眉山市瓦屋山電站人工增雨氣候論證

黃莉

摘 要 瓦屋山電站位于洪雅縣境內(nèi)西南部，四面環(huán)山，于2008年完工，其主要功能除了發(fā)電，還兼有調(diào)洪、泄洪等功能。基于此，對瓦屋山地區(qū)天氣系統(tǒng)的影響特點和人工增雨潛力進行分析，認為只要把握瓦屋山地區(qū)的主要影響系統(tǒng)實施人工增雨，會明顯增加有效面降雨量和庫區(qū)蓄水，使瓦屋山電站能發(fā)揮其最大經(jīng)濟效益。

關鍵詞 地形地貌;氣候背景;增雨潛力;有效降水;眉山市

中圖分類號：P48 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.06.072

1 洪雅縣與瓦屋山電站地形地貌特征

洪雅縣地處四川盆地西南邊緣，地理坐標為東經(jīng)102°49′～103°32′，北緯29°24′～30°00′，全縣最高海拔3 090 m，最低海拔417.5 m，幅員面積

1 896.49 km2，地形由西南向東北高低梯次變化形成高山、中山、深丘、淺丘、臺地、河谷和平壩，地貌以山地丘陵為主，河谷平壩分布在青衣江、花溪河兩岸。

瓦屋山電站水域四面環(huán)山，依山而建，處于瓦屋山系的山腳。從瓦屋山水庫往雅安方向，其地勢逐漸降低;從瓦屋山水庫往西，背靠瓦屋山國家森林公園，其地勢走向逐漸升高;瓦屋山脈的頂部地勢較平坦，再往西進入雅安市滎經(jīng)縣，瓦屋山脈的地勢又逐漸降低，其狀態(tài)形如“瓦屋”而得名。瓦屋山地區(qū)水系發(fā)達，河流較多，其總的態(tài)勢和流向均匯聚到瓦屋山水庫，由瓦屋山電站泄流到周公河，最后匯流入青衣江。瓦屋山地區(qū)主要有3條支流，分別是長河、王河和板凳河，其獨特的地貌有利于瓦屋山地區(qū)對流性降雨云系的匯聚和滯留，為人工增雨創(chuàng)造了有利條件。

2 洪雅縣與瓦屋山地區(qū)天氣氣候背景

洪雅縣境內(nèi)氣候溫和濕潤，城區(qū)年降雨量1 490 mm，年均日照1 060 h，年無霜期303 d，年平均氣溫16.6 ℃，屬亞熱帶濕潤氣候。全縣年降水量從平壩到高山地區(qū)具有梯次增加的情況，以瓦屋山地區(qū)的高廟、瓦屋山鎮(zhèn)、柳江為例，其年降雨量較洪雅縣城多150～250 mm。洪雅縣的典型地勢、地貌，造成了層次分明的垂直氣候帶，從北往南隨著海拔高度的增加，分布有從亞熱帶-暖溫帶-寒溫帶-亞寒帶的完整氣候帶譜。氣候的垂直差異（立體氣候）明顯。氣溫隨海拔的增高而下降，海拔每增加100 m，氣溫下降0.66 ℃;降雨量隨海拔的增高而增多，具有海拔越高，氣溫越低，降雨偏多的氣候概念。

冬季，洪雅縣及瓦屋山地區(qū)高空盛行西北季風，具有干燥的特點，引導來自高緯度內(nèi)陸地區(qū)的干冷氣團（如西西伯利亞冷氣團），具有降水稀少、形成降水量很小的特點。夏季，在夏季風的作用下，從孟加拉灣以及東、南海洋上空帶來源源不斷的暖濕氣流，在動力和熱力條件下形成豐富的降水。春季和秋季，南北氣流對壘交替，大陸干冷氣團可從地面和低層影響洪雅縣及瓦屋山地區(qū)，致使天氣以陰云為主，陰雨綿綿。

但由于受季風強弱、轉(zhuǎn)換時間的早遲以及夏季西太平洋副高強弱等因素的影響，造成降雨量在時間和空間上分布十分不均，降雨量少時將嚴重影響瓦屋山電站蓄水發(fā)電。

3 主要天氣系統(tǒng)

3.1 瓦屋山地區(qū)降水天氣背景及影響系統(tǒng)和路徑

3.1.1 冬春季影響系統(tǒng)和路徑

在上半年（12月至次年4月）的冬春季，影響瓦屋山地區(qū)的主要天氣系統(tǒng)有青藏高原上東移的短波槽、由新疆地區(qū)發(fā)展起來的從西北移向東南的西風槽以及高原南部東移的南支槽。上述系統(tǒng)常有強冷空氣的配合影響，其路徑主要有4條：1）西北路徑，俄羅斯西伯利亞地區(qū)堆積的冷空氣在深厚高空槽的引導下東南移動影響時，將造成瓦屋山地區(qū)的降水;2）北方路徑，由極地冷渦不斷分裂冷槽，在貝加爾湖一帶集結(jié)后，南下影響造成瓦屋山地區(qū)降水;3）東北路徑，由蒙古人民共和國移到我國內(nèi)蒙古至華北一帶的冷空氣，在中低層東北氣流的引導下，回流入川后影響造成的降水;4）西部路徑，由南支槽和高原短波槽同時東移，在四川盆地中南部形成輻合帶，造成瓦屋山地區(qū)的降雨[1]。

3.1.2 夏秋季影響系統(tǒng)和路徑

在下半年的夏秋季節(jié)，影響瓦屋山地區(qū)的主要天氣系統(tǒng)有高原短波槽、高原低渦、西風大槽、東風波及副高，主要天氣系統(tǒng)有：1）青藏高原的短波槽或高原渦東移影響造成的降水，其影響路徑主要為西部或西北部路徑，路徑頻率為51%，是主要影響路徑;2）西北地區(qū)西風帶中深厚冷槽東南下影響造成的強對流降水天氣，如暴雨、洪澇，其影響路徑主要為西北路徑，路徑頻率為33%，是次要影響路徑;3）副熱帶高壓南側(cè)東風波及臺風倒槽沿副高南側(cè)東南氣流西進影響，造成的強對流降水天氣，其主要路徑為東部或東南部;4）副高西伸，配合高原低槽造成的西部強對流降水天氣，如暴雨、洪澇，其主要路徑為西部，偶有東部路徑[2]。

3.2 瓦屋山地區(qū)人工增雨應抓住的主要系統(tǒng)

瓦屋山地區(qū)人工增雨在春季應抓住的降雨系統(tǒng)主要是西部路徑系統(tǒng)，春季暖濕氣流弱，降雨主要依靠高原東移伴有強冷空氣的低槽或切變。夏季，由于暖濕氣流強，水汽輸送充沛，瓦屋山地區(qū)人工增雨主要抓住西北路徑南下的高空槽，此路徑的高空槽常常有副熱帶高壓和熱帶風暴起著阻塞的作用，系統(tǒng)移動緩慢，冷空氣影響范圍廣。當影響瓦屋山地區(qū)時，由于特殊的地形作用，易造成系統(tǒng)滯留，此時抓著有利時機實施火箭人工增雨，能有效增加20%～30%的面雨量。

除此之外，當瓦屋山及周邊地區(qū)低層處于西南急流控制之下時（700 hPa氣流≥12 m·s-1），在樂山、峨眉山地區(qū)，由于受中小尺度系統(tǒng)影響，產(chǎn)生了對流降雨云系（主要為α云系），對流云系在西南急流的引導下向西北方向移動，在移動過程中，對流加強，在其途經(jīng)瓦屋山地區(qū)時，其雷達回波往往在45 dBZ左右，此時抓住有利時機實施火箭人工增雨，效果較好，增雨后的小時降雨量常常會達到25～35 mm。

4 瓦屋山地區(qū)人工增雨潛力氣象評價

通過對瓦屋山地區(qū)空中水資源開發(fā)潛力進行評價分析，找出開發(fā)潛力的時空分布，有助于人工增雨的最大效益化。如表1所示，為瓦屋山地區(qū)人工增雨逐月開發(fā)潛力。其中，增雨效率是指一定區(qū)域內(nèi)，人工增雨增加的降雨量占自然降雨量的百分比;增雨概率是指一定時間內(nèi)，能進行人工增雨的降雨過程占所有降雨過程的百分比;增雨潛力是指空中云水資源可能形成降雨的潛力。

通過表1可知，瓦屋山地區(qū)4—9月增雨潛力較大，適合增雨。其中5—7月增雨潛力最大，這3個月，對流性降雨集中，云中水汽含量多，用火箭增雨會明顯增加有效降雨量。8月開始，增雨潛力明顯減少。實踐證明，降雨時大氣的水汽含量主要集中于2 000 m左右高度的低云中，8月以后受南亞高壓影響，瓦屋山地區(qū)云層逐漸變高、低云減少，因而增雨潛力開始變小。

5 瓦屋山地區(qū)降雨量和有效增雨量的實況分析

根據(jù)公式1可以計算出降雨過程中的云水含量。其中，W為云水含量（kg·m-2）;q為比濕（g·kg-2）;h為高度（m）;ρ為液態(tài)水密度（g·m-3）;g為重力加速度（m·s-1）;Hb為云底高度（m）;Ht為云頂高度（m）。

（1）

公式1計算結(jié)果表明，1～10 mm的降雨過程，云中水含量為0.5 g·m-3左右，10～20 mm降雨過程，云中水含量為1.5 g·m-3左右，超過25 mm的降雨過程，云中水含量超過2.0 g·m-3，降雨過程越大，云水含量就越大，如果實施人工增雨，有效增雨量也會越大。根據(jù)統(tǒng)計分析，≥10 mm左右的降雨過程，如果實施人工增雨，有效降雨量會增加15%左右;≥20 mm左右的降雨過程，如果實施人工增雨，有效降雨量會增加20%左右;≥30 mm左右的降雨過程，如果實施人工增雨，有效降雨量會增加30%～40%。所以在人工增雨時，過程越大，越有利于實施人工增雨作業(yè)。

根據(jù)近10年資料統(tǒng)計，瓦屋山地區(qū)全年日雨量≥0.1 mm的日數(shù)達251 d。其中，4月、5月和10月，日雨量≥5.0 mm的日數(shù)約29 d;5月、6月和9月，日雨量≥10.0 mm的日數(shù)約30 d，日雨量≥25.0 mm的日數(shù)約13 d，日雨量≥30.0 mm的日數(shù)約6 d;7月和8月日雨量≥30.0 mm的日數(shù)約12 d。在正常情況下，每年降水期開始于4月，10月結(jié)束。

以上分析可以了解瓦屋山地區(qū)有效降水的概率分布情況，便于選擇人工增雨的時機。

6 結(jié)語

瓦屋山電站庫區(qū)四面環(huán)山，支流眾多地區(qū)的地形、地貌特點有利于實施人工增雨。庫區(qū)實施人工增雨時，春秋季應抓著西部路徑降雨系統(tǒng)，夏季應抓著西北路徑降雨系統(tǒng)和西南急流控制下的東南路徑降雨系統(tǒng)。有效降水的概率分布分析表明，瓦屋山地區(qū)降雨過程越大，有效增雨量就越大。

參考文獻：

[1] 肖艷姣，張家國，萬蓉，等.切變線暴雨中尺度系統(tǒng)的多普勒雷達資料分析[J].氣象，2005，31（2）：35-38.

[2] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學原理和方法（第三版）[M].北京：氣象出版社，2010.

（責任編輯：劉昀）