廣元地面碘化銀發生器建設選址研究

李志明 徐川 馬明

摘要：廣元是全國宜居城市，為保護生態環境和空氣質量持續優良，市委、市政府對保護生態環境和改善空氣質量人工影響天氣工作要求很高。2019年，由市財政投資建設地面碘化銀發生器。本文根據地面碘化銀發生器技術參數入手，對廣元市地面碘化銀發生器建設站址選定進行研究。

關鍵詞：地面;碘化銀發生器;選址

前言

近年來，廣元市低碳建設推進較快，對生態環境保護和空氣質量持續優良要求越來越高。由于受北方地區大風天氣影響，沙塵沿嘉陵江河谷順江而下，多次對廣元地區空氣質量造成污染，加之廣元城市建設步伐加快，工程建設防塵措施跟進力度不夠，造成空氣中顆粒物含量時常超標，空氣質量優良天數達標難度增加，生態環境保護壓力增大。由生態環境提出，市財政安排專項資金，由市人工影響天氣辦公室負責落實，在廣元城市周邊建設地面碘化銀發生器。

一、選址要求

（一）設備選定

根據中國氣象局政府采購中心“氣象部門2019—2020年人工影響天氣作業設備定點采購”《成交通知書》（氣資函〔2019〕7號），目前可供選擇的國內生產地面碘化銀播撒器的廠家僅有三家企業，分別為內蒙古北方保安民爆器材有限公司、陜西中天火箭技術有限責任公司和江西新余國泰特種化工有限責任公司生產的地面碘化銀播撒系統。

對比三家企業產品技術要求進行分析，結合廣元地區城市周邊環境狀況，經環境監測部門認可，確定引進西安廠生產的BD—48遠程遙控地面碘化銀播撒系統。

（二）產品簡介

BD-48地面碘化銀發生器（亦稱遠程遙控地面碘化銀播撒系統）是陜西中天公司自主開發研制的產品。該系統采用預置焰條，利用GSM或GPRS通信模塊進行遠程數據采集，通過室內計算機進行遠程控制，實現了焰條的遙控檢測、點火和煙霧的自動播撒，其程控距離不受限制，通訊信號覆蓋的區域均可使用，主要解決山區及交通不便地區的增雨、防雹作業需求。

本系統由地面焰條、地面播撒裝置、控制軟件組成。地面播撒裝置為戶外固定設備，地面焰條提前放置在地面播撒裝置內，在具備氣象條件的情況下，通過室內計算機軟件發出檢測、點火信號，點燃焰條，煙霧在播撒器的導引下，上升到高空，隨著空中上升氣流進入云層，進行增雨、防雹作業。

（三） 安置要求

地面燃燒播撒的原理是一種基于預先播撒、守株待兔的思想理念。其方法是：在作業云層到達以前數小時定時進行播撒，使得AgI晶核提前進入高空，使空氣中充滿所需數量的AgI晶核，當云體發展和移動至該區域時播撒，過冷水與空中的人工晶核通過接觸核化機制產生冰晶，從而誘發降水。

地面燃燒播撒系統應組網布設在目標區上風方地勢較高處和迎風坡上有上升氣流的地方，使催化劑能夠達到足夠冷的高度以產生核化作用。研究（Super，1991）表明，焰火劑燃燒產生的AgI擴散速率，水平方向大約是1m/s，垂直方向大約是0.1m/s，地面燃燒播撒的煙云通常在水平方向以15～20°角在空中伸展開來，垂直擴散到釋放點上空約1000m高度（Griffith等，1992）。因此，播撒裝置的安裝位置應確保AgI煙云在30min內從上風方到達催化目標區的-5℃層以上。

遠程控制終端整個工作過程所需電量，都由太陽能板和一塊蓄電池來提供，而指令的收發，通過GSM網絡來完成（移動、聯通、電信三大運營商皆可支持），所以選點還要考慮太陽光線較強，且有手機信號等因素。（根據我們在外場安裝的諸多案例來看，整體上移動的網絡信號更為穩定），為了安裝和日后保養方便，建議盡量安裝在離公路較近的地方。

雖然焰條在播撒裝置中密閉燃燒，然而由于無人職守，播撒點周圍應除去遮擋的樹林、草叢等易燃物，以防意外火災。

二、站址選定

（一）選址范圍

人影服務于改善廣元空氣質量主要從兩個方面入手，一是開展人工影響局部天氣增雨作業，使降雨量增加，通過降雨洗除關鍵區域空氣中的塵埃雜質，使空氣質量變好;二是在輸入性污染源侵入的路徑上實施人工增雨作業，將空氣中的塵埃雜質洗除，使流入到關鍵區域的空氣為優質空氣。

我們設定廣元城區四個空氣質量檢測站所包圍的區域為關鍵區域，以市政府所在地為中心點。根據廣元城市規劃，西側的利州區寶輪鎮，經中部的市主城區，到東側的昭化區元壩鎮為廣元城市規劃區域，東西側距中心點直線距離約20Km，再外擴5 Km作為空氣質量保護范圍，即以市政府所在地為圓心，半徑25 Km的范圍為廣元城市空氣質量保護范圍。

空氣受污染時大氣環流多處于靜穩狀態，經統計分析，此時引導降雨云系飄移的海拔3000m（-5℃層，約700hpa層）層的風速較小（一般≥6m/s），根據《四川省地面作業效果評估方法》，按催化劑影響時效3小時計算，燃燒作業后，在催化劑影響時效內，降雨云系可飄移64.8 Km，按保證廣元城市空氣質量保護范圍全覆蓋，地面碘化銀播撒器安置地可選擇在距離市政府所在地直線距離39.8 Km的圓形區域內。按照西安廠提供的地面碘化銀播撒器有關參數，播撒裝置的安裝位置應確保AgI煙云在30 s內從上風方到達催化目標區的-5℃層以上計算，降水云系可水平飄移180m，即地面碘化銀播撒器安置地應選擇在距離市政府所在地直線距離0.18 Km —39.8 Km的圓形帶狀區域內。

根據西安廠提供的安置要求，遠程遙控地面碘化銀播撒系統戶外設備布設在目標區上風方地勢較高處（海拔1000m左右或以上高度）和迎風坡上有上升氣流的地方，我市地形由東向西逐漸增高，暖濕氣流由南向北抬升，應安置在高山南側。

（二） 模擬選址

根據其技術參數和安置要求，確定建設在距離市政府所在地直線距離0.18 Km —39.8 Km、海拔高度1000m左右或以上高山南側太陽光容易照射、附近有通信基站（鐵塔）、公路交通相對方便的地方。參照通信基站（鐵塔）布局情況，在地圖上模擬選出南山氣象雷達站、梅林基站等24個備選站址。

（三）實地勘察確定

建設方、施工方和設備生產商組成站址選定小組，前往各備選站址進行實地勘察，選定南山氣象雷達站：緯度32.416527°，經度105.841403°，海拔910米;白果山溪基站：緯度32.19638056°，經度105.768514°，海拔908米;梅林基站：緯度32.2292，經度105.825115，海拔990米;大朝牛頭山六組：緯度32.31744，經度105.660437，海拔900米，作為第一期建設地面碘化銀播撒系統戶外設備固定安置站點。

經過三方合作和艱苦工作，第一期4套地面碘化銀播撒系統于2020年元旦前全部建設完畢，并投入運行。

三、小結

[1]廣元地面碘化銀播撒器安置地選擇在距離市政府所在地直線距離0.18 Km —39.8 Km的圓形帶狀區域內。

[2]廣元地面碘化銀播撒器安置在海拔1000m左右或以上高山南側。

[3]通信基站（鐵塔）附近是廣元地面碘化銀播撒器安置首選地點。

作者簡介：

李志明，助理工程師，主要從事人工影響天氣工作。