时间：2024-03-20 14:46:53
引言：易发表网凭借丰富的文秘实践，为您精心挑选了九篇人工降雨方式范例。如需获取更多原创内容，可随时联系我们的客服老师。
以智能化、信息化为标志的智能电网、轨道交通等的迅速发展，对电气工程人才的知识结构、思维方式、实践手段、创新能力提出了新要求。浙江大学电气工程学院基于“以学生为本的个性化”人才培养理念，以“强化辩证思维、促进研究探索、激发创新意识、提升实践能力”为目标，率先在2006年提出了五位一体的“爱迪生班电气工程创新人才培养”新模式，在成果第一完成人负责的6项国家质量工程等支撑下，实施“教学资源和培养方案开放式、学习计划和教学模式个性化、课程体系系统化、工程能力教学实践化、创新能力培养研究化”的五位一体改革思路，营造宽松自主的学习环境，教学内容体现前沿性与整体性，实践与研究体现多样性。
浙江大学电气工程大类专业覆盖电力、电机、电子、IC、控制等多个方向，具有培养强弱电有机融合人才的优势。但是传统专业化培养方案单一，电类课程多且相互独立，内容繁、难、旧，强弱电知识体系相对分离，信息化渗透不足，创新性教学环节过于单调，导致人才综合创新能力偏弱。为解决电气工程大类学生共性与个性培养的融合问题，强电类专业的基础电类课程强弱电融合问题，贯穿大学四年一贯制的实践与研究教学融合问题，浙江大学电气工程学院通过：（1）制度创新。制定柔性化的电气工程本科生培养计划，依托重点学科，在低年级学生中建立导师制，多样化的创新研究平台与学生成效激励政策相结合，在学生中尽早建立创新学习意识。（2）课程创新。基于系统观整合关联课程，构建内核宽泛精炼、外延交叉的课程体系。课程内容更新、实验项目开发、实验设备研制同步进行，并依托课程练习形成问题导向的启发式、研究探索型教学新模式。强化强弱电的融合，将电工、电子、信号等课程进行整合，构建集成电子电气的课程体系。（3）过程创新。贯穿四年一贯制的大学生创新学习理念，建立以探索性课程实验、开拓性工程实践、自主性学科竞赛、创新性项目研究为主体的一条龙的创新实践与创新能力培养体系，突出创造力的培养。
成果解决教学问题的方法
提出“爱迪生班”电气工程创新人才培养新模式，在全过程教学中灌输创造、创新的教学理念，以“教学资源和培养方案开放式、学习计划和教学模式个性化、课程体系系统化、工程能力教学实践化、创新能力培养研究化”五位一体的多元化培养新方法，实施培养计划、课程内容、实践环节、科学训练等多方位的教学改革。
教学资源与培养方案开放式
提出“电气工程-爱迪生班创新人才培养”新方案，从培养计划源头进行调整，精炼电气大类的基础课程、提高学生自主选课比例（达到总学分的40%）、加强实验与实践环节的训练与考核。推进重点实验室、示范中心、特色实验平台的全开放，满足学生自主式、开放式培养的需求。
学习计划和教学模式的个性化
电气工程大类内制定电力、电机、电子、控制、IC设计等方向的贯穿4学年个性化、柔性化的培养计划。学生在导师指导下，瞄准专业方向制定各异的个性化培养计划，通过搭建校内科训、校外实践、国际交流等多种学习平台，满足学生的差异化学习，并通过多种自主学习的学分互换机制实现个性化培养目标。
电类课程体系的系统化
以提升拓展探索能力为目标，按照知识递进和认知规律进行电类系列课程内容的整合，率先建设“内核+外延”式电路与电子技术系列课程，以关联为中枢的信号分析与处理课程，强弱电知识融合的电力电子技术、电机学等专业核心课程，构成了系统关联的课程体系。电路与电子技术基础课程“内核”涉及电路、电子、信号系统、场与路的核心知识点的精炼与整合，“外延”则体现工程应用及专业课程衔接。课程体系既有“精、宽、新”的内容，又能使得强弱电核心知识按螺旋式递增。
电气工程能力教学的实践化
以50余个创新性课堂实验和自制6大类20余种先进教学设备为支撑，构建了“四阶段（电气认知、电气基础、电气融合、电气电子集成），三层次（基本技能、综合能力、研究能力）”实验教学平台;与27个国际著名企业建有校内联合实验室，与国网浙江电力、飞利浦电子等26家电气行业骨干企业建立校外学生长效实践基地。既能适应低年级学生开展探究性实验需求，又能满足高年级学生工程实践需求。
创新能力培养的研究化
除课程体系创新教学外，还依托电气工程国家重点学科的优势，构建开放式大学生智能汽车、智能电网、IC设计等大学生研究平台，完善多种激励与奖励措施，激发学生参与科学研究的积极性，促进学生开展高水平研究、发明专利提炼等能力提升，并通过大量的SRTP、导师科研项目、学科竞赛等环节得到充分体现。
成果的创新点
在培养方式上，提出了“开放式、个性化、系统化、实践化、研究化”五位一体的培养体系，形成了电气大类强弱电专业学生多样化创新能力培养的新途径。
率先创建了“爱迪生班”电气工程拔尖创新人才培养实验区，从教学计划、课程体系、实验与实践环节、科技创新、教研互动等全方位改革原有的教学方式，体现微电子IC设计、功率器件设计、功率转换装置、复杂电子与电力系统等知识教学的全面性培养特色，有机地辐射到电气工程大类专业学生的交叉培养与个性化培养。以开放式与个性化转变知识的接受方式，以系统化转变知识的传授形式，以实践与研究型学习转变知识的迁移过程，最终达到“三个转变”的教学效果。该项教改得到10个国家级质量工程项目支持，毕业生的培养质量明显提升。
在课程体系上，强化电气工程强弱电的紧密结合，建立了电类专业课程关联性集成化的新颖教学体系
面向新能源、智能电网、信息技术等现代科技的发展，强化强弱电融合、电气与信息的交互，率先以系统观整合优化了原有电路、电子、信号等基础课程内容与结构，重新建立电子电气课程教学体系。结合专业方向，构建了“层次化、模块化、探究式”的专用IC设计、电能转换、系统集成等整体化大类专业培养的课程体系，编写完成了电气新技术发展的立体化优秀教材73部，含“十二五”国家级规划教材6部、“十一五”国家级规划教材29部。
在培养过程中，提出了实验―实践―科训一条龙的研究型学习方法
首先在低年级电类基础课程学习中实施探索性实验，建立了课程实验-工程应用-科学研究的四年一贯制大学生研究实践平台，提出多样化的学生科学训练以及导师制的个性化教研结合学习方法，达到学生在合作研究与探究中获取新知。从基础到专业建有“十一五”“电工电子实验教学”和首批“十二五”“机电类专业”国家级实验教学示范中心，与国际500强等企业建立了26个工程实践中心。学生的创新能力显著提高。
成果的推广应用效果
学生培养质量
该成果以“爱迪生班”为试点、辐射到电气工程大类3个专业，受益学生数已达到2280名，已毕业人数1020名，其中继续深造的学生获得世界排名前100名高校研究生录取率达到20%，实施前少于5%，55%应届就业学生进入国际500强企业工作。本科生在国际顶级期刊IEEE Trans. On Power Electronics、Power System（导师第一、本科生第二）以及第一作者在《中国电机工程学报》《自动化学报》等国内顶级期刊上217篇，其中SCI、EI收录89篇。
学生获得国家专利233项，其中授权发明专利32项，公开发明专利45项，实用新型授权专利129项，获得国际学科竞赛一等奖18人次、二等奖11人次，国内特等奖6人次、一等奖56人次、二等奖35人次。
课程体系与教材独具特色，有良好的示范效应
“电力电子技术”“信号分析与处理”“集成电子技术”等课程入选国家精品资源共享课程。出版了体现电类课程整合的教材73本，其中“十一五”国家级规划教材29本，“十二五”国家级规划教材6本，教材与课件已经被清华大学、上海交通大学、华中科技大学、西安交通大学等国内100多所高校参考使用，部分教材连续使用15年以上，同时也得到包括李衍达、马伟明、韩英铎、严陆光、臧克茂、唐任远6位院士，电气工程及其自动化教指委主任胡敏强教授，电子电气基础课程教指委主任王志功教授，自动化教指委主任周东华教授等35位专家的推荐与好评。
自主开发研究型实验教学内容与设备广泛应用
强化电类课程基础实验的启发式与探究式，研制开发了模块化、关联性的实验设备与组件，并列入由全国实验示范中心电子组牵头编写的“电工电子创新实验”教材，得到推广。此外，相继开发6大类20余种实验教学设备，涵盖电气信息类所有基础课程，通过与教学仪器公司合作，辐射包括清华大学、上海交通大学等350多所院校。
【关键词】轨道交通；钢花管；注浆
一、工程概况
根据岩土工程勘察报告，人民广场站基坑施工中每天涌入基坑的水量为2100m?～6300 m?，车站排水系统采用基坑外设置截水沟，坑内采用明排降水法，明挖基坑临近南明河部分，基岩中裂隙水与南明河有水力联系，基坑开挖时，可能产生大量涌水，为保证基坑开挖安全，在小里程施做钢花管注浆预加固措施。
二、工程地质及水文地质情况
（一）地形地貌
人民广场站地处溶蚀中低山及贵阳溶蚀盆地北侧、黔灵山溶蚀残丘东面和贵阳溶蚀盆地核心地段，贵阳向斜北部扬起端西翼，属于贵阳构造盆地中心区，位于贵阳市主城区核心区内。
（二）岩土分层及特性
根据钻探及地质调查，第四系覆盖层主要为砼、块石层、杂填土和红粘土，局部有粗砂及卵石层，红粘土按塑性状态主要为：硬塑红粘土，其厚度受下伏基岩起伏控制有一定差异。
三、施工方法
1、压力灌浆加固机理
压力灌浆加固即是在软弱层部位埋设注浆管，通过灌浆管向软弱层高压灌注双液浆（水泥―水玻璃），使之对软弱层进行渗透、挤密、切割和最终的胶结作用，形成胶状水泥固结体，达到加固软弱土层、防止透水及坍塌的目的。
2、钢花管的布置
钢花管注浆范围为小里程端头1轴-4轴，车站围护桩采用钻孔灌注桩Φ1000@1400mm，桩间距400mm采用钢花管注浆预加固措施，保证基坑开挖安全，钢花管注浆采用Φ159壁厚10mm的钢管，钻孔间距600mm，终孔直径800mm，每个桩间布置三根钢花管，成等边三角形布设，共施做144根钢花管，每根钢花管入岩长度不小于1m，根据设计图纸计算，钢花管长10.076m（右线）和8.225m（左线）
3、施工技术要求
1）、钢花管材料：钢花管外径采用?159、壁厚10mm的热轧无缝钢管加工制作成，钢管前端呈尖锥状150mm，尾部焊接?10加劲箍，管壁四周每15cm钻4排?20mm注浆孔。
2）、注浆浆液采用水泥―水玻璃双液浆，水泥―水玻璃双液浆水灰比采用1：1，水泥浆：水玻璃液（体积比）采用1：0.6，水玻璃浓度采用40°Be'，施工前需进行注浆试验，根据现场实际情况调整浆液参数。
3）、注浆速率范围为：5～110L/min，施工时可根据现场情况进行调整。
4）、单孔注浆结束标准，以定量定压相结合定量标准：注浆量根据类似地层空隙率，每米注浆量控制在1.0～1.2方，当注浆量达到设计注浆量的1.5～2倍。
5）、钢花管进入岩石层厚度不小于1米。
4、压浆终止标准
本次压浆终止标准为达到下列条件之一：
1）、每延米水泥用量达到设计值的2倍；
2）、压力超过2MPa并继续增高，走浆困难。
四、施工工艺
测放桩位引孔击入Ф159钢花管制备浆液绑设压浆管压浆
1、测放桩位
按设计图纸由测量人员准确放出每一根钢花管的位置，桩间距误差±100mm。
2、引孔
成孔选用地质钻XY-200钻机进行引孔，钻孔直径为200mm，钻孔中采用高压气流清洗孔道，深度达到设计长度后，停止钻进，钻孔偏斜尺寸不应大于总长度的1%。
3、击入钢花管
钢花管采用Ф159无缝钢管加工，壁厚10mm，钢管长度6m，依据钢花管入岩深度及施工蓝图剖面图得出钢花管长10.076m（右线）和8.225m（左线），现场焊接连接钢花管，钢管前端呈尖锥状150mm，尾部焊接?10加劲箍，管壁四周每15cm钻4排?20mm注浆孔，施工前安装注浆堵板及阀门，见钢花管大样图，杆件上制作好出浆孔后沿引孔位置击入地层中。
4、制备浆液
注浆浆液采用水泥―水玻璃双液浆，水泥―水玻璃双液浆水灰比采用1：1，水泥浆：水玻璃液（体积比）采用1：0.6，水玻璃浓度采用40°Be'，施工前需进行注浆试验，根据现场实际情况调整浆液参数，浆液应搅拌均匀，随搅随用，须在浆液达到初凝前用完。
5、绑设压浆管
压浆管采用高压缠丝橡胶压浆管，压浆管的抗压应大于5MPa。压浆接头应保持密闭，不漏浆、泄浆，绑设牢固，不脱落。
6、压浆
采用UB3型压浆泵进行压浆，注浆量根据类似地层空隙率，每米注浆量控制在1.0～1.2方，当注浆量达到设计注浆量的1.5～2倍，压力仍然不上升，可采取调整浆液配比缩短凝胶时间或进行间歇注浆等工艺，压力达到设计终压结束该孔注浆；定压标准：注浆终压暂定为1.0～2.0MPa，注浆过程根据浆液扩散情况并结合注浆量大小对注浆压力终值进行验证，确定合适的注浆终压力。单孔注浆压力达到设计终压并维持10min以上可结束该孔，出现压力急剧上升或压浆管剧烈抖动应立即停止压浆，并迅速打开回浆筏门，避免漏浆、爆管。
压浆顺序：为防止钢花管间相互影响，采用间隔式施工，将没两根围护桩间的3根钢花管编号：1-2、1-2、1-3；2-2、2-2、2-3；……，间隔5根桩施工，施工顺序：1-1、6-1、11-1、15-1、1-2、6-2、11-2、15-2、 1-3、6-3、11-3、15-3……，现场根据实际施工情况，进行具体调整。
五、质量保证措施
1）测量定位：根据数据放孔位，钻孔孔位允许偏差≤50mm，在孔位上插上竹签，并用油漆将孔号标注在框架上，以便施工时记录该孔的准确位置。
2）钢花管入孔：利用钻机吊起钢花管入孔，上端留0.4m管头。为了保护管壁胶带在吊装过程中不被损坏，在套钢丝绳的地方用棉纱或水泥袋包裹，吊装时钢管要匀速下放，避免损坏封眼胶带，如果有损伤或者破洞，要重新封闭好再下管。
3）由于钻孔底部有残渣，为了避免钢花管直接与残渣接触，钢花管底上焊有支架。钢花管底部焊接支架采用钢筋类型为4根Φ10mm单根长度为300mm，并采用双面焊接，焊接长度为50mm，支架总长250mm。焊接过程中不得浇水，焊接完后自然冷却。
4）钢管底盖：由于一次注浆时，水泥浆不能进入钢管内，加工时将最下一节钢花管底部用钢板焊接密封，钢板厚5.0mm钢板中心钻一个Φ22mm的孔，一次注浆的PVC管将从此孔穿过。
5）钢管除锈，用砂纸或钢丝球将钢管表面除锈以提高水泥浆与钢管的粘聚力，除锈也有利于胶带与钢管粘结，防止水泥浆从孔眼冒浆。
6）钢花管在注浆时要保证放在钻孔中心，确保钢花管周围保护层厚度均匀，钢花管在上部要焊接支撑钢筋。钢花管上部支撑钢筋类型为4根Φ20mm，单根长度为340mm，采用双面焊接，与钢花管壁焊接长度为200mm，支撑与地面长度为140mm。焊接过程中不得浇水，焊接完后自然冷却。
7）严格控制浆液配合比，水和水泥必须称量后确定，浆液搅拌混合均匀，保证搅拌时间。
8）注浆过程中，贮浆池注意也要不断搅动浆液，以防沉浆。
9）注浆时切实注意观察注浆泵和孔口压力值的变化及注浆量的变化。
10）严格双液配比和按要求封填孔口，确保封孔质量。
11）要专人观察溢浆、冒浆、串浆和其它异常情况。
探秘人工降雨的魔法
《西游记》里，东海龙王张开龙嘴，顿时乌云翻滚，大雨倾盆。这可不是人工降雨，这是神话。自然的降雨（降雪）是水蒸气受冷凝结而形成的，而真正的人工降雨（降雪）是人们根据一定区域内大气的温度、湿度、云、风等的变化，向云里喷洒制冷剂，让天空中的水蒸气迅速凝结成水滴，使云层中的小水点增多、变大，从而形成降雨或降雪。其实，这项工作就是一项管理天气的工作，气象专家解释说：“我们用一些技术去管理云层间的水，让它发生变化，凝结或者升华。简单地说，就是在云间播种，通过在云层间播撒不同催化剂的方式来收获我们想要的天气。”
看来，要人工降雨必须要在“云间播种”，而制冷催化剂就是降雨所需要的“种子”。我们现在所使用的“种子”一般是碘化银催化剂。碘化银只要受热就会在空气中形成数以亿计的碘化银粒子，它们非常小，成百上千个碘化银粒子聚在一起才有头发丝那么粗。因此，我们才选择它担当人工降雨的重任。
要把碘化银“种子”播撒在云层间，可以使用空中作业和地面作业两种办法。空中作业就是用气象飞机在云中播撒碘化银，气象飞机的好处在于能够更好地掌控云层的变化，把握投放催化剂的最好时机。地面作业就是利用高炮、火箭从地面上发射碘化银炮弹，炮弹在云层中爆炸，碘化银也就播撒到了云层中。碘化银微粒会随气流运动进入云中，在冷云中产生无数个冰晶，然后再借助一定的气象条件，就能使降雨产生或使雨量加大。当然，在云层中播撒“种子”，必须选择云层富含水汽的情况，如果水汽不足，“种子”发不了芽，也就不会形成降水。
原来魔法的奥秘在此啊！你也跃跃欲试？绝对不行，人工降雨必须经过一定的审批程序并由有关部门来实施。
魔法的发现之路
如果从人类影响天气的想法算起，神话传说中的呼风唤雨应该可以说是人工降雨的最初幻想了。把这种幻想付诸实践要从19世纪末说起：1890年，美国国会曾拨款支持科学家利用火炮、火箭和气球在云中进行催云造雨实验；1918年，法国科学家把装满制冷物质的炮弹发射到空中，试图造雨；1921年，美国科学家又用飞机向云层播撒带电物质，设法促使云层碰撞降雨。不过，这些人工造雨的实验最终都以失败而告终。
然而，人类探寻自然奥秘的脚步并不会停止。二战期间，一个偶然的机会促使科学家欧文・兰米尔博士和谢弗尔决心把雨雪形成的原因弄清楚。战后，他们利用一些奇特的装置开始实验。1946年7月的一天，天气异常炎热，由于实验装置出了故障，装有人工云的类似电冰箱的装置里的温度一直降不下来，他们只好用固态二氧化碳（干冰）来降温。当他们把一块干冰放进制冷装置里，奇迹出现了――水蒸气立即变成了许多小冰粒，在冰箱里盘旋飞舞，人工云化为了片片雪花。这一奇特现象令他们兴奋不已，他们商定要在空中试试。于是，1948年11月的一天，天气很冷，谢弗尔驾驶着一架飞机，在云层上方撒下大量干冰。留在地面观察的欧文博士看见雪花纷纷扬扬从天而降，这些雪花落在他脸上，化成了水滴。他们成功实现了用干冰进行人工造雪，将“呼风唤雨”的古老神话变成了现实。人们兴奋地把这一实验称为“给云层播种”。
从此以后，世界很多国家尤其是一些农业大国和缺水的国家纷纷对以增雨、增雪和消除冰雹为主要目的的人工影响天气作业增加投入。
魔法并不能创造天气
人工降雨的魔法也只是根据科学原理，基于自然规律对天气现象的利用而已，人类并不能够违背自然规律创造天气。以人工降雨为代表的人工影响天气技术实际上就是管理天气的工作，它只有在接近自然的、正常的条件时，并且有合适的云来供催化时，催化剂才能起作用。人类不仅不能创造天气，而且连云也创造不出来，在干旱的条件下，大气条件不允许的时候，使用催化剂催化云来降雨也是困难的。所以，魔法并不是万能的，尊重规律、爱护地球才是人类的最大福音。
从远古时代起,能够呼风唤雨就一直是人类社会的梦想。东方龙王的传说、西方宗教的祈祷、美洲的原始祭祀,人类一直为了追求农业的丰收和自然的和谐而努力。直到1946年,美国通用电气公司的科学家文森特•谢福(Vincent Schaefer)与欧文•朗缪尔(Irving Langmuir),因为偶然的原因发明了采用干冰人工降雨的方法,此后他的同事伯纳德•冯内古特(Bernard Vonnegut,小说家柯特•冯内古特的兄弟)又发明了使用碘化银人工降雨的方法。几十年来,人工降雨技术趋于成熟,在云中撒播催化剂实施人工降雨的方法沿用至今,古代祖先耕云播雨的传说成为现实。
激光也能产生凝结核
人工降雨的核心是通过人工播撒催化剂(如碘化银)形成凝结核,促使水蒸气凝结,形成微小的水滴,当水滴足够大的时候形成降水。但不能自然降水的云所能供应的水分较少,人工催化的经济价值有限,而且也需要一定的自然条件。自然降水过程和人工催化过程依然存有很多难于解决的问题,能否采用其他方式形成凝结核呢?瑞士日内瓦大学的杰罗姆•卡斯帕伦(JéromeKasparian)所在的研究小组使用了激光来实现这一目标。
卡斯帕伦和他的小组成员在实验室里向一个湿度很大、温度在-24℃的房间里发射极短的红外激光脉冲。在激光轨迹上可以看到线状云的形成,关掉激光后对这个房间里的空气进行分析,结果显示它内部的浓缩水珠总量增加了将近一半,而云团里的浓缩水总量增加了将近100倍。
该科研小组在秋季集中向60米的柏林上空发射激光脉冲时,虽然用裸眼什么也看不到,但是气象激光雷达利用激光监测大气里的光散射情况,发现当他们发射激光时,空气里的水珠密度和大小都提高了。该科研小组计划采用不同波长的激光器、改变激光光束直径和发散角、不同的激光脉冲时间来获得最佳的激光降雨方案,虽然目前还没有形成真正的激光降雨,科学家相信,未来向天空扫射激光,就能够在一个较广阔的范围内创造凝结物,最终形成大范围的降水。
激光预报降雨已获得成功
也有科学家对此有不同意见,以色列耶路撒冷希伯来大学的大气学家丹尼尔•罗斯菲德表示,在湿度很大温度较低的情况下,这种在实验室进行的试验,在大气里不会产生相同的结果。他说:“进行的这种实验与自然云团没有任何关联。”但卡斯帕伦小组宣称向含有水蒸气的实验装置中发射这种激光,可以马上观察到直径约50微米的水滴形成,这些小水滴还会进一步合并为直径约80微米的大水滴。户外实验也显示,在空气湿度较高的情况下,发射这种激光可以促使空气中水滴的形成。
激光在降雨预报中的应用已经有成功案例,受海洋气候影响的欧洲大陆,传统的方法很难对气候做出准确预报,德国与法国科学家进行合作研究,利用激光测量大气中水蒸气的饱和程度,以对局部地区的降雨做出准确预报。这一原理和激光降雨的原理一样,科学家们首先向空中发射一束高频高能的激光,激光脉冲穿过大气形成独特的凝结核,而后利用另外一束激光对凝结核上聚集水分的情况进行观察,借此测量空气中的水蒸气饱和度,并最终对该地区的降雨做出预报。
关键在秒激光器
不论是利用激光预报降雨还是希望能够实现大面积的激光降雨,其中最关键的是高频的脉冲激光器,这就是近几年出现的飞秒激光器。飞秒激光是人类目前所能获得最短脉冲的技术手段,飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光,持续时间非常短,只有几个飞秒,1飞秒是10-15秒,也就是1/1000万亿秒,它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍。
飞秒激光具有非常高的瞬时功率,可达到百万亿瓦,比目前全世界发电总功率还要多出百倍。它能聚焦到比头发的直径还小的空间区域,使电磁场的强度比原子核对其周围电子的作用力还要高数倍。因此,物质在高强度飞秒激光的作用下会出现非常奇特的现象:气态、液态、固态的物质瞬间变成等离子体,这种等离子体可以辐射出各种波长的射线的激光,离子化过程将改变激光束横截面上电荷的分布。激光穿过大气后这些微粒相互作用、交替变化的过程,使得这些离子化的空气分子在最终达到稳定态后会生成天然的凝结核,促使水蒸气凝结为水滴。
比传统降雨手段更美好
传统的人工降雨需要向云中撒播催化剂,如盐粉、干冰或碘化银等,这些催化剂本身会有一定的环境污染,制作和包装这些催化剂成为适合播撒的状态也需要消耗大量的能源和材料,撒播催化剂的方法有飞机在云中撒播;用高射炮或火箭,将碘化银炮弹射入云中爆炸;在地面燃烧碘化银焰剂等,这些播撒方法需要的设备和耗材都较多,十分不便。
激光降雨改变气体分子状态时间非常短,能够更有效的快速形成降雨所需的凝结核。激光器消耗的能源只有电能,不会产生任何环境污染,而且只需要将激光器机载或是车载,便可以移动到任何需要的地方进行人工降雨。看起来激光降雨是一件挺美好的事情。
实现还有待时日
目前飞秒激光器的价格比较昂贵,激光降雨技术的理论和技术方法也处于探索和试验研究阶段,激光降雨技术的成熟还需要相当长的一段时间。
除了价格因素之外,激光在大气中的传输和如何对大范围的气体分子发生作用是激光降雨面临的两大难题。雨云一般都离地面较远,激光在大气中传输的功率损耗是非常大的,所以如何有效的传输激光,使脉冲激光能量集中于雨云处的气体分子而发生作用,是需要解决的难题之一。
此外激光的光束较细,能量集中,单束激光影响的范围非常小,即使采用激光扫射的方式来发射激光,也和发生降雨需要影响到的空间范围相差巨大,如何使非常小的激光对大范围的大气空间分子发生作用,是又一个技术难题。
【关键词】水土保持；人工模拟降雨装置
1、引言
早在1920 年美国就已开始应用人工模拟降雨方式对坡面产流和土壤侵蚀过程进行试验研究。从50 年代开始， 我国首先应用人工模拟降雨进行入渗试验，最早的国内降雨模拟装置是淮委水文测验室的苏制人工模拟降雨装置，此后，1959年华东水利学院的10m^2放瓦尔达依式降雨装置，1963年黄委会水科所的侧喷式降雨模拟装置依次出现。近年来， 引进和研制了各种类型的人工降雨器并应用于室内与野外试验。人工模拟降雨试验是在径流小区试验的基础上发展起来的。固定小区观测虽是土壤侵蚀定量测定最准确的方法， 但有难以克服的弊病， 径流小区试验依赖于天然降雨。天然降雨是复杂多变的， 尤其在年平均降雨量少且分布不均匀的干旱、半干旱地区， 更易受到气候的影响。因而在短期内不可能进行多项多次观测试验， 积累更多所需资料。基于实验室尺度的研究比坡面尺度的研究具有经济、便捷、可控等优点。因此， 利用模拟降雨装置进行试验已成为水土保持领域不可或缺的一个重要研究手段。模拟降雨装置的应用主要涉及水土保持业、农业及林业等领域的研究。人工模拟降雨装置的主要特点在于：
2.2.2国内降雨模拟装置的发展
我国相关领域的科研人员已经研制出了适于室内与野外各种试验要求和研究目的的人工模拟降雨装置。其中主要有以下几种：
（1）最早应用降雨模拟装置：淮委水文测验室，苏制的人工模拟降雨装置。
（2）1959年，华东水利学院，10m2仿瓦尔达依式降雨装置。
（3）1963年，黄委会水科所，侧喷式降雨模拟装置。
（4）1983年，黄委会西峰水土保持学试验站与陕西机械学院合作研制，活动轻便式降雨模拟装置。
（5）1984年，黑龙江省水土保持科学研究所，PS3—15型移动式人工模拟降雨装置。
最近几年，国内降雨模拟装置的研究不断发展，又先后出现了多种新型的，应用更加广泛的降雨模拟器。比较有代表性的有以下几种：
（1）中科院地理所针头式降雨模拟器
（2）清华大学水利系管网式降雨模拟器
（3）清华大学水利系组合喷头式降雨模拟器
（4）大连理工大学组合喷头式与管网式降雨模拟器
（5）西北水保所及河海大学的降雨模拟大厅
2.3模拟降雨装置的发展趋
（1）根据雨滴发生基本原理搭建的手控、简易的降雨模拟装置仍有其强大的生命力。
（2）智能化、自动化、大型化的降雨模拟大厅很有发展潜力。
3小结
模拟降雨是水土保持试验的重要手段；通过降雨模拟试验，可以缩短试验周期、严格控制试验条件。人工模拟降雨装置主要有喷嘴式、喷洒式（又称管网式） 、悬线式和针头式四种。现代化、自动化的大型人工模拟降雨大厅和手控、简易的降雨模拟装置都在积极地发展。
参考文献：
[1]任树梅，刘洪禄，顾涛.人工模拟降雨技术研究综述[J].中国农村水利水电，2003，3：73-75
[2]王洁，胡少伟，周跃.人工模拟降雨装置在水土保持方面的应用[J].水土保持研究，2005，12（4）：188-191
[3]程飞，徐向舟，高吉惠. 用于土壤侵蚀试验的降雨模拟器研究进展[J]. 中国水土保持科学，2008，6（2）：107-112
作者简介：
朱嘉嘉，男，大连理工大学 化工与环境生命学部2010级 化学工程与工艺专业。
关键词：人工影响天气；气象要素；天气预报；影响
中图分类号：P48 文献标识码：A
1 人工影响天气的概念及其发展
人工影响天气，又称人工控制天气，是指为了达到防止或是减少气象灾害，增雨水、消雾、防霜等目的，在适当的条件下通过利用科技技术对局部地区大气的化学、物理过程进行的人工影响的活动。其基本原理是利用云和物理学降水原理，采用向云中撒播催化剂的办法，从而使某些局部天气现象向着有利于人类生产生活的方向转变的一种科学措施。人工影响天气不仅是在抗旱、防霜、防雹等方面起到重要作用，还在增雨、消弱台风、消雾、暴雨等方面有着巨大潜能。
人工影响天气产生和发展规律和其他的新生事物一样都有着由稚嫩到成熟，由弱到强，有不完善到逐步完善的过程。我国从50年代开始，在大多数省、市、自治区进行了人工防雹、人工消雾、人工防霜、人工降雨等试验。以新疆为例，新疆位于我国西北部，属于典型的温带大陆性干旱气候，其气候特点主要是昼夜温差大、降水量少、气候干燥，所以是我国遭受自然灾害严重的地区之一，特别是干旱和冰雹严重阻碍了新疆农业的发展和进步，据调查显示气象灾害造成新疆农业60%的损失。所以严重的气象灾害是新疆人工影响天气发展较早的主要原因。早在1959年，新疆维吾尔族自治区气象局就开始进行了土炮人工防雹和人工融冰化雪实验作业，1960年成立人工控制天气委员会，1983年成立自治区人工影响天气办公室，多年来在新疆抗旱防雹和改善生态坏境，促进当地经济建设中起到巨大作用。
2 人工影响天气对气象要素的影响
2.1 气象要素的内涵
气象要素是指构成和反映大气现象与大气状态的基本因素。主要包括气温、气压、降水、日照、蒸发等。那么人工影响天气对气象要素究竟有哪些影响呢？下面就来探讨一下。人工影响天气主要是通过改变局部的气温、气压、降水等来实现的。上文说干旱和冰雹是新疆最主要的气候灾害，下面就简单的谈一下人工影响天气如何通过改变气候要素来避免或减轻气候灾害的。
2.2 人工影响天气对气象要素的影响。
2.2.1 人工降雨对气象要素的影响
众所周知，气候干旱就可以进行人工降雨，人工降雨通俗的讲就是让天上的水蒸汽跑到地面上来，人工降雨分为空中作业和地面作业，空中作业是利用飞机向云中播撒催化剂。地面作业是用火箭，高炮从地面上发射，炮弹在云中爆炸，把炮弹中的碘化银燃成烟剂撒在云中。火箭在到达云中高度以后，碘化银剂就开始点燃，随着火箭的飞行，沿途拉烟播撒，这样就能使水蒸汽附着在颗粒上，越来越大，最后形成雨滴。
2.2.2 人工防雹对气象要素的影响
新疆的冬季冰雹是最常出现的气候灾害，严重影响新疆农业发展，所以我国就会使用人工防雹这一技术来避免或者减轻这一灾害。人工防雹这一概念是指对还没有形成冰雹的冰雹云施加一些人为的影响，使云中的冰雹胚胎不能够正常发展，也就是说让其在没变成大冰雹之前就降落到地面。而产生冰雹的条件就是：在云中需要有上下强烈运动的气流，并且这其中蕴涵有大量的水分，只有这样，才有足够的水分使云中小的冰雹胚胎发展成冰雹，并且不断的扩大自己。知道形成冰雹的条件之后，只要设法不让它形成这个条件就能很好的防止。所以 人工防雹的原理就是：要设法减少或切断给小雹胚的水分供应，要想这样就需要向冰雹云中播撒大量的催化剂，以让其产生更多的冰晶，之后迅速形成更多的水滴或冰粒，这样就需要大量的水分，从而造成同雹胚竞争水分的优势，也就抑制了雹块的增长。原理知道后，那么人工防雹的办法就是：要用火箭或高炮将装有碘化银的弹头发射到冰雹云的恰当部位，以爆炸或喷焰的方式来使碘化银扩散开来，或用飞机在冰雹云云层下部播撒碘化银焰剂。通过以上例子就可以清楚的明白人工影响对天气候要素的影响，其主要目的是为人类生产生活服务。
3 人工影响天气对天气预报的影响
3.1 天气预报的内涵
天气预报是指依照最近的天气形势并运用大气的变化规律，对某特定地区在将来一定时期内的天气状况的做出的预测，它是根据对天气图和卫星云图的分析，结合特定地区的地形地貌和气候特点，并根据当地群众的经验且依据气象资料等做出的综合性研究。
3.2 人工影响天气对天气预报的影响
天气预报的预测主要是利用卫星，雷达等设备收集数据，然后运用超级计算机进行分析，再采用一定的计算方法得出短期内的天气走势。所以天气预报一般都会采用分析天气形势和结合局部气象条件相结合的办法。而人工控制天气则会影响天气预报的精确度，如果是用进行过人工影响天气后的气象做记录，慢慢将会影响天气预报的精确度，此外，如果天气预报的是小雨，而经过人工降雨后出现大雨，长期以往势必将会导致民众对天气预报的怀疑。所以这将需要更为先进的人工影响天气的技术，来为人们的生产生活服务。
4 结语
综上所述，随着科学技术的不断发展，相信人工影响天气的技术也会得到长足的发展，这将会为人们预防或减轻各种气象灾害提供更科学而又有效的手段，而且对天气预报的精确度的影响也会相应的减少，这将会大大促进农业的发展，保障人民的生活，为促进经济的发展做出突出的贡献。
参考文献
[1] 陈文配，熊孝峰.对人工局部影响天气的探究[J].现代农业科技，2009（21） .
[2] 康凤琴.人工影响天气展望[J].干旱气象，2010（02）.
天空中像棉絮一样飘浮着的云彩是人们最熟悉不过的自然景象了。那么，哪一朵云会下雨呢？这是关于天气的一个最大的谜题。
众多的科学家（普拉瑟就是其中之一）致力于回答“哪一朵云会下雨”这一个看似简单，实则很难回答的问题。
长期以来，科学家一直认为烟尘和粉尘是水分子的最佳附着微粒。但最新研究发现，天空中充满了各种细菌，而其中一些细菌携带的基因能令它们形成冰晶。
这引起了研究人员极大的兴趣，他们着手对漂浮在天空中的数千种微生物进行研究，在相对较高的温度条件下成核的云滴中究竟含有什么样的奥秘呢？几十年来，科学家们一直都在寻找能够让大气中的云滴在较暖条件下形成冰晶的神秘粒子。
促使冰晶形成的神秘粒子
回到本文开头，普拉瑟在10千米以上的高空发现了碳、氮和磷。我们知道，碳、氮和磷都是构成生命的基本元素，因此它们的存在暗示生命的存在。在普拉瑟的眼中，天空并非没有生命的世界，天空中充满肉眼看不见的生命。
在过去20年中，遗传技术取得了很大进展，帮助研究人员更方便地从云中的成千上万种微生物中找出隐藏其中的少数像丁香假单胞菌这样的成核微生物。美国路易斯安那州立大学的克里斯特纳的实验最终证明，细菌的确能促使水冻结。
对地球生态影响巨大的空中生命
在天空中寻找微生物生命，还有可能让我们重新认识已知的细菌种类。
科学家认为，空中微生物对生态的巨大影响力，使得人类活动与天气和气候之间的密切关系变得更加错综复杂。森林可以通过将细菌和其他有机成分释放到空中，形成局部降雨；沙漠里的灰尘和细菌飘到远处，在与湿润空气相遇碰撞后，甚至可促成千里之外的降雨。这就带来一个新的问题：森林砍伐和荒漠化会对地球气候和环境产生什么样的影响？
研究人员对沙漠沙尘的研究已持续了几十年，他们追踪着它们蜿蜒盘旋在世界各地的轨迹，试图了解其对环境的影响。现在看来，尘埃颗粒只不过是一种载体，隐藏在其中的细菌可能才是对我们星球的气候产生极大影响的掌控者。每年以各种方式进入大气层中的细菌总计多达200万吨，更别说还有5500万吨的真菌孢子和难计其数的藻类，人们之前一直没有注意到它们的存在，但如今科学家们终于意识到，地球大气生态系统是一个生命多样化的系统，高空生态系统对明天的天气或明年的收成有着十分重要的影响。云中存在着一个完整的生态系统，我们对这个生态系统在很大程度上还不了解。
微生物人工降雨的设想
早在40前就有研究者提出，某些“制冰”微生物有可能在云中产生冰晶促成降雨。虽然目前仍不清楚大气中的微生物是否真的能够影响天气，但这并没能阻止一些乐观的科学家进行这方面的研究——将细菌作为一种工具来增加雨雪天气。事实上，这方面的需要十分紧迫。有科学家预计，受全球变暖影响，到2050年，地球上大约1/4的冰川将消失。
关键词：水资源；实时监测；分析
水资源监测就是对水资源实施实时监测工作，提高水资源的保护和管理质量[1]。过去传统的水文监测是对水电工程以及防洪抗旱工作服务。对水资源进行实时动态监测，主要是对地下水资源量，地表水资源量和水分以及水质进行监测。通过对水资源开展实时监测，对所辖地区的水资源现状和分布情况以及水质进行全面的了解，收集大量原始数据，对数据进行合理分析，制定科学的水资源管理计划。实施水资源监测能够及时掌握水资源利用情况，实现对水资源合理调控。
1水资源监测工作的实施
水资源监测工作是水资源保护、防洪抗灾和社会经济建设的基础性工作之一。特别是在每年的防洪抗灾方面，水资源监测工作发挥着不可替代的作用。在全新的历史时期，水资源监测工作和过去传统的水资源监测发生了显著的改变。我国地表水源量逐年锐减，地下水源被过度开发，环境污染日趋严重，如何高效利用现有的水资源是水资源监测工作人员需要重点解决的难题。
1.1地下水源监测
在过去地下水源监测主要依靠人工观测开展，主观因素影响十分大。最近几年，自动观测技术的普及和应用改变了人工观测存在的种种不足。在自动观测技术不断应用的大背景下，必须对自动监测的各个方面进行综合考虑，结合必要要求进行改正。地下水源监测要加强对大型地下水源地、矿山以及地下超采区的监测和测量[2]。
1.2地表水资源水量监测
地表水量检监测按照河道中水量的多少将其划分为3种监测方法：在河道枯水时期开展监测；对渠道的实际流量进行监测；对整个管道的的流量进行监测。第1种监测手段主要是在河道流量最小的时期开展的一种监测工作。最近几年，由于不科学开采，地表水呈现逐年下降的趋势，有些地方的水资源已经到了无水可用的局面。在这样的情况，需要结合实际情况，强化对河道枯水期的流量监测就显得格外重要。在河道枯水期开展监测主要是采用流速计对河道内的流水速度进行测量。在测量过程中如果测量的设备无法正确测量流速还需要借助其他方法开展监测，一般情况下，应用比较广泛的方法主要标记法、稀释法和超声波探测等方法而渠道流量监测方法主要是利用流速计和已选择好的建筑物进行监测。对于渠道中含沙量少，杂质较少的渠道一般采用超声波监测方法进行自动监测。管道流量监测采用超声波流量计和电磁波流量计对水量进行监测。
1.3空中监测
进入21世纪以来，随着现代科学技术不断向前发展，人工降雨、降雪技术不断应用成熟，使得人类能够对高空中的水资源进行利用。在全新的历史时期，在继续做好上述水资源监测工作的基础上，还要重视对空中水资源的监测。要不断加强对空中水资源监测的重视程度，主要加强云层监测和人工降雨监测。通过利用我国的气象卫星、雷达定位系统等技术设备对一个地区的实际降雨量、分布情况和降雨的酸碱度进行全面的监测，对空中水资源分布和质量进行全面的评价。目前，针对人工降雨和降雪，不同研究领域的学者持不同观点，人工降雨这种方式对环境和人类生产生活影响到底如何，可以通过对降雨资源进行监测所得到的各种数据进行分析和研究，从而解决不同研究领域的争议。
2水资源实时监测分析
水源实时监测分析是指由计算机技术和网络技术构成的一个决策系统，其主要作用是在水资源监测的基础上，对特定流域的水源信息进行采集、整理、分析、决策、管理以及远程控制等，利用网络技术和计算机技术方便、快捷、网络化和数字化的功能，给决策者提供一个正确、科学的决策，解决水资源调度、保护和管理等问题。
2.1实时监测
水源实时监测是水资源实时监测分析系统的主要构成，通过对特定水域的水资源进行实时信息监测和信息传输，达到对水资源进行监测分析的目的。水资源实时监测信息包含了地下水资源信息、地表水资源信息、空气水资源信息，系统通过对这些信息进行全面的调整和分析，从而对降雨量、灾情进行预测。
2.2信息管理
水资源实时监测分析系统中的信息管理系统能够对采集来的信息进行接收、传输、处理、预警和分析，通过对信息管理系统进行设置，能够针对不同的分析要求对信息进行处理，做到对信息各个层面进行分析的目的，同时还能够避免信息丢失。
2.3远程控制
在远程控制系统中水资源监控是通过实时监控管理、远程管理控制和监控命令等几个部分共同完成的，这个系统能够有效解决数据信息不能够远程传输的问题，能够实现不同地区水资源信息的交流、共享，对水资源信息传输有着十分重要的意义。在水资源实时监测分析系统中，远程控制系统主要是通过互联网技术、自动化监控技术对水资源信息进行远程监控，保证整个系统能够顺利完成监测任务。
参考文献
[1]武选民,史生胜,黎志恒,郝爱兵,乔文光,余志山,张顺宝.西北黑河下游额济纳盆地地下水系统研究(下)[J].水文地质工程地质,2002(02).
一、教学目标
首先要求学生能够认识CO2的主要化学性质以及物理性质，知道相关的化学反应，让学生知道这种气体的性质能够决定它的用途，使二氧化碳在生产生活中得到了广泛的运用，这样能够提升学生分析、解决实际问题的意识和能力，更好地把握CO2在自然界中的碳循环。
二、教学难点和重点
CO2的性质决定了它的用途以及它在生产、生活中的运用。
三、讲解过程
1.综合叙述
教师要先向学生展示集满CO2气体的集气瓶，向学生讲明CO2是一种非常神奇的气体。向集气瓶里加点水后，集气瓶能够吸住玻璃片，指出它是气体CO2。教师要求学生阅读书中材料，查看空气中的CO2含量，而且它与空气的各成分有着非常稳定的比例。教师可用多媒体向学生展示CO2在自然界中的循环的相关图片。要求学生回顾如何产生以及消耗CO2。在此过程中，让学生认识到最近若干年工业快速发展，空气中的CO2日益增多，产生了温室效应，而且要向学生展示温室效应的危害。教师让学生阅读课本关于CO2的性质概述。首先是它的物理性质：通常状况下是无色、无味的气体，密度大于空气，而且能够溶于水。CO2固体也被叫做干冰，干冰加热易升华，出现“吞云吐雾”现象，可以用作舞台云雾，也能够用来人工降雨以及致冷剂等。
2.二氧化碳在生产汽水中的运用
它能够溶于水，能与水反应，从而用来制作汽水，例如，我们所熟知的可口可乐、百事可乐等里面均含有一定数量的CO2。教师向学生展示“雪碧汽水”，并将汽水瓶盖打开，学生会听到一定的声音，这是其中的二氧化碳从汽水中逸出。二氧化碳溶于水的同时会有极少部分二氧化碳与水反应生成碳酸，所以汽水也叫碳酸型饮料。教师要向学生讲解：通常都会采取加压方式将更多的二氧化碳溶解在汽水中。在打开瓶盖后，瓶内的压力减小，原本溶解在汽水中的二氧化碳气体会从汽水中逸出。在人们喝过汽水以后，通常还会打嗝，说明原本溶解在汽水中的二氧化碳气体逸出来了。这是因为，汽水在进入肚子后，它周围的温度升高，因此会逸出更多的二氧化碳。在这种情况下，要让学生认识到，增大压强或者降低温度可以在水中溶解更多的二氧化碳。在通常情况下，1L水中只能够溶解1L二氧化碳，因此学生要意识到，二氧化碳能溶于水。但是，打开瓶盖压强减小或者汽水喝进肚子温度升高，原本溶解在汽水中的二氧化碳就会从汽水中逸出。
3.干冰在舞台以及人工降雨中的运用
从干冰来看，它在升华的过程中伴随着吸热，假如在舞台上撒干冰后，干冰就会升华吸热，从而使它周围的环境温度降低，出现云雾现象。此外，在人工降雨的过程中，干冰升华，周围温度降低，空气中水蒸气凝结成小水滴，甚至形成降水，这是往天空中撒干冰人工降雨的原理。
4.二氧化碳的不可燃性
可以向烧杯内以阶梯状形式燃烧的蜡烛倒入一定数量的二氧化碳。可以看到蜡烛会逐渐熄灭，能够得到二氧化碳“不能燃烧，不支持燃烧”的性质。此外，二氧化碳的密度大于空气，能够将燃烧物和空气隔绝开来，从而终止火势，它也被形象地称作奇妙的“灭火勇士”。此外，二氧化碳能够参加光合作用，因此也被用来制作肥料等。
从上述材料来看，二氧化碳的性质决定了它的用途，因为它能够在不同温度下以不同形式存在，所以也被广泛地运用在生产、生活中，希望通过这个案例能够让学生更好地把握二氧化碳的性质，更好地掌握相关知识。
