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人工降雨的方式范文1
【关键词】云降水物理；人工影响天气；技术探究
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。
【参考文献】
人工降雨的方式范文2
澳洲关于水的神话及文化
古代澳洲土著人有许许多多关于水的神话。远古时期，澳洲土著人把他们的图腾――虹蛇看做是水的象征。从中部地区虹蛇神话中人们可以清晰地看到，生活在内陆沙漠山地、气候干旱、常年缺水的土著人是多么地渴望拥有和得到水。
雨神求雨 中部内陆土著部落流传着这样一个神话。在远古创始时期，该部落的虹蛇图腾murunta、雨神及雨神的弟子居住在远离部落的西部海滩。为了求雨，雨神将它的一个弟子投入大海让虹蛇吞食。这样弟子浑身都沾上虹蛇那闪闪发光的白色鳞片。然后，在雨神的命令下，巨蛇吐出小雨神，使之变成一片乌云升腾至部落上空，于是雨水便顺着弟子的头发落到地上。雨停后，雨神便变成彩虹带着它的弟子回到西部海滩。澳中地区常年干旱，土著人生活艰难。据说干旱一般会持续到雨神和虹蛇的再次显灵，土著人才能等来又一次的甘霖。
众蛇争水 中部地区的虹蛇不像其他地方的虹蛇可常年栖居在同一个深潭。由于气候的原因，它们在雨季生活在山顶岩洞里，在旱季则把家移至峡谷，等到雨水充满岩洞，才回到原住地。不要说土著人了，看来那里的图腾也缺水，因此就引发了众蛇争水的传说。居住在马拉加拉(Maratjara)泉的虹蛇wanambi不愿让沙丘大蟒蛇和咸水丛林蛇分享泉水，于是大蟒蛇、丛林蛇决定杀掉wanambi虹蛇，以达到随时饮水的目的。但经过一番较量，它们没能赶走大虹蛇，最后达成协议：和平相处，共享甘泉。
偷蛇引水 在土著人看来，有虹蛇的地方就有水。中部库那(Conner)山地区的土著人认为，他们的虹蛇被邻近部落的巫医施了魔法偷到自己领地的水泉去了。据说巫医将自己变成小蝴蝶，诱惑wanambi出洞。紧接着又变成多只老鹰，吹着魔曲将wanambi制服后，硬是把wanambi偷到自己领地的欧威利纳(Owelinna)泉。看来现在仍是汩汩流淌的欧威利纳泉，还多亏了从前巫医的偷蛇引水之举。
裸舞乞雨 生活在多元文化社会中的当代澳洲妇女受印度妇女“求雨”以及尼泊尔妇女裸舞乞雨的传统文化的影响和启迪，不惜采取极端的方式来求雨。据澳大利亚广播电台报道，维多利亚州西北部欧延镇的妇女曾举行声势浩大的裸舞乞雨的仪式。当地妇女成立了一个专门的委员会，发起了一项宣传节水的公众运动，举行乡村音乐会，并由一位求雨舞蹈专家根据美国印第安人和其他土著民的仪式精心编排了一个传统的求雨仪式。之后，维州各地真的出现了降雨天气。久违的甘霖不仅滋润了干涸的土地，也为当年维州的山林灭火工作最终划上了一个句点。究竟是裸舞求雨灵验了，还是天气变化自有其规律，人们自有评说。但是值得注意的是，起码这场“裸舞求雨”鼓舞了当地人的士气、振奋了社区精神，增强了人们的节水意识。
绝望的现代求雨
澳大利亚的土屋巴城(Toowoomba)位于昆士兰州的东南部，这座城市曾被称为“花园之城”。然而今天，这里的居民面临着一个棘手的问题，就是极端的缺水问题。他们荒废的花园的喷水头已经三年没有喷水了，并且2006年政府对居民用桶水浇草浇花的做法下了禁止令。
土屋巴城是如何变成今天这种缺水局面的呢?并且在过去的15年，这里的人们是如何与干旱做斗争的呢?
其实干涸的河床和褐黄色的足球场并不是这里的居民最担心的事情，他们最担心的是干旱无雨也许会剥夺人们在这块土地上的生存权，要知道这里是澳大利亚干旱最严重的地方，持续的时间已经超过一个世纪。尽管如此，土屋巴城还是周边农村居民看好的地方，包括邻近的达令县(DarlingCounty)，因为这里曾是一片肥沃的土地，直到后来雨水才逐渐减少，到后来干脆就不再光临。Dianne Thorley任该市的市长已经8年了，他说：“我们从1992年就实行了城市限水政策，整个澳大利亚正在经受着干旱的炙烤，有点像一个逐渐变干的苹果。”
然而，幸运儿正在光临这个城市及周边地区，因为最近科学家要在这里做也许是世界上技术最为先进的科学实验，即人工降雨实验。与以往不同的是，这次使用的是国外进口的物质，通常是碘化银、盐或者干冰。科学家通过向云层注入这些物质使水汽凝结成小的颗粒，进而形成雨滴，这种技术已经在地球的其他地方应用了60多年，有的地方成功，有的地方失败。但是人们还是以永不衰竭的兴趣对这项气象技术进行不断的改进，并且不断地在天空中做实验，科学家坚持在经费紧张和很多人持怀疑态度的情况下进行各种试验研究，积极探索干旱地区的现代求雨模式，现在土屋巴这个干旱的小城正在等待着这一先进技术的检验。
澳大利亚的土屋巴城(Toowoomba)位于昆士兰州的东南部，这座城市曾被称为“花园之城”。然而今天，这里的居民面临着一个棘手的问题，就是极端的缺水问题。
如果不是急需用水，当地是不会轻易做这样大规模的实验的。昆士兰政府投资了76075-美元用于与此相关的4年期项目，这是一个多部门合作的实验研究，其根本任务和目标是应对各种干旱，包括盐碱化对树木的影响和循环再生水变成饮用水的研究，该国水资源部部长CraigWallace说：“这样的实验不能确保100％的成功，可能有些怀疑者还会对我们的实验皱眉头，但人人皆有家，为了昆士兰的人民，我们要尽一切努力”。
人工降雨由美国人Bernard Vonnegut在1946年在世界上做了第一次实验，他是著名小说家。他和他的兄弟，从那以后开创了一个有色彩的时代，他的技术和理念很快被很多国家所采纳。在随后的30多年里，美国每年花费大量的美元用于人工降雨研究，甚至在美国对越南作战时还使用人工降雨技术阻断了胡志明市(时称“西贡市”)的城市物资供应。在20世纪70年代，当时人类的人工降雨还需要使用蛇油，在随后的10年里，人们对于这种使用蛇油的人工降雨逐渐地失去了兴趣。
根据美国天气研究中心的RoelofBruintjes专家介绍，昆士兰州的人工降雨最大的优势在于一些云层似乎更加有利于形成降雨，从11月份起这种有利于降雨的云层会越来越多。项目研究人员约30个，他们使用CP2型多普勒雷达先行分析云层的物理性状和变化趋势，包括碘化银被撒播到云层后的变化，与地面雷达和预报设备联合工作，系统能够返回大气的3D立体图，就像对人体进行扫描一样，这种方式不仅能确定在何时和在什么情况下进行飞机投放，还能让科学家观察到云层中的水和冰块是如何被所播撒的化学物质所影响变化的。这种降雨方式还未曾在地球其他地方使用过，Roelof Bruintjes说，当我们知道适合降雨的云层在某个干旱的地方发展时，我们可以利用这个系统进行降雨优化。
人工降雨的方式范文3
摘要：本文主要分析了当前农村初级中学学生学习心理障碍，有来自社会现实因素的影响，有来自家长认识上的偏见，导致学生厌学情绪的产生。在当前形势下，教师应与时俱进改进教学方法激发学生的学习兴趣，使学生爱学、乐学，学有所得。文章紧扣教材就在物理教学中如何激发学生的学习兴趣，提高学生的科学素养，通过几个比较切合生产生活实际的例子进行了阐述。
关键词：物理教学；科学知识；激发；兴趣
当前国家已普及九年义务教育，曲靖市委、政府要求师宗县在2010年要率先普及高中教育，这已成为当地政府和教育部门即将实现的目标。应该说初中毕业能否升学对大部分学生将不再是最大的问题，但是社会的发展进步在促进物质文明和精神文明的同时也带来了很多消极因素：网络时代的到来，加速了多元文化的涌入，各种思潮和社会现象的衍生，在市场经济大潮的冲击下学生的思想价值观逐渐呈现多元化的态势。我所执教的是乡镇初级中学，大多数学生来自农村，家长的文化素质普遍不高。有部分家长认为“读书无用”，他们是这样认为的：孩子从小学入学开始到大学毕业累计要花费上十万元的费用抚孩子读书。到头来大学毕业还是很难找到工作，倒不如让孩子识几个字就去打工挣钱。从客观上说：当前社会就业的形势确定非常严峻，另一方面农民工进城打工大多数从事的是建筑、餐饮、家政、环保等体力劳动，对文化素质的要求并不高。这些现实导致不少初中学生无远大的理想，在校学习态度不端正，学习积极性差，对读书缺乏兴趣。拜金主义、享乐主义、好逸恶劳，厌学情绪严重。这对中学教师的教学带来了很大的阻力，普遍教师感觉九零后的学生真是难教。教师要提高教学的效益，就不仅仅是让学生升学的问题，一个既重要而紧迫的任务就是要想办法提高学生学习的兴趣。作为物理教师就要想办法，使学生爱学物理、愿学物理。让学生在初中阶段多获得一些对今后的生产、生活有价值、比较适用的知识。这就要求教师广开思路，扩宽知识面，提高自身素质，不断更新自己，具有广泛而扎实的知识，跟上时代，找到适合和适应于当代学生的教学手段来教书育人。我们作为农村初级中学的教师应多深入农村了解生产、生活的实际，阅读百科全书，上网查询相关资料，随时将教学中的理论知识与学生的实际需要相结合，让学生爱听、乐学。只要学生感受到老师所传授给他们的知识和技能将来有助于提高他们的生产技能，改善他们的生活质量，就会使更多的学生对物理学科产生浓厚的兴趣，兴趣是最好的老师，难教就会变成易教。我在农村初级中学从事物理学科的教学已有十余年的经历，就如何培养学生学习物理的兴趣作了一些探索，下面就几个案例谈谈自己的做法：
案例1：人教版八年级物理第四章物态变化，学生学习了物态变化的六种方式后，老师引导学生用所学的知识来分析人工降雨的基本原理，因为人工降雨对农业生产有很大的作用。
近两年的初春，我市出现了连续近两个月都没有降雨的干旱天气，严重威胁到我市的农业生产，农业和气象部门启动了应紧预案实施人工降雨，人工降雨的原理是什么？
引导学生分析：人工降雨是让积雨云中的水滴体积变大掉落下来。要让积雨云中的水滴体积变大，就要人工使用催化剂。我国人工降雨的催化剂主要有两种：一是干冰（固态CO2）二是碘化银（AgI）。用飞机在空中喷洒干冰，干冰遇到水蒸气升华从周围吸收大量的热量，使周围的水蒸气温度降低液化凝结成水滴降落到地面；或者部分水蒸气凝华成小冰晶，小冰晶在下落过程中熔化形成降雨。用高炮将含有碘化银的炮弹打入含有大量积雨云的高空，碘化银在空中扩散使云中的小水滴迅速凝集达到一定的体积后降落。
教师通过人工降雨的分析，复习巩固了相关的物态变化知识，如：升华、凝华、液化、熔化等物态变化又切合生产生活的实际，体现了学以致用的理念，培养了学生将科技服务于人类的意识变枯燥为有趣，很好的激发了学生学习物理的兴趣。
案例2、九年级物理第十六章热和能第二节内能“STS”。
如果教师照本宣科的进行讲授，学生不易理解人类活动与地球温室效应的关系，一知半解就会感到枯燥乏味，失去兴趣，对这部分内容可以结合学生所学的知识这样分析：由于生产生活大量燃烧：煤、石油、天然气，汽车、炉灶、飞机、火力发电厂等排放的二氧化碳太多不能完全被绿色植物消耗，过量的二氧化碳气体包围在整个地球的周围，使地球上产生的热量难于向宇宙中散发，致使地球的温度逐年升高。地球温度的升高带来了严重的危害，地球的温室效应，是造成厄尔尼诺现象的直接原因，使生态失去平衡农作物病虫害严重，增加了农药的用量。农药的大量使用，污染环境危害人体健康，同时使农民的生产成本提高；地球气候异常，导致一个半球暴雨成灾，另一个半球干旱少雨；地球南北两极冰雪融化，使海平面上升，浸没城市，企鹅和北极熊涉临灭绝。联合国正在推动发达国家和发展中国家都来承担相应的责任和义务达成一个新的国际气候变化框架协议，签署《京都预定书》，以保护我们共同的家园。
教师通过这样的补充讲解，能开阔学生的视野，使学生认识到各种看似孤立的现象之间也存在联系，对经常在电视新闻中听到的“厄尔尼诺现象”、《京都预定书》有一个了解。这些知识有助于学生理解生产生活中遇到的问题。如：冬季雪凌少的年份，夏季农作物和果树的病虫害会比有雪凌的年份严重。因为这些害虫卵没有被冻死，夏季将会大量繁殖。学生会把这些有趣的现象与生产生活中的实际相联想，破解困惑自己的难题，及时帮助家里做好庄稼的防虫减灾准备，这样他们就会感受到物理是有用的，从而产生了学习物理的兴趣。
案例3：初三下学期进入复习课，复习课是很难上的，你老师站在讲台上讲，学生他不一定在下面听，往往是事倍功半。如何将枯燥的复习课上成学生真正参与其中互动，并达到巩固提高的目的，这是我们毕业班的每位教师值得去探讨的现实问题。
我在复习八年级物理下册第十章电磁波的相关知识时，在教材上科学世界介绍了微波炉的相关知识，在这里由于是复习课学生已有了分子动理论的基本知识。将两部分的知识结合起来复习有新意，学生就会感兴趣，复习效果也会好一些。我是这样引导的：微波炉产生的电磁波能使食物的分子运动加剧，相当于是电磁波给食物内的分子补充能量，分子运动速度加快，分子的动能和势能都会增大，这样物体的内能就增加，温度迅速升高，因此易于把食物煮熟。同学们想：普通的炉具是热量是从外部通过热传递把热量逐步送到食物内部达到煮熟食物的目的，而微波炉的热量是直接深入食物内部加热，当然速度快、效率高。在这里将电磁波和分子动理论的相关知识衔接起来，学生听起来就会有“新”的感觉，从而有了兴趣。
在这里我想到自己所面对的学生大多数是来自农村，在农村目前微波炉并不是很普及。但是电磁炉的普及程度高，学生有使用电磁炉的实践经验可结合介绍一下：电磁炉打破了传统的明火烹调方式，采用磁感应电流（又称涡流）的加热原理。电磁炉是通过其内部电子线路产生交变磁场，当把铁质锅具放置炉面时，锅具即切割交变磁感线而在锅具底部产生交变电流（涡流），涡流使锅具内铁分子高速无规则运动，分子相互碰撞，摩擦而产生热能。由于电磁炉的热源来自锅具底部而不是电磁炉本身发热传递给锅具，所以电磁炉升温快、效率高、无明火、无烟尘、无有害气体，对周围环境不产生热辐射、体积小、安全性能好等优点是一种绿色炊具。在此也可跟学生交流一下，怎样根据家庭的实际需要和具体情况购买合适的电磁炉。
在这里将分子动理论：热量——内前——温度——电与磁：磁生电——电生磁等相关知识有机的结合起来复习，让学生进一步理解知识的内在联系，有利于培养他们将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识，也让学生初步懂得了一些家用电器的常识。
物理学研究的是力、电、光、热、声等方面的现象，在教学中不论涉及到那块知识，都能将教材内容与生活、生产的实际相结合，如：光学中透镜知识涉及到眼睛的保护和视力的矫正；声学中声音的感知与助听器原理；力学中杠杆的应用与自行车都是很好的案例。
人工降雨的方式范文4
关键词：泥石流；颗粒组分；降雨
中图分类号：P64 文献标识码：A
我国幅员辽阔，山川河流众多，地形地貌复杂，泥石流危害也就较为严重.泥石流能够携带大量泥砂和砾石，水土混合物携带着巨大能量汹涌而下，极具破坏性.特别是云贵川等地，山川众多，泥石流灾害频频发生，给人民的生命财产造成非常严重的损失.泥石流研究有重大的现实意义.
国内外学者对泥石流进行了许多研究并取得了一定成果.Hungr O[1]对泥石流、碎屑崩、流滑3种自然现象进行了区分.陈晓清[2]把泥石流全过程划分为启动过程、流动过程和堆积过程：启动就是准泥石流体转化为泥石流体.Wang G和Sassa K[3]对不同粒径的两种硅砂（D50=0.13 mm和D50=0.05 mm）进行降雨诱发泥石流试验，分析滑动距离与土体内孔压的关系.Yang W M等[4]基于野外调查和室内测试分析，从坡面型泥石流形成的影响因素、运动学特征、动力条件、形成与演化过程等方面，探讨了降雨诱发坡面型泥石流的形成机理.
本文利用自主设计的小比例尺室内模型槽试验，用砂土制作模型，在降雨条件下研究颗粒组分对砂性土泥石流形成形态的影响.利用GeoDog程序分析数码相机拍摄的土体破坏过程图像，分析土移场、滑动带形成位置和演化规律.利用孔压计跟踪土体破坏过程孔隙水压力的变化，从水土相互作用角度分析土体不同破坏形态.通过测量启动过程单位时间启动量，分析了颗粒组分对单位时间启动量影响.通过小比例尺室内模型试验，探究了降雨条件下颗粒组分对泥石流形成形态影响机理.
1模型试验
1.1试验土样
模型试验采用1～2 mm和0.075～0.25 mm两种颗粒粒径砂土按不同质量比例配比制作模型.试验降雨量强度4 mL/min.参照高冰[5]等学者的研究，本次试验土体选用初始含水量5%、密实度0.43制作模型，土体自稳能力强、试样松散防止结块.模型试验进行细砂含量20%～100%共8组试验.土样级配曲线以及渗透系数见图1和图2.
1.2试验模型
根据《中国泥石流研究》[6]，坡体坡度>45°多发生崩塌型破坏，坡度为25°～45°多发生滑坡型破坏.本文主要研究滑坡型泥石流，因此设定坡度25°.制作试验模型高度H=100 mm，宽度B=250 mm，长度L=300 mm+250 mm=550 mm.加工制作模型槽，尺寸为1 500 mm×400 mm×250 mm，模型槽两侧和后壁均采用光滑钢化玻璃，底部用木板模拟坡体基岩，并用聚氨酯在底部粘结砂土颗粒模拟边界.模型试验装置示意图如图3.降雨器通过空气压缩器加压，由流量计控制出水量，降雨喷头采用雾化喷头，雨滴细小、降雨均匀，减小了雨滴对表层土体的侵蚀.
Lourenco[7]认为在人工降雨作用下，土体破坏模式受到边界条件影响.本文重点研究浅层砂土在降雨条件下发生破坏并产生流动下滑的泥石流形态.为防止降雨直接冲刷坡脚，采用三角斜坡的方式固定上部浅层土体以阻止其下滑，达到简化研究对象的目的.试验中人工降雨只发生在上部土体表面，没有降落至三角斜坡坡面.
由模型试验现象可以发现随着细砂含量由20%增大至100%，模型土体破坏形态由分级块体滑落向整体流滑型破坏转变.分层块体滑落和整体流滑型破坏为泥石流两种典型破坏形态.以下章节将针对这两种典型破坏形态进行深入研究.
3颗粒组分对泥石流破坏形态影响
室内模型试验发现随着颗粒组分变化，泥石流有两种典型破坏形态：分层块体滑落和整体流滑型破坏.以下分别通过细砂30%和70%分析颗粒组分对泥石流典型破坏形态影响.
3.1试验过程土体典型破坏形态
图9细砂70%位移云图表明：土体破坏特征为整体瞬时滑动，后部土移大，推动前部土体滑动，与细砂30%位移场明显不同.开启降雨300 s时，试样处于雨水入渗阶段，土体主要发生竖向位移，最大位移达到2.3 mm，如图9（a）.降雨350 s时雨水已经达到底部，并开始在水平方向的渗透如图9（b）.降雨365 s时中部土体剪切变形不断扩大，最大9 mm，如图9（c）.随着降雨继续，坡脚三角区域土体强度降低，后部矩形区域渗透力不断增大，土体产生大变形，呈流态状，推动前部土体快速向下滑动，从而发生流滑现象.整个位移场分析中，未见到明显的滑动面.
人工降雨的方式范文5
关键词： 气象人影；重要性；措施；完善方向
Abstract: with the development and progress of science and technology today, or impact to the improvement of the weather phenomenon can also by artificial means or measures to implement and complete, namely "meteorological figure" technology. If can be used correctly, meteorological figure can help human avoid some natural disasters, improve the growth of crops and harvest, even under the specific conditions and environment to achieve a particular purpose. This article will discuss the importance of meteorological phenomenon of the figure and work measures to further explore.
Key words: meteorological figure; Importance; Measures; Perfect the direction.
中图分类号：TU244.7文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、气象人影简述
气象人影即通过人为的方式及手段对某种天气情况进行改造及影响的过程。气象人影通常是指在合适的时机及条件下，通过人工催化剂或相应技术手段对局部区域的大气中的物理过程进行影响及改造，使其放生定向变化，从而避免某种恶劣天气对于生活及生产造成影响及破坏的过程。气象人影近年来已越来越多的被运用，最常被用到的有人工降雨、人工降雹、人工消云、人工消雾、人工消弱台风、人工防霜冻等。值得注意的是，由于人类无意识活动而带来的气象变化并不属于气象人影的范畴，而是人类对气象带来的无意识影响。
气象人影并不是近来来才诞生出的技术手段，其历史可以追溯到很久以前，世界上最早的气象人影大概应该是避雷针的发明。1749年，富兰克林首次研发出避雷针，从而第一次实现了了人为因素对气象造成影响的过程，从那之后气象人影的例子开始越来越多。
我国的第一次气象人影发生在1958年，当时的吉林省正遭遇60年来不遇的大旱，长久的干旱使得大批的农作物枯萎死亡，也给居民的生活造成很多不便。当时我国采用的是以食盐为催化剂的人工降雨，在云层播撒了接近200千克的食盐，从而对恶劣的气候带来一定程度的缓解。
二、气象人影工作重要性
气象的形成和产生是一个自然的过程，理论上是不应该被人为的手段影响制约的，因为其归根结底是自然规律的一种。然而近年来，随着人类各类生产活动的加剧，对于自然资源的肆意掠夺，对于自然环境的残酷破坏，让我们赖以生存的地球环境变的越来越糟糕，或许是作为惩罚，频频爆发各类自然灾害。对于这样的现象，人类很有必要反思，地球只有一个，很多对大自然的破坏是不可逆的，地球环境已经变得岌岌可危，怎样才是可持续发展的路线是人们最应该探讨研究的。正因为这些人类活动，经常造成恶劣的极端天气，对于农作物的收成造成影响，对于人们的人身安全构成威胁，在这样的前提下，适当的气象人影工作变得尤为重要。
气象人影能改善恶劣天气带来的农作物收成影响
气象人影技术很大程度上是用于减缓恶劣天气造成的农作物减产的问题。农作物的生长极其依赖于适宜的气候，然而在特定的地区由于地域环境的影响，会随之产生极端的气候，常常为农作物的自然生长带来很大障碍。如有的地方会爆发几十年难遇的大旱灾，而有的地方又会遭遇百年不遇的洪灾，这些恶劣的天气都直接限制了农作物的生长。对于这样的状况，可以在特定区域采用相应的技术手段对天气进行一定程度的改造，从而缓解农作物种植遇到的气候环境制约。
气象人影降低了恶劣天气造成的人生安全隐患
对于有的区域，可能会爆发冰雹或大风降雨伴随雷电的天气，频频听说这些恶劣气候的发生造成人员伤亡，酿成悲剧。对于这些难于遇见的突发的天气问题，确实会对出行的人构成人身安全的威胁。对于这样的现象，气象部门在能够提前预知的前提下，若能及时采取相应措施，通过气象人影的手段对于极端天气进行一定程度的降低制止，能够减少很多不必要的悲剧及损失。
能够为特定条件下的特定目的服务
气象人影在我国的运用中有一个很好的例子，2008年北京奥运时，开幕式当天气象部门已经观测到当天会伴随降雨，然而现实情况是不能允许降雨发生的，于是气象部门提前做了准备工作，通过气象人影避免了降雨的发生，从而让开幕式顺利圆满的完成。的确，气象人影手段对于有些特定条件下的事件，可以起到很好的帮助作用。
三、加强气象人影工作措施
气象人影的是一个体统连贯的过程，其实施措施按照实施流程主要分为作业前的准备、流程中的操作及作业后的养护工作
作业前的准备
对于即将进行的气象人影工作，作业前有必要深入调查当地的环境、造成气候问题的成因、当地气象所面临的一些挑战，只有做了完备的前期调研工作，才能为后续的气象人影作业提供有力参考依据，让整个作业流程有针对性且有效的进行。对于当地的地域环境、正在面临的气候问题的清楚了解，也是决定后期采用什么手段进行气象人影工作的前提，也便于明确选用怎样的药剂、采取怎样的方式是正确合适，用最小的对气候的干预达到最大的定向改造气象的目的。
规范作业流程
气象人影作业时要严格遵守相关规范及制度，作业流程要在安全有保障的前提下进行，对于弹药要经过严谨的查验，且工作中需要和当地政府有很好的沟通协调，作业前要提前通知当地居民，让他们做好相应防范及预警措施，不至由于气象人影而对居民生产生活造成不必要的影响及破坏。
3．作业后的养护
气象人影归根结底是通过人为手段对自然进行改造，严格来说并不符合自然规律，然而有时候为了避免恶劣气候可能带来的或已经带来的破坏及影响，只有明知不可为而为之了。但如果作业后能够有效的对气候及环境进行修复及养护，还是能够很大程度降低对自然的破坏。因此作业后的养护是十分重要的。
总 结：气象人影技术涉及到很多学科的综合运用，是一门定向改造气候环境的技术手段。随着各类生产活动的加剧，自然环境正在被人类改造着，人类的很多活动并不合理，甚至对我们赖以生存的家园造成破坏，这直接造成极端天气的日益频发，带来很多人员伤亡及财务损失，气象人影技术由此应运而生。对于这项技术的合理适当的运用，是能够一定程度改善恶劣天气造成的不利影响的，也能够规避一些灾难的发生。然而人们真正应当关注的是如何和谐的和地球相处，如何合理有效的开发利用地球上的资源，如何真的实现可持续发展，这才是减少极端天气发生的源头。
参考文献：
[1]. 赵健, 山东人工影响天气工作发展回顾与思考 [J], 山东气象, 2008年04期.
人工降雨的方式范文6
关键词：河海大学 泥沙研究
1 前言
河海大学的河流泥沙运动力学属于江苏省重点学科，拥有一大批具有中高级技术职称的专门人才，建有大型试验厅4座，玻璃水槽20余条，可以观测记录水位、流速流向、含沙量、颗粒级配、淤积地形以及具有先进的多边界潮汐非恒定流数据采集、控制、监视系统和ADV三维流速测量系统。多年来，研究领域不断扩大，对水库、河道、流域、水利枢纽、工矿企业、河口海岸等方面的泥沙问题进行了较为深入的研究，形成了自己的特色，先后承担了“七五”、“八五”国家攻关及自然科学基金等项目，取得了一批成果，获得各类科技进步奖十余项，培养硕士、博士研究生30多名。
随着河海大学首批进入“211工程”，给本学科的发展带来了新的机遇和挑战。自1996年以来，学校逐步投入200多万元进行学科和实验室建设，至2000年，将建成一批较先进的实验设备，为本学科的进一步发展创造条件。
2.1 降雨特性及雨蚀模拟
通过分析雨滴降落过程中的力学规律，从理论上导出了雨滴降落在任一高度时的速度计算公式，进而导出了雨滴的终速公式。该公式由陈国祥、姚文艺研究完成，提出了雨滴变形的概念，用于描述直径大于0.3mm的雨滴在降落过程中形状因子对落速的影响。得到的终速公式与国内外同类公式比较，具有较强的理论基础，形式简单，与实测资料吻合好，计算精度高。可用于计算雨滴终速，确定雨滴动能和设计人工模拟降雨装置。
汤立群在分析雨滴溅蚀规律的基础上，运用牛顿第二运动定律推导出雨滴对土粒的撞击力表达式和雨滴溅蚀量计算公式。该研究与以往成果相比，具有力学概念清楚，理论性强，又能反映影响雨蚀主要影响因素等特点，可用来计算天然降雨的溅蚀量。
因“211工程”建设，目前正在改造大型人工降雨水槽试验装置，使其成为能够模拟降雨溅蚀、坡面径流侵蚀和重力侵蚀的室内人工降雨装置，并开展这方面的研究。
2.2 坡面流水力学
陈国祥等通过理论分析和室内人工降雨水槽试验，研究了坡面浅层均匀流和降雨产生的沿程变量流的流态和阻力规律，研究表明，坡面浅层流与通常的明渠流不同，降雨、坡度及床面糙度对水流阻力都有一定影响。降雨条件下的沿程变量流不存在通常意义的层流，而是“伪层流”。坡面浅层水流无论是均匀流还是沿程变量流的“层流”，其临界雷诺数均比天然河道水流的大。
在室内人工降雨水槽试验基础上，得到了降雨作用下坡面流的Darcy-Weisbach阻力系数关系式，成果具有坡度大，糙度高和雨强大等特点，公式的适用范围更广；李杰友等采用一维浅水波方程描述坡面流运动，并用运动波近似，通过四点隐式差分求其数值解，较好地解决了坡面流的模拟问题。
2.3 流域侵蚀产沙模型
汤立群、陈国祥运用泥沙运动力学基本理论与方法，结合地理学、地貌学、土力学及水文学等学科知识，建立了具有物理过程基础的小流域产流产沙数学模型。该模型可模拟流域上任意时空分布的水流泥沙过程，为小流域开展综合治理规划提供科学的决策依据；针对黄河中游复杂的地形地貌条件和径流泥沙过程，通过力学分析和数学推导，建立了适用于大中流域长系列径流泥沙模拟的物理概念模型，突破了物理概念模型难以在大中流域上应用的难点。该模型在“八五”攻关研究中被用来模拟大理河流域长系列的产流产沙过程，在水保效益计算的基础上，进行了水沙变化原因分析。
另外，包为民提出了简单的概念性坡面汇沙、沟道汇沙模式，与坡面、沟道产沙公式一起构成了流域产汇流、产输沙的耦合模拟物理概念模型。该模型已在黄河中游地区十多个流域上得到应用。
2.4 水土保持减水减沙计算方法研究
传统的水保效益计算方法有水文法和水保法两种，在指导我国水土保持规划与效益评价中发挥了重要的作用，但也存在不足。在“八五”攻关项目的研究中，我校汤立群等建立并提出了用模型法计算水土保持减水减沙效益，分析水沙变化之原因，取得了良好的效果。
但模型法属于总量评价，不能区分各项水保措施的减水减沙效益。今后的研究是如何应用模型法对水保效益进行分离评估，以便切实有效地指导小流域综合治理的规划设计。
3 泥沙基本理论研究
3.1 推移质对流速分布和阻力的影响研究
陈国祥在国家教委博士点基金的资助下，开展了推移质对流速分布和阻力的影响试验研究。研究表明：动床输送推移质水流的流速分布受床面粗糙程度、床沙中孔隙流、推移质运动及推移质运动后床面边界条件变化的综合影响。推移质的存在使水流流速分布在整个水深范围内卡门常数减小，水流底部流速偏小于对数规律；而床沙中孔隙流及推移质运动后床面边界条件的变化则使底部流速偏大于对数规律。通过试验和一定理论推导，提出了可反映推移质运动影响的定床输沙水流、动床输沙水流的流速分布和阻力公式。
3.2 明渠紊流结构及其对泥沙输运的作用研究
卞华等在水利水电基金的资助下，分别采用不同单元断面如方形、半圆柱形和三角形的人工加糙，对明渠二维加糙水流的阻力特性进行了系统的试验研究，得到随着加糙间距的增大阻力增大，至λ/Ks=8时，阻力达最大值，其后，随λ/Ks的增大而减小，并总结出水流阻力因子的表达式。
毛野等在国家自然科学基金的资助下，开展了明渠紊流拟序结构对泥沙输运的作用研究，该课题尚属泥沙研究的前沿，以试验研究为主，将定床和动床相结合，采用图象显示技术与计算机图象处理技术相结合的全流场测试系统，研究床面形态不同时紊流拟序结构的特点和对泥沙输运的作用，成果具有重要意义。
4 泥沙数学模拟
我校泥沙数学模型包括一维、二维和三维，研究对象主要有河流、航道、水库、港口、码头、河口海岸等，求解方法主要有有限差分法、有限元法、有限分析法等，其中有限差分解法有ADI法、控制体积法、破开算子法等几种。
一维泥沙数学模型用来解决长河段长时段的泥沙运动和河床演变问题，应用比较广泛，也比较成熟，可以取代实体模型试验，大大节省人力物力。汤立群、陈界仁运用一维模型对白沙水库泥沙淤积和取水方案进行了计算，在长河段的赣江航道整治工程一维计算中，也发挥了较好的作用。
二维泥沙数学模型发展迅速，在生产上得到了广泛应用，能较好地模拟水流结构和泥沙运动在平面上的分布规律，经常与实体模型耦合运用，相互印证，相互提供边界，在某些场合下，部分地取代了实体模型，取得了极大的经济效益，也促进了泥沙基本理论的研究。比如，汤立群、金忠青等用拟合坐标生成了正交曲线网格，运用“露滩冻结”技术解决动边界问题，考虑了床沙级配的分层记忆和床沙质与冲泻质的划分，通过分组解决非均匀沙的挟沙能力表达式，在水流输运及分组含沙量输运方程的离散过程中，采用守衡性较好的控制体积法和SIMPLEC计算程式，建立了k-ε双方程紊流泥沙数学模型，较好地模拟了内河恒定流和潮汐河口非恒定流过程以及河床的冲淤变化，特别在航道整治工程方案优化计算中取得良好效果。张长宽、张东生等基于长期波浪序列的沙质海岸，建立了河床演变数学模型，对海区波浪、潮流和海岸演变进行了模拟计算。
三维泥沙数模中，要以水流数值模拟研究为多，成果也相对成熟些，同时，三维泥沙数值模拟也取得了初步成果。比如，刘子龙、王船海等利用破开算子法对长江口三维水流过程进行了有效的模拟。严恺、周华君对长江口浑浊带特性进行了研究，在此基础上，建立了三维拟合坐标下的水流泥沙数学模型。陈国祥、陈界仁对国内外三维泥沙数模研究进行了分析比较和综述，提出三维泥沙数模研究的必要性和迫切性。
5 河工模型试验研究
5.1 水利枢纽泥沙
我校70年代以来，一直坚持本课题的理论分析和试验研究，近十年的研究主要包括：库区淤积对防洪、发电和航运的影响；坝前淤积与枢纽布置的关系；引航道和取水口淤积及防淤措施；坝下游河道冲刷演变及对航道的影响；水工枢纽如引水枢纽、地涵泥沙问题等，代表性的课题有“新疆乌鲁瓦提水库泥沙模型试验研究”、“废黄河地涵整体泥沙模型试验”等近十项。
5.2 河道泥沙
主要针对河道治理、河床演变、港口航道、河口泥沙、码头抗冲防淤措施等方面的工作进行研究。在航道整治中，多年来结合生产需要对丁、顺坝等整治建筑物作用下的水力学问题进行了系统试验研究，包括实体丁坝及网坝的不同坝长、坝高、坝间距、坝与水流交角等情况下的水面形态和平面流场的研究，取得的成果为我国东南各省的水利工程及航道整治作出了贡献，受到工程单位的好评，代表性的课题有“珠江莲沙容水道八塘尾航道整治模型试检研究”，“赣江南昌河段航道整治动床模型试验研究”，“闽江围垦航道整治”等十余项。
5.3 工业取排水口泥沙防治
近10年来，我校与华东、西北等多家电力设计院合作，通过现场调查与模型试验相结合等方法，提出了一种新的曲线河床式取水口，充分利用山区河流上常见的卡口、矶头附近的深潭河段，准确地确定取水口位置。与此同时，对下游河口段也进行了较全面的研究，提出掌握主流变化规律，根据河势避开暗沙运动范围，利用深水区，配合合理的进出水口平面布置等措施取得成功。由于在河口、海湾等取水口的选址和防沙问题上积累了比较丰富的经验，从而能在大亚湾核电站取水口研究中作出重大贡献，获国家科技进步一等奖。如“上海石洞口电厂排水口动床物模研究”，“漳平电厂扩建工程取水口局部动床模型试验研究”和“黄埔电厂浪沙回淤试验研究”等。
6 量测技术及测控系统研究
近10年来，我校不仅在泥沙基础理论及生产问题的研究中取得了一定成绩，同时通过多年泥沙研究工作的实践，还开发研制成功诸多用于泥沙研究的仪器设备，如：NSY-1型光电颗分仪；NSY-2型宽域粒度分析仪；光电反射式地形仪；自动往复推移质加沙机；大型实体模型试验计算机全流场图象测速分析系统；多边界潮汐非恒定流数据自动采集、控制、监视系统。这些仪器及系统的研制为研究课题成果质量提供了保证，部分仪器设备处于国内领先水平。
6.1 光电反射式地形仪
针对已有地形仪(光电对射式、电阻式、超声波式、测针或钢尺)会破坏测点地形，产生的误差大等问题，唐洪武、李瑾等研制出光电反射式地形仪，该仪器在测量过程中探头不必插入泥沙界面，也能对1mm厚度以下的淤积层进行测量，光电反射式传感器自身理论控制精度可达0.01mm，不受外界光的干扰，还可进一步推广应用于测压管水位的测量，尤其在微压变化情况下使用，更显其优越性。
6.2 大型实体模型计算机全流场图象测速分析系统
近10年来，先后开发出CCD氢泡低流速测量系统、粒子图象测量系统和用于大型实体模型研究的图象测速分析系统。CCD氢泡低流速测量系统是在传统的氢泡测量的基础上，引入CCD面阵摄象技术，通过计算机进行氢泡图象自动采集、处理与分析，做到准实时，减少了人工工作量；粒子图象测量系统的特点是操作方便，设备成本低，约为国外进口设备的1/10，工作环境要求不高，独创之处是将微光象增强技术和声光调制技术引用至该系统，使该系统实现在低功率连续激光照明条件下，满足高清晰度、测速变化范围大的要求，已用于多项国家基金、纵向、横向科研课题中，取得明显的社会经济效益；工程实体模型图象测速分析系统，则是针对工程模型的特点，特别是浑水泥沙模型中流速场的测量困难而提出的，其特点是可实现记录整个模型现场，不需要录象机参与就可以实现多幅画面的拼接，流速测量精度高(5‰级)，系统的分析软件功能强。代表性成果有唐洪武等完成的“数字图象技术在双射流混合流场中的应用”和“数字图象测速技术及在进水口漩涡流场中的应用研究”等。
6.3 多边界潮汐非恒定流数据自动采集、控制、监视系统
多年来通过河工模型工作实践，在学校“211工程”建设资助下，徐夕荣，周汝盛等完成了多边界潮汐非恒定流数据自动采集、控制、监视系统。该系统运用PID原理自动调节尾门，能准确模拟各边界的水位和流量过程，同时检测64个测量流速，32个测站水位和32路模拟量输入(如含沙量等)。各测量数据可随时从计算机显示器上观看，并打印输出。为配合自动控制系统的运行，还在该系统上配上监视系统，工作人员可在与模型现场隔离的控制室内对模型的运行过程进行监视、录象，遇有紧急情况还可随时通过话筒通知模型现场工作人员，因此该系统的成功应用，不仅提高模型试验成果的质量，还节省了大量人力和物力。
6.4 河流泥沙颗分仪
卢永生等自1977年开始研究河流泥沙颗分仪，先后研制出(1)GDY-1型光电颗分仪；(2)NSY-1型光电颗分仪；(3)NSY-2型宽域粒度分析仪。三种仪器共推广约150台。NSY-2型宽域粒度分析仪于1990年通过水利部鉴定，创新之处在于：(1)使用长管浑匀沉降原理进行颗粒分选，使仪器和传统的水沉法具有可比性；(3)用IBM计算机完成采样、绘图任务，实现量测自动化。
7 水流泥沙运动的多媒体动态演示
水流泥沙运动和河床演变过程贯穿于一个动字，特别适合于用多媒体进行动态和过程的描述。但如何把水流泥沙模拟过程中大量枯燥的数据、图表以生动、活泼、直观、友好的方式表现出来，并不是一件易事，这是泥沙研究工作者为之努力的方向之一。
7.1 水流泥沙运动过程动态演示系统
该系统就是把水流泥沙运动状况或河床边界的变化过程，在计算机屏幕上逼真地表现出来。近年来，我校在这方面进行了尝试。纪元、张东生研制完成了南中国海潮波传播的动态变化，污染物质扩散过程的动态变化，热污染温度场的动态变化；金忠青、王玲玲等研制出三峡库区三维地形俯视动态系统，汤立群、王加虎等完成了潮汐河口潮位动态变化和潮流仿真动态演示系统等。
