黃前水庫流域農業抗旱人工增雨試驗效果檢驗

丁 明，崔兆韻，徐學義，朱 霞

（泰安市農業氣象試驗站，山東泰安 271000）

黃前水庫流域農業抗旱人工增雨試驗效果檢驗

丁 明，崔兆韻，徐學義，朱 霞

（泰安市農業氣象試驗站，山東泰安 271000）

利用泰安市黃前水庫1963～2015年的雨量資料，在2012～2015年開展人工增雨試驗，并根據水庫流域面雨量與對比區歷史資料作回歸檢驗，探討庫區年、月檢驗結果得出，試驗總體增雨效果較好，各年度增雨效果差異明顯。2012～2013年，增雨效果較好，相對增雨量達24.6%和46.7%；月平均增雨量20.4 mm，5～6月増雨效果突出，其余月因作業條件不同，存在差異。高炮作業年份和月份增雨效果明顯。

人工增雨 效果檢驗 黃前水庫 回歸分析

山東省地處我國東部沿海，氣象災害頻繁且危害嚴重。受季風氣候影響，降水年內分配極不均勻，全年降水量70%以上集中在6～9月。干旱已成為山東發生最頻繁、波及面積最大、持續時間最長的自然災害。因此，有效利用人工增雨，開發空中云水資源，增加降水量是緩解農業旱情、利國利民的有效途徑。黃前水庫是泰安市最大的水庫，也是市區主要的水源地，通過黃前水庫區域人工增雨，可增加水庫蓄水量，為農作物生長和生態環境的改善等，提供用水保障。文章利用對黃前水庫地面人工增雨作業情況的分析，進一步探討不同月份“蓄水型”人工增雨作業效果，以期為科學有效實施人工增雨作業、增加水資源提供可靠依據。

1 試驗方案

1.1 資料來源

選取泰安市岱岳區水務局1963～2015年庫區月雨量資料及泰安、肥城氣象站歷年逐月降水量資料。試驗期（2012～2014年）的黃前水庫人工增雨作業資料，來自泰安市人工影響天氣辦公室。

1.2 影響區和對比區選擇

黃前水庫坐落在泰山東麓，總庫容為 8 248 萬m3。水庫流域為帶狀分布，平均長約23 km，寬約12.7 km，控制流域面積292 km3。水庫位于試驗區東部，庫區流域建有7個雨量站。試驗區設在道朗、小常村和白馬石村3個火箭點及買飯棚和饃饃頂2個高山地面焰爐。肥城、泰安和長清氣象站分別位于黃前水庫西側、西南側和南側，距黃前水庫42 km、18 km和47 km。3個氣象站相距較近。4～10月，大多天氣系統從西南向東北移動，均不受催化劑影響，擬作為試驗對比站。

1.3 對比站選擇

分析泰安、肥城和長清候選對比雨量站的1965～1995年月雨量與流域月雨量，并確定相關性，從而得到相關系數顯著性水平。樣本統計量用公式計算。

式中，r 為各對比站與影響區雨量的相關系數，n 為樣本數。根據樣本相關系數計算t 值。采用雙邊檢驗，查詢t-分布表（v=n-1，v為自由度），顯著性水平α=0.01，得出長清站7～9月相關系數值較低（r＜0.7）。因此，剔除長清站，保留泰安、肥城對比雨量站。

2 人工增雨效果檢驗

2.1 人工增雨月際回歸檢驗

影響區和對比站的自然雨量存在著線性關系，并建立二元一次回歸方程。

表1 1965～1995年的3～10月影響區和對比區雨量歷史回歸結果（α=0.01）

R1為黃前水庫流域月的自然降水量估計值，R2為泰安站月降水量，R3為肥城站月降水量，a、b、c為回歸系數。

設黃前水庫流域月的實測雨量為R0，則人工增雨作業的增雨量可通過公式計算。

利用1965～1995年的3～10月期間，影響區及對比站未開展人工增雨作業期間的雨量資料，所有歷史樣本數據均經過正態分布檢驗和正態變換，以保證其符合正態分布，建立不同月回歸檢驗方程，并計算出回歸系數。影響區月自然降水回歸方程a、b、c值見表1。

經t檢驗，所有回歸方程t＞t0.01（2.76），將對比站増雨試驗期月雨量代入回歸方程得到月的增雨估算值。經分析，月的人工增雨試驗效果總體較好，平均增雨量20.4 mm。以3月増雨效果較好，相對増雨量29.6%；5月、6月増雨效果突出，平均相對増雨量38.2%；7月増雨效果年的差異較大，負效果年份多是煙爐作業；8、9月火箭、高炮和煙爐同時作業，增雨效果明顯，平均相對増雨量50%。但是，未用火箭和高炮作業的年份效果不明顯，僅8.4%；10月増雨效果的年份差異明顯。

2.2 人工增雨年際回歸檢驗

3～10月為人工增雨試驗期。取未開展人工增雨作業年份（1965～1995年）的年雨量資料，數據均經過正態檢驗和變換處理，計算出回歸系數a、b、c值，并得到影響區自然降水的年回歸方程。

R1=83.751 4+0.719 2×R2+0.164 3×R3

其中，r=0.828 3，經檢驗t=12.4，t＞t0.01（2.76）。（1）2013年，共作業日數10次。其中，火箭高炮6次，相對增雨量46.7%，為最高。（2）2012年，共作業日數19次，火箭高炮10次，增雨量24.6%。（3）2014年，共作業日數10次，火箭高炮1次，焰爐9次，出現負效果，相對增雨量為-10.4%。對增雨量值進行t檢驗。

2012～2015年， 增 雨 量 分 別 為67.1 mm、248.1 mm、-53.8 mm和28.4 mm，檢驗結果t分別為2.73、10.09、-2.19和1.15。可見，2012年和2013年人工增雨效果顯著，t≥t0.01（2.76）顯著性水平達0.01；2014年和2015年増雨效果不顯著；2014和2015年開展人工增雨幾乎未用高炮作業，增雨效果較差，效果不顯著。

3 人工增雨作業對農業的影響

冬季開展人工增雨（雪），就是充分利用自然降水和人工增雨（雪），緩解泰安市冬季降水偏少而出現的旱情，對冬小麥安全越冬及來年足墑返青極為有利。入春后，氣溫回升快，多風少雨，極易形成天干物燥，因此，應抓住有利時機，適時開展人工增雨作業，有利于冬小麥生產，還能降低森林火險等級，增加水庫蓄水量，增加春播作物土壤墑情。干旱期間，及時有效地開展人工增雨作業是降低農業損失，促進農業增產、農民增收的有效途徑。2016年4月16日，泰安市人工影響天氣辦公室抓住將要出現一場小雨天氣過程的有利時機，開展人工增雨作業，共發射39枚增雨防雹火箭彈，全市出現8.9 mm降水，最大降水量16.1 mm，對緩解前期旱情作用很大，有利于春耕生產的開展。

4 結論與討論

（1）各年度增雨效果差異明顯。2012年和2013年增雨效果較好，相對增雨量達24.6%和46.7%；2014年和2015年增雨效果不顯著。

（2）5月和6月天氣形勢配合較好，僅用煙爐作業便可取得較好的増雨效果；其余月份使用高炮作業能明顯提高增雨效果。

（3）2014年和2015年増雨效果不顯著，是由于試驗條件以暖云催化的煙爐増雨為主所致。