来说，我国都是人工影响天气变化的大国，而自从人工增雨技术的引入，我国的旱涝灾害明显减少，农业产量上升。而近年来由于人工增雨技术的不断成熟，其作用已经不仅仅作用于农业了，对于森林火灾的救护，生态建设，增加水资源方面多做出了突出的贡献。这也印证了科技的发展是为人类服务的这句话。

2.2 人工防雹

人工影响天气就是通过一定的科技手段对局部大气中的物理、化学过程进行人工影响，使之朝着人们的希望发展，达到趋利避害的目的。人工影响天气概念的提出，是基于人类为了生产和生活的需要，希望通过人为干预以防止或减轻由恶劣天气引起的自然灾害，进而在适当条件下，促使天气向有利于人类需要的方向发展。人工防雹大体分为两类：

2.2.1往云中播撒成冰催化剂

这种方法的基本原理是，冰雹云中含水量很大，而自然冰雹胚胎为数不多，所以这些胚胎能充分地与过冷水滴并合而长成大冰雹。播撒成冰催化剂以后，冰雹云中产生大量的人工冰雹胚胎，它们和自然胚胎争夺水分，使云中水量分散到大量的胚胎上，结果每一个胚胎都不能得到充分的水量而长成对农作物有损害的大冰雹。按此原理，一些国家广泛试验了用地面燃烧的方法，或用火箭、高射炮和飞机等手段，把大剂量的碘化银粒子播撒到冰雹云中去。另外，也有人试验在云的中下部播撒吸湿核，促进暖云降水过程，以减少冰雹生长所必须的水分供应。

2.2.2爆炸法

用高射炮、火箭或土炮等，向云的中部和下部大量集中轰击。这种方法的物理机制还不够清楚。有人认为，爆炸能在一定条件下影响云中的铅直气流，破坏或改变冰雹云的自然发展过程；也有人认为爆炸能引起过冷水滴的冻结，从而产生大量的人工冰雹胚胎，限制各个冰雹长大。

三、人工影响天气工作中必须重视的问题

3.1 人工增雨作业必须重视的问题

3.1.1作业云的选择

（1）积雨云。云内上升气流较强，可带有大量的水汽，这些都有利于碰并增长，暧积云中一般大云滴易于形成，而且对流云常存在许多大小不同的云泡，其中含水量和上升气流都较大，云泡尺度从几十米至几百米，平均为100m，它是降水粒子数浓度增长的主要机制。

（2）雨层云、层积云、高层云。层状云一般上升气流弱，含水量小，除雨层云外其它云都不厚，因此，一般层状暖云通过重力碰并只能形成毛毛雨，考虑到云下蒸发，毛毛雨要落至地面还应在落出云底时尺度稍大。在天气形势和地形抬升作用下，有较强的上升气流和较大的含水量，若云层较厚，维持较长时间，可形成小雨，若实施增雨作业，效果更佳。

3.1.2作业地点的选择

作业地点的选择是人工增雨作业的关键所在，因为作业地点的选择直接关系到受益点。作业受到云速、风速、作业点与受益点距离的制约，因此，作业地点要选择在受益点的上风向。另外，由于使用高炮或者火箭在发射完成后，其弹壳一般不会炸毁，完成爆炸后会因为重力作用落回地面，因此，就要考虑弹壳的落回是否会对人、房屋等建筑造成损害，所以，人工增雨地点的选择和时机的一样，都是人工增雨作业中的关键，是人工增雨作业能否完成及完成质量的保障。

3.1.3作业时机的选择

云和降水过程处于发展或持续阶段，云层较厚，有持续上升气流；云底较低，有过冷水，冰晶数浓度较低。层状云中一般升速较小，故催化部位宜高，使冰晶形成后能充分利用较厚云层的增长条件，凝华增长速率与温度有关，-15℃凝华快，聚集强，对冰晶增长有利，故尽量选择云中温度相当低的过冷水区播撒。

3.2 人工防爆作业必须重视的问题

3.2.1防雹作业技术

完成了冰雹云的识别后，就要开展对冰雹云的作业。冰雹云的作业要突出及时、准确、迅速，即寻找好作业时机、部位和确定催化剂的播撒剂量，这也是防雹作业的一个重要环节。

3.2.2作业时机

防雹作业必须及时。一定要选在冰雹云形成的初期，一般以云中冰雹胚胎形成前1～3min为最佳。如果等冰雹长大后再实施作业，那么作业效果会很差。如果识别冰雹云的强回波强度为60dBz，当云中强回波区的强度为50～55dBz时就应该开始申请作业。

3.2.3作业部位

催化必须选择适当的部位。冰雹生长在云中液态水分的累积区，防雹作业主要是通过向云中累积区内增加冰雹胚胎，争夺云中的水分，使冰雹不易长大，以达到防雹的目的。因此，作业部位的选择主要就是找出冰雹云中液态水分的累积区。一般作业部位应选在-5～-15℃的高度层内，高度在5～6Km范围内，这是液态水含量的最大区域。

四、结语

对人工影响天气工作的开展，不仅在农业抗旱方面有着积极的促进作用，同时对于防雹减灾等各种灾害，也有着重大的影响作用。随着我国农田的逐渐减少，水资源的安全保障，就成为促进我国经济发展的最大保障。所以对于人工影响天气的防灾技术，各部门必须要提高认识，加大研究和普及的力度，让其能够真正地落到实处，为当地的防灾做出重要贡献，真正地服务于民。

参考文献

篇9

中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0041-02

水土保持监测预报作为水土保持生态建设一项重要的基础性工作和“四大任务”之一，愈来愈受到各级的高度重视和社会的广泛关注。自1991年水土保持法颁布，特别是近些年来，全市水土保持监测工作，按照中央确立的新的治水思路，围绕水土保持生态建设中心工作，求真务实、改革创新，突出重点、全面推进，取得了明显成效，有了长足的发展。

随着知识经济的不断发展，科学技术的日新月异，水土保持工作内涵的变化，对水土保持管理工作要求越来越高，水土保持监测工作已显得尤为重要，应该引起高度重视。

1监测工作的必要性

1.1 监测工作是水土保持工作的重要内容之一

对于水土保持工作来讲，监测工作还是一项新兴的事业，同时也是一项非常重要的工作。特别是在当今这个知识经济的新时代，科学技术口新月异，水土保持工作内涵也不断更新与完善。其涉及领域已经从农业、农村、农地，逐步向非农领域、城市、矿山等一切产生水土流失的区域扩展：其内容也从预防监督、治理开发扩大到监测预报、行政管理和科研教育等整个水土保持工作中。其中监测工作好比水土保持工作的先行官和监视器，水土流失面积、分布、流失程度、危害、发展趋势，以及水土流失防治和效益状况等都要靠监测手段来完成。因此，加强新时期水土保持监测工作是十分必要和紧迫的。

1.2 监测工作是水土保持法律法规所赋予的重要职责

《中华人民共和国水土保持法》要求“水行政主管部门，要建立水土保持监测网络。对水土流失动态进行监测预报，并予以公告”，《水土保持条例》和《水土保持监测网络管理办法》对监测、公告的主要内容、监测机构的职责等也有明确规定。因此，监测工作是各级水土保持部门的重要职责，必须尽快建立完善监测机构，做到依法监测。

1.3 监测工作是水土保持预防、监督、治理等宏观决策的基础

水土流失防治、规划的制订、执法部门的监督和依法行政、综合防治措施的总体布局和实施水土保持宏观决策，均需要及时、准确和翔实全面的监测数据作为依据。如果缺少监测工作提供的监测信息，就难以掌握水土流失状况、变化规律及发展趋势，水土流失的防治工作就会存在盲目性，“数字化水保”就难以实现。

2 延安市水土保持监测工作状况

延安市的水土保持监测工作还刚刚起步。近年来结合水土流失治理工作，全市少数县根据不同需求结合现有水土保持生态建设项日相继建立了一些水土保持示范基地、径流小区、径流场等，亦获得了一定的观测资料，为进行土壤侵蚀规律、水土保持效益的分析研究，提供了大量的科学数据，取得了一定的成果。

土壤侵蚀规律研究。以向阳沟小区试验场等观测小区，以及我市16Ol座中型淤地坝泥沙淤积调查资料为基础，结合利用人工降雨在全市林地和坡耕地进行了人工降雨试验，获得了土壤侵蚀与降雨、坡度、植被等因子的相关关系，建立了一批单因子和多因子的数学模型，为全市土壤侵蚀量的计算，提供了一套较为科学的方法。

水土保持基础效益研究。分别利用了延河、洛河、南川河等河流的径流泥沙资料和上游水土保持状况，完成了诸河流泥沙动态变化研究，对上游水土保持治理成果进行了专门的分析评价。

3 应用计算机技术对全市重点水土流失区土壤侵蚀现状进行调查

从1986年到20O1年，结合全国土壤侵蚀调查，我市已进行了3次大范围土壤侵蚀调查。利用新版万分之一地形图解译方法从目视解译到以地理信息软件（ARC/INF0）为背景平台，采用人机交互判读，其成果一次比一次更科学。初步应用3s技术，初步建立了全市一个小流域的图形数据库和属性数据库模型。为提高水土保持工作管理水平，搞好水土保持监测工作奠定了良好的基础。

但也应该看到，与其他监测先进省市相比还有‘定差距。在机构建设上，虽然延安市监测分站成立较早，但人员配备和软硬件环境建设，还远远不能适应新时期监测工作的要求。全市在8O年代建立的一批水土保持观测站点，规模都比较小，而且由于资金有限，大多数的站点已不能正常工作。几乎所有站点的观测工作相继停止，很难保证监测资料的连续性。因此，为完善全市监测技术体系，实现精确定量、定位监测，必须加快全市各级水土保持监测网络建设的步伐。

4 监测工作总体设想

4.1 搞好监测网络建设

宏观决策是通过数据来实现的，而数据是通过监测网络获得的。监测网络建设要以市监测分站为核心，根据不同区域、流域、水土流失类型、河流、水库、国家重点治理区和大型开发建设项目区、泥石流和风沙区等，分别设立区域监测站、流域监测站、类型区监测站、河流监测站、水库上游监测站、重点项目监测站、特殊区域监测站。按照“全国水土保持监测网络建设可研报告”和“全市水土保持监测网络建设实施方案“全市“十一五”期间计划建设完善1个市监测分站，l2个监测站，2O一3O个固定和临时监测点，构成全市监测网络系统，纳入国家水土保持监测网络。

4 2 信息处理系统建设

该系统应是水土保持智能决策系统 其建设的主要内容应该是围绕水土保持监督执法、治理开发、监测预报、科研、行政管理等工作所需要的社会经济、水文气象、地理信息、水土流失和水土保持等基础数据信息。各类数据可形成独立的子数据库管理系统，并通过相关程序进行链接，利用计算机网络进行信息传递和交流。信息处理系统应具有监测信息的读写、录入、接收、统计、计算、分析和传递、反馈、检索等功能。通过对比分析，反映出的水土流失动态变化和水土保持成果，将作为制定政策、公告的依据。

4 3 围绕重点项目开展监测工作

市县各级监测机构要紧紧围绕辖区内重点项目，开展监测工作。市监测分站主要是对全市水土流失及水土保持进行宏观监控，分析归类，建立完善全市水土保持信息数据库。其监测重点区域及项目为：（1）市属大型水库，以及延河、洛河、清涧河、无定河及其主要支流，泥沙变化、径流、水质富营养化演变及其上游水土保持情况监测。（2）国家重点治理区延河、洛河流域治理成果、泥沙、径流、河床演变及效益的监测。（3）风蚀区监测。以安塞县、子长县、志丹县、吴起县的北部边界，逐步向南推进，监测土壤质地、肥力和水份的变化，分析风蚀沙化区的发展动态：监视大气粉尘及沙尘天气动态。（4）泥石流易发区监测。重点是延安市区的宝塔山、凤凰山、清凉山。主要监测泥石流产生机理、发生频率、形式、规模、危害，以及防治措施研究。（5）全市开发建设项目宏观监测。全市在建开发建设项目（相对人）基本情况、建设内容、项目分类、占地面积、破坏面积、弃土弃渣、规模属性、位置、流失情况，以及恢复治理情况等长期宏观监测。（6）大型开发建设项目重点监测。对短期大型开发建设项目，诸如高速公路、铁路和水利大型开发建设，要重点监测其破坏及恢复治理情况。

4.4 监测技术方法探讨

针对监测内容和目的的不同，采取不同的监测方法。最重要的方法是以3s技术为基础，以卫星遥总影像作为基本数据源，结合GP8定位观测，建立以GIS为操作平台的土壤侵蚀及其影响因子地理信息数据库，宏观掌握大、中流域的水土流失和水土保持状况？：以不同类型区的小流域作为定位监测小区，结合人工降雨野外测试，采用大比例尺新版地形图、数字地形图作为背景值，通过不同时段的遥感信息、对比小区或人工降雨野外测验信息对比，分析小流域水土流失的动态变化：在不同侵蚀类型区内选择有代表性的已治理的小流域作为定位监测小区，结合人工降雨野外测试、水文站点资料、社会调查、产品产量测试等，进行水土保持各项措施的基础效益、经济效益、社会效益和生态效益监测。

4 5 监测成果公告

监测成果公告是监测工作的重要环节。每5年公告一次全市市、县和区域的水土流失及其治理状况和发展动态：每年全市水土流失防治状况及相关监测信息：根据需要，对主要河流、水库上游、重点地区和重点工程项目的监测结果进行不定期公告，可以使社会各界，特别是各级政府及时掌握辖区的水土流失分布状况和流失程度，水土流失造成的危害及其发展趋势，水土流失防治情况及其效果，以引起对水土保持生态环境的关注。

5 监测工作存在的问题

我市水土保持监测工作自延安市水土保持监测分站成立以来开展了一系列的工作，近年来有了一定的发展，但与上级的要求仍存在着一定的差距。首先，经费投入远远不足。虽然我市成立了监测机构，但是并没有建立起稳定的投入机制。分站的运行经费和管理经费明显不足。投入机制不健全。工作经费的不足限制了我市水土保持监测机构的建设以及水土保持监测网络的发展，更未形成一套成熟的管理体系。而靠单位自筹经费来开展水土保持监测网络建设也是相当困难的。

其次，监测技术水平落后，监测项目单一。我市承担了一系列的水土保持监测项目，但是开展起来还存在着不足之处，主要表现在操作技术人员虽然进行过水土保持专业培训，但是缺乏实践经验：项目实施过程中监测技术落后，监测方法单一，监测内容仅仅限于水土流失量、植被覆盖度等一些影响开发建设项目的水土流失因子。

6 未来展望

随着全国监测网络的建成和完善，西部开发的推进，地球信息技术的进步，我国水土保持监测的地位与作用日益凸显， 理论研究也将迅速发展。和土地覆被监测一样，在今后较长一个时期内遥感手段将仍然是水土保持宏观监测的主要数据资料来源。GIS技术作为地球信息科技的核心将发挥更大作用。目前美、欧、日、印和我国都在制定新的对地观测计划，其它国家和一些商业公司的小卫星计划将提供米级分辨率的数字图像。作为本世纪的前沿遥感技术， 高光谱遥感迅速走向实用化。这些都将为水土保持监测提供更详尽可靠的基础信息。3S集成的发展， 将继续提高数据采集、信息提取、制图等方面的智能程度和工作效率， 减少人工处理量 。

针对不同区域的自然环境和土壤侵蚀特点， 全市开展区域水土流失监测评价和分析预报是最近的未来之重要任务。为使评价和分析结果与水土流失的实际生态影响更加接近，笔者认为无论监测内容的指标体系还是水土流失评价的指标体系，都可以各大自然地理区域分别拟定，但评价的综合标准应该一致。我市地域差异甚大，经济基础薄弱，生态脆弱，当前的开发建设更需要水土保持监测研究深入探讨合理的监测管理组织方式、科学快速的监测手段， 开展大区域水土流失分析预测。我市有必要对流域治理、退耕还林还草等水土保持生态建设项目实行动态监测评价。南部林区虽然水土流失面积小， 但经济发展相对落后， 土地利用强度不大， 但也应更加强调对常态水土流失发生的面源污染动态和工程建设项目的水土流失危害， 以及具有区域特点的土壤侵蚀的监测， 为水土流失危害和隐患评价预测提供支持。

网络化是水土保持监测的最重要发展方向之一。在全市水土保持监测网络快速建设的今天，网络化则显得更为迫切，资料、图形图象数据的网络共享、传输需求将越来越重要。今天的网络化工作可以依托现有的INTERNET，在网上实现各级各类水土保持机构和社会团体、公众对水土保持监测资料不同程度的共享，以加强水土保持研究、管理及与相应部门、社会的联系交流、协作：降低管理工作中信息传递的成本、提高传输速度与质量。网络化是实现微观层次实时监测的重要基础，对宏观监测，网络化是未来管理海量数据更为必要的要求。不过目前获取大面积水土流失数据信息尚有许多技术上的限制， 如传输速度、数字压缩技术等。目前GIS发展到组件式GIS， 开放程度日益提高，基于INTERNET的WebGIS和其它分布式GIS逐渐成熟，第二代互联网技术也在快速发展，这些都可望为网络化监测的实现提供有力支持。

参考文献

[1] 许峰，郭华东，郭索彦.我国水土保持监测的理论与发展之初步探讨[J].水土保持学报，2001.6（4）65-69.

篇10

Abstract: The simulated rainfall experiment was used to quantify the effects of different bulk densities on runoff , soil erosion processes and hydrological process on red earth land-slope .The results showed that：(1) infiltration rate with time gradually weakened, with the bulk density increases; (2) runoff intensity time to build, with the bulk density increases. Soil bulk density is bigger, runoff moments earlier, runoff coefficient is big. Such as soil crust inhibited runoff, runoff decline; (3) the slope sediment yield increases with time, the bulk density is bigger, the sediment yield increasing. Such as soil crust inhibited sediment, sediment reduction.

Keywords: Bulk density；Soil erosion；Artificial rainfall

中图分类号：S157.1文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

1 引言

土壤物理性质是影响水土流失的重要因素，土壤容重的大小反映了土壤的松紧程度，是影响土壤的透气性、入渗性能、持水能力、溶质迁移特征和土壤抗侵蚀能力的重要因素之一，对坡面降雨入渗产流产沙等过程不可忽视。南方红壤丘陵区是我国农业生产发展潜力最大的地区之一，翻耕较频繁，长期对山丘坡地资源的强度开发利用，造成了较为严重的水土流失。因为土壤层薄，流失的土层厚度的比例很高，土壤石砾化严重，已直接制约了农业生产的发展。

目前，我国对于水土流失状况和规律的研究中，耿晓东等2009年在《红壤坡面降雨入渗及产流产沙特征试验研究》中得出在不同降雨强度和坡度条件下,产流时刻随降雨强度和坡度的增大而提前。王占礼等2005年在《黄土裸坡降雨产流过程实验研究》中研究了黄土高原裸坡降雨产流的变化过程，得出了不同因子对径流的影响，并得出了各因子和径流之间的关系方程式。刘俊娥等2010年在《黄土坡面薄层产流过程试验研究》中通过人工模拟降雨试验的方法，研究了黄土高原中部安塞黄绵土条件下的坡面薄层产流过程，得出了各产流因子与产流的关系方程。

基于前人研究的成果，本研究以模拟红壤坡地为研究对象，开展了不同容重情况下坡面径流入渗和侵蚀产沙特征研究，分析坡地系统内的侵蚀产沙入渗规律，探索不同容重条件下的侵蚀产沙入渗动态。这对完善红壤坡地水土流失问题的治理方案提供理论基础，优化布局和设计整体水土流失治理措施，合理地指导坡地农业种植结构具有重要意义。

2 实验材料与方法

2.1 实验过程与材料

试验用土采用湖南省长沙市东郊，属中度脱硅富铝化的铁铝土，质地较粘重。在生产上粘土具有保肥、保水的特性，但耕性较差的特点。试验土样经过1cm孔筛网，晾晒等处理填装。试验坡面植被覆盖率为零，初始含水率为15%，质地均匀。

试验所用土槽规格为：长200cm×宽30cm×高30cm ，坡度固定为15°，土槽径流流出口处安装V形槽用于收集径流。为了控制试验坡面物理状况一致性，按照设定的容重计算每层土壤重量分层填装。避免减小边壁对水分入渗的影响及土层之间产生人工分层现象。

降雨设备由供水、稳压、降雨3个子系统构成。降雨高度为7m，雨滴有效降落高度为6m，有利于保证雨滴降落的最终速度能够达到天然降雨降落到地表的最大速度。降雨强度控制在80mm/h左右，均匀度大于80%。

2.2 试验设计

人工模拟降雨试验在湖南农业大学排灌实验室进行，其为了揭示不同容重对坡面水土流失过程的影响，容重分别设置为1.1g/cm³，1.15 g/cm³，1.2 g/cm³，重复2次。研究数据均为重复降雨试验数据的算术平均值。

3 结果与分析

3.1 容重变化对入渗过程的影响

土壤容重主要由土壤孔隙及土壤固体的数量来决定，而土壤水分入渗能力直接决定于土壤孔隙度值，它对土壤水分运动的驱动力和水力传导度产生影响，进而影响到土壤水分入渗能力，也就是说土壤容重在一定程度上决定了土壤入渗能力的大小。孔隙度愈高，土壤的透水性将愈强。通常土壤的入渗能力用入渗率来衡量，入渗率指的是一定时期内降水入渗补给地下水的水量与同期内降水量的比值。入渗率的计算公式见（1）：

⑴

式中，—入渗率（mm/min）；—径流量（mm）；—降雨强度（mm/min）；—时间（min）；—坡面实际承雨面积（cm²）；—坡度；10—量纲换算系数。

图1 不同容重条件下平均入渗率随时间的变化过程

Table1 Different density conditions average infiltration rate changes over time

由图1可知，不同容重条件下，土壤的平均入渗率变化过程有所差异，即土壤的平均入渗率随土壤容重的增大而减小。一般来说，容重大的土壤较为紧实致密、容重小的土壤疏松多孔，在相同土壤结构、含水量和水势梯度条件下，容重大的水力传导度小于容重小的土壤。因此，容重大的土壤水分入渗能力小于容重小的土壤。

3.2 容重变化对产流过程的影响

产流过程指流域上降水经过植物截留、填洼、下渗、蒸发等损失而产生净雨过程。在地面形成地表径流；在地下部分补充土壤的缺水量，部分形成地下径流。本实验主要研究地表径流，由于是模拟平整的红壤裸坡坡地，所以，不考虑植物截留、填洼等损失；蒸发损失的量少，不便计算，忽略不计，只考虑降雨下渗后的坡面产流情况。

根据坡面降雨产流过程, 定时采集径流样, 并计算出径流深度H（mm/min）和径流系数（%），计算方法见公式（2）和公式（3）

篇11

水的三种状态以及转化形式。自然界中的水可分为三种存在状态：液态固态和气态。这三种状态在自然界中相互转化：当温度较高时，液态的水会变成水蒸气（气态水）；而温度较低达到0摄氏度时，液态水就会凝固成冰（固态水）：在一定状态下冰也可以通过升华作用变为水蒸气；同样的道理，在一定条件下三者是可以相互转化的。

摩擦力原理。每一个物体表面都存在凹凸不平的情况，只是有的极其细微，肉眼难以观察而已，当两个物体相对运动时，这些凹凸不平的表面就行成了镶嵌的状态，阻止了两个物体发生运动或运动趋势，在运动过程中形成的阻力，也称之为摩擦力。

杠杆的平衡原理。在学生的生活中，都会有坐跷跷板的经历，这就是杠杆原理在现实设计中的最典型的应用。杠杆平衡原理就是作用在杠杆上的两个力（动力和阻力）的大小与它们的力臂成反比，这是使杠杆保持平衡的唯一途径，用公式表示为F1*LI=F2*L2（F1为动力，L1为动力臂，F2为阻力，L2为阻力臂）。

高科技物理在生活中的相关应用

水的三种转换形式与高科技的完美结合

人工降雨。在人们的生活中经常会遇到气候干旱的情况，乡村需要灌溉或者净化城市空气，这时就需要采用“冷云催化”技术。其中，冰晶对冷云降雨过程中的作用重大。只要冰晶达到合理的浓度和数量，就会从固态转化为液态，增加降雨的效率。目前的人工降雨也可以采用激光等物理技术以及用激光探测空气湿度，帮助预测降雨程度。

冷冻保鲜功能。学生的日常生活中会储备一些水果及蔬菜甚至肉类产品等，为了保证以后食用到新鲜的食物，人们会把它们放到冰箱里，因为冰箱的冷冻室，会使食物上的水分凝结成冰，通过抑制水分的流失来达到保鲜的目的。

防暑降温。夏天人们通过吃冰棍来使自己降温，其实这就运用了物理知识，雪糕是固体状态，口腔里的高温是冰棍融化的同时也带走了人们身体表面的热量，从而使身体感到清爽。同样道理，夏天洗澡时也是通过水分蒸发带走身体热量，使人们感觉到凉快。

摩擦力在生活中的应用

路面的铺设。在我们生活中，路面材质的不同，摩擦力也就不同，众所周知，当我们在滑冰时，冰面十分光滑，减小了滑冰鞋与冰面的摩擦，这样我们滑起冰来会更加顺畅，但是我们平常行走的人行道设计如果很光滑那么行人就很容易滑倒，如果设计太不平则会导致车辆行驶十分的困难，加剧轮胎以及鞋底的磨损，所以既要有摩擦力但是摩擦力又不能太大于是我们就建造了水泥路和柏油路。

车轮面。不同类型的车有不同类型的轮胎有大的小的，但是有一个共同的特点就是轮胎上都有花纹，目的就是增加轮胎与地面的摩擦力，使用当中随着轮胎的老化陈旧，花纹渐渐消失，轮胎变得光滑，摩擦力也在变小，如果不小心还会出现滑胎的现象，难以控制好车速容易造成交通事故，所以轮胎一定要按时更换。

刹车。刹车在运用过程中原理就是增大摩擦力，如果要使得行驶中的车子突然停止，就会有一个能量的转换，我们都知道，能量是不会消失会增加，它只能从一种能转化成另一种能，所以，车子突然停止前进就会使动能转化成热能，而热能是怎么来的呢，就是与地面摩擦产生的。

利用杠杆的平衡条件以及在生活的运用

杠杆的平衡原理：公式为：动力*动力臂=阻力*阻力臂，用代数式表示为F1*L1=F2*L2（式中，F1表示动力，L1表示动力臂，F2表示阻力，L2表示阻力臂）。

撬棒。阿基米德说过：给我一个支点我可以撬起整个地球。这个原理就是杠杆原理，首先我们要找到一个支撑点，利用杠杆，增长动力臂，减短阻力臂，根据公式，这样就可以使动力与阻力有规律的进行比例的调配与控制实现，动力也就是我们的力气就可以减少了，省力了。

手动抽水机。手动抽水机我们都知道是手对压杆进行按压，通过另一端活塞的运动，水就吸上来了，用到的也是杠杆原理，手动抽水机的压杆长度非常长，所以动力臂也就较长，即我们所花的力气也就小，因此水就很容易被吸上来，但是我们如果没有将杠杆原理运用到实际生活中来我们打水的过程也许会很困难。

其实生活中还有许许多多的杠杆原理，缝纫机脚踏板，手推车，铁铲，动滑轮等等都发生在我们的身边，只是需要我们的发现。

光現象

光在我们的现实生活中无处不在，不同的光源也有不同的作用，不同波长的光在人们的眼中敏感性不同。

篇12

典型例题

例1 下列属于凝华现象的是（）.

A. 火炉旁的冰块一会儿不见了

B. 我国北方寒冷的冬天地上经常出现一层白色的霜

C. 大堆纸燃烧后留下的少许纸灰

D. 冬天湿衣服结冰后变干了

分析 凝华是物质由气态直接变成固态的物理过程，直接的含义是不经过液态，同时还要注意的是初始态是气态，终态是固态，而且变化是同一种物质之间状态的改变.选项A中冰是由固态变成气态，所以肯定不是凝华现象；选项B中白色的霜为固态的冰，那么初态只能是由空气中的水蒸气；选项C不属于物态变化；选项D湿衣服强调的是液态的水变成了气体，是汽化现象.

解答 选B

例2 请你仔细观察新的灯泡（或者日光灯灯管）和使用一段时间后的灯泡相比，灯泡的亮度是否有变化？为什么？

分析 升华和凝华是互为相反的物态变化过程，有时是同时进行的.其特点是没有中间变成液态的过程.使用一段时间后的灯泡玻璃上会出现黑的斑斑点点，并随着使用时间的增加而变多，这些斑点实际上就是固态的钨.

解答 灯泡在使用过程中温度非常高，使得钨丝缓慢升华，当钨蒸气遇到温度相对比较低的外壳玻璃泡时凝华，形成固态小颗粒附着在玻璃泡上，使亮度变暗.

例3 为什么“下雪不冷，化雪冷？”

分析 所谓的“冷”与“不冷”是强调人对于环境冷热程度的感觉，应该从温度相对较高和较低方面进行考虑.而物态变化总伴随着吸收和放出热量，显然会导致气温的变化.

解答 下雪主要是空气中的水蒸气直接凝华而成的，而凝华要放出大量的热，导致环境温度的相对比较高，因而感到“不冷”，而化雪时固态的雪熔化时需要从周围环境吸收大量的热，导致环境温度相对要低一些，因而感到比较“冷”.

例4 据《北京晚报》报道： 2001年5月，阴天，气温约为-15℃，在新疆罗布沙漠的沙丘上覆盖着约5~10cm的积雪，然而过了约20min，雪不见了，而脚下却是干爽的沙地，这一现象令在场的科学考察队员瞠目，请你用学过的知识解释雪为什么不见了？

分析 积雪消失只有两种可能： 熔化或升华.由题意气温为-15℃且沙地干爽，可排除熔化的可能.

解答 发生了升华现象 沙漠地区干燥，气温在零下15℃且沙地干爽，气温突然升高，积雪直接升华成水蒸气.

例5 阅读短文回答问题：

有霜的季节，农作物常被冻坏，这就是人们常说的遭受霜冻.实际上，农作物不是因为霜而受冻的，0℃以下的低气温才是真正的凶手.当空气干燥时，即使温度降到-20~-10℃，也不会出现霜，但此时农作物早被冻坏了.农民们称这种情况为“黑霜”.

（1） 霜是由_________直接变为小冰晶形成的，对应的物态变化名称是_________.

（2） 请你根据短文，对“霜”形成的条件提出猜想，并在短文中划出支持猜想的句子.猜想： 霜的形成条件是___________.

（3） 某同学为验证上述猜想，做了如下实验：

从冰箱取出一些-10℃的冰块，放在不锈钢杯子里，一段时间后可看到在杯底出现一些白色的小冰晶（即霜）.

你认为该实验能否验证上述猜想，请简要陈述理由.

分析 霜是由水蒸气形成的，因此形成霜的必备条件是空气中要有水蒸气.由于南方空气潮湿，“只要气温下降到0℃以下就会形成霜”这种思维定势造成的思维障碍，同学们不容易想到这一条件.但只要认真审题，也不难看出当空气干燥时，即使气温在0℃以下也不会形成霜的含义了.

解答 （1） 水蒸气 凝华 （2） 当空气干燥时，即使温度降到-20~-10℃，也不会出现霜空气潮湿 气温在0℃以下 （3） 不能.因为没有进行空气干燥与潮湿的对比实验，不能证明在空气干燥时，是否会形成霜.

例6 阅读短文，完成文后问题.

大厅里的雪花

1779年，一个寒冷的夜晚，俄国首都彼得堡市中心的一个大厅里灯火辉煌，6000支燃烧的巨型蜡烛，把大厅里的舞会烘托得热气腾腾.在悠扬的乐曲声中，夫人、小姐、名流雅士拥满大厅，翩翩起舞，有的人还在冒着汗水.正在大家跳得如痴如狂的时候，一位小姐突然晕倒，旁边的人不知所措.有人喊道“快打开窗户.”打开窗户后，刺骨的寒风涌入大厅，突然出现了奇怪的现象： 大厅里竟然飘起了雪花，纷纷扬扬落在人们的头发和衣服上.在场的人无不目瞪口呆.这时一位先生将这位小姐搀扶到窗户口，并把发生的现象向大家作了科学解释.

（1） 大厅里出现飘雪花的原因_____________________________

（2） 舞会上小姐晕倒的原因是_______________________________

（3） 通过此文，你对物理与生活、物理与社会的认识是什么？