時間：2024-01-09 14:38:22
導語：在人工降水的原理的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優秀范文，愿這些內容能夠啟發您的創作靈感，引領您探索更多的創作可能。
中圖分類號：P332.1 文獻標識碼：A
1 自動雨量站
自動雨量監測站是用于收集地面降雨信息的自動觀測儀器，它可精確的記錄每分鐘的降水。主要應用于氣象、水文、農業和環保等領域。自動雨量監測站是無人全自動雨量記錄儀器，它可作為無人職守的可移動式自記站使用。儀器的介紹無線自動雨量站由雨量傳感器、傳感器一般是翻斗式、雨量微電腦采集器和無線數傳模塊構成，雨量微電腦采集器顯示雨量，實施自動記錄、歷史數據記錄、數據通訊等功能。全球各個地域地區都可以進行雨量監測。
2 自動站記錄與人工觀測雨量之間的誤差分析
2.1 儀器測量原理
自動站雨量傳感器的原理雨水由承水的裝置匯集到一起，雨水會通過小漏斗以及下端的引流管注入上翻斗，小漏斗一般裝有圓護網，當積水在上翻斗達到額定體積值時，翻斗是有一定標注的，為了便于測量體積，雨水流入計量翻斗，上翻斗就會翻倒，當水量承積到一定的降水時，劑量翻斗就會翻倒，計數翻斗翻動一次干簧關節點瞬間閉合一次，送出一個點鹿島瞳信號，傳輸到數據采集器。日降水量值得到采集和儲存。
2.2 人工觀測方法
人工觀測比較簡單，是每日定時用量杯直接量取雨量筒內的降水量。
2.3 對比分析誤差原因
由人工測量的降水量可以看出，優點是方法簡單易行，比較直接，在定時觀測時間將出水瓶的降水倒入雨量杯中讀取數值即可，但人為固然存在著誤差，如讀數誤差、測量誤差、測量過程中的操作誤差，所選取的時間并不能代表一天24h的平均量，降雨所分布的時間肯定是不均勻的，所選的時間段即使特別具有代表性，也存在著誤差，而且這種誤差必不可少。這樣避免了人為的操作，因為雨量傳感器每時每刻都會對降水量進行測量，分辨率高。但即使再高端的儀器也有出問題的情況，有時也會出現意外情況，如果阻礙了水的進出水管道不順暢，上下翻斗翻轉不靈敏，信號在干簧管中慢發或少發，均會影響降水量的計量準確性，造成系統性誤差，從而導致雨量測量的誤差。
3 具體誤差的分析
3.1 觀測時間不同
人工每日定時觀測降水，天氣炎熱時，每次當降水停止后都要及時進行觀測。當遇到陰雨天氣時，不能及時的觀測降水的情況，而且夏天氣溫又高，空氣干燥，雨水降落時就會緩慢的蒸發，導致雨水測量值偏小。自動站的雨水數據采集是正點的，人工觀測比自動站觀測提前了7min。如在早晨的降水強度大，所以日降水量的差異更明顯，這種時間差不屬于造成自動觀測雨量和人工觀測雨量的偏差，可在誤差分析的原因中，這是客觀存在的，即使系統誤差可以在一定數值的范圍內，但是造成的偏差不容忽視。根據相關的規范規定，由于天氣原因，自動站的降水量是不可能每天都準確測量的。
3.2 自動雨量傳感器的自身原因
雨量傳感器是翻斗翻動產生的脈沖信號而得出的雨量測量數據。翻斗翻動的次數、快慢都是影響降水量測量的重要因素。夏日是雨水豐富的季節，當雨水量大時，我們都學過慣性，正是慣性只與物體的質量有關系，與其速度、大小均無關，同樣翻斗是有慣性的，正是因為慣性才會導致翻斗翻轉的速度變快。而當翻斗翻轉次數多，雨量的測量值就會偏大，當降水強度小時，翻斗翻動的速度就會減緩一些，因為雨量小時，翻斗會聚集相對多一些的水分，反轉的速度次數都會慢，造成雨水測量值偏小。降水強度大雨量差值大，雨量強度減弱。如果測量的儀器安裝不好，也是導致測量降雨量有偏差的一個原因。
3.3 自然因素造成的差異
我國南北方的氣候有著較大的差異，在北方的4月份和10月份容易出現雨夾雪的天氣，在7、8月份有冰雹的天氣，9月份還會出現連續陰雨夾帶著冰粒的天氣。值得注意的是其濾網、小圓護網、漏斗、引流管和翻斗及一些盛水引水裝置的通道容易阻塞，造成觀測記錄完全不準確或缺測，如雨夾雪又轉變成雪的過程中，測量值延后的現象也時有發生。在這種特殊的情況下只能啟動人工觀測降水，由此可見，儀器在惡劣天氣的條件下罷工時，需要人工觀測降水與之配合。
3.4 定期維護而造成的測量差異
儀器應該至少每月定期檢查1次，定期清除過濾網上的塵埃等臟物，特別注意的是一定要保證節流管的暢通，在少雨或無雨的季節，可以把承接降水的裝置蓋上蓋子，但在雨季來臨時馬上打開。過濾用具小圓護網網眼很細，如不及時地維修和來不及維護，灰塵易積聚在盛水裝置的周圍，造成堵塞。同時，不定期的檢查和維護儀器會使雨量的測量失真，上翻斗、下翻斗和干簧管都有可能造成損壞，承接的濾網更有可能被砸壞，若不及時地更換或修補，雨量站測量結果的誤差還會更大。
3.5 外界因素的影響
風會影響雨量的測量。在安置雨量器時是選擇高出地平面的位置，以便更容易收集降水。承水器口四周若沒有安裝標準雨量器防濺雨柵格，由于風的繞溜作用導致雨量器筒口上方出現上升氣流，致使降水量偏低，產生誤差。在不穩定的天氣下，當風速較大、風向變化快時，雨量器上方的氣流擾動時雨滴落入筒口不均勻，由此產生誤差。
4 結語
關鍵詞：自動觀測；人工觀測；過程雨量；差異分析
中圖分類號：S161.6 文獻標識碼：A 文章編號：1004-8421（2012）07-885-01
十堰市氣象局于2006年裝備了自動氣象觀測站，從2008年正式運行至今，積累了大量寶貴的氣象各要素資料，在此通過對壓、溫、濕、風、降水等要素的自動站與人工氣象站的觀測數據對比分析，反映出各要素不同的觀測方式二者之間存在一定的差異，其中自動站降水量比人工觀測降水量偏大明顯。筆者就對該站2011年自動站與人工站觀測的降水資料進行統計對比，并分析兩者差異的原因，以便為更好地使用自動站資料提供建議和依據。
1、降水量觀測差值比較
從2011年汛期（5～8月）各類降水日數中選出具有代表性的幾次降水過程的自動站和人工觀測降水量資料進行對比分析：
從表1中看出，自動站與人工站觀測存在差值，這個差值均為負值，人工觀測比自動站觀測降水量平均少1.0mm，且過程降水量越小，差值越小，過程降水量越大，差值就越大。
2、原因分析
2.1 觀測時間的不同步 自動站采集器采集降水量的時間為正點即60’，這個時間是非常精確的，而人工觀測的降水量時間一般在正點前50’～52’，時間相差近10min，即使同一個人在允許的時間誤差范圍內，2次觀測數據也不可能完全相同，一次降水過程，每次定時觀測數值相差較大，但降水總量卻差別不大，就是因為時間不同步造成的。
解決方法：在人工觀測降水量時，盡量靠近正點觀測，爭取和自動站數據采集器的時間非常接近。
2.2 人為的讀數誤差 自動站記錄的降水量是一個自動的連續的過程，沒有人為的讀數誤差，而人工站由于在02：00、08：00、14：00、20：00的發報需要，必需要多次量取過去6h定時降水量，這樣就容易出現誤差，而且在每次量取，還存在視線誤差，若在量取時不細心，未把儲水瓶的水倒干凈，則會有更大誤差。
解決方法：觀測液體降水時最好換取儲水瓶，將水倒入量杯，要倒干凈。將量杯保持垂直，使人的視線與水面齊平，以水凹面為準。這所有的操作都要求觀測員在量取降水量過程中要細心操作，準確讀數，盡量減小人為誤差。
2.3 儀器的原因 雨量傳感器的結構由承水器、上翻斗、計量翻斗、計數翻斗等組成。其工作過程是雨水由承水口匯集，進人上翻斗，上翻斗的作用是使降水量近似于計量翻斗計量，計量翻斗轉動一次為O.1min降水量，隨著雨水由計量翻斗倒入計數翻斗。在計數翻斗中部裝有一塊小磁鋼，磁鋼的上面裝有干簧開關，計數翻斗翻轉時，與其相關的磁鋼對干簧管掃描1次，干簧管磁化而瞬間閉合1次。這樣降水量每次達到0.1mm時，就送出1個脈沖信號，采集器存儲0.1mm的降水量。自動站雨量的測量原理是由雨量傳感器感應雨量的大小轉化為干簧管輸出的開關信號，經采集器處理后進人計算機。由以上傳感器結構和測量原理可知，降水量的測量是通過翻斗的翻動產生電信號得出，設計中翻斗每翻轉1次，定義為O.1mm的降水量。如：降水量為10mm，計量翻斗應翻轉100次。當計數等于100次時，雨量測量中的降水量為10mm，雨量測量的計量值準確；若計量翻斗的翻轉次數大于或小于100次時，則表示降水量大于10mm或小于10mm，雨量的計量值有誤差。這說明計量翻斗翻轉次數的多少影響著雨量測量系統計量準確度。而影響計量翻斗轉動次數快慢的是雨量傳感器中的計量翻斗的基點定位螺釘間的距離?；c定位調節的準確與否，影響著降水量的計量準確性。從而導致雨量測量的誤差。
對基點定位引入的測量誤差，一般具有系統誤差的特點。雨量測量誤差持續偏大或偏小，但非異常偏大或偏小。這是雨量傳感器產生誤差的主要原因，也是人工與自動站的降水量有誤差的主要原因。
解決方法：旋動計量翻斗的2個定位螺釘。旋動前，先擰松鎖緊螺帽，將1個定位螺釘旋動1圈，其差值改變為3%左右；若兩個定位螺釘都向外或都向內旋轉一圈，其差值變動量為6%左右。
例1：當誤差值=（儀器自身排水量-計數值）÷儀器自身排水量×100%是-2%時，說明雨量測量系統的測量比實際降水量大，翻斗翻轉次數過多，2個基點定位螺釘間距過小。處理這種因素產生的誤差，具體做法：將其中的一個定位螺釘往外旋動2/3圈，使兩個基點定位螺釘的間距調大，使翻斗翻轉次數減少即可。
例2：當誤差值=（儀器自身排水量-計數值）÷儀器自身排水量×100%是+6%時，說明雨量測量系統的測量比實際降水量小，翻斗翻轉次數過少，兩個基點定位螺釘間距過大。處理這種因素產生的誤差，具體做法：將其中的2個定位螺釘往里旋轉1圈，使2個基點定位螺釘的間距調小，使翻斗翻轉次數增加即可。為使調節位置準確，在松開定位螺帽前，要在定位螺釘上做位置記號，調節好后，擰緊鎖緊螺帽。
針對這種現狀，將人工影響天氣作為畜牧業發展的重要手段。人工影響天氣是指為了減少氣象災害、抗旱、防霜、防雹的目的而采用的科學技術，其基本原理是利用云和物理學降水原理來實現的，通過向云中散播催化劑，使局部地區的天氣現象向人類生產生活的方向轉變。因此，采用人工影響天氣的方式對促進畜牧業的發展具有十分重要的意義。通過對內蒙古地區采用人工影響天氣對畜牧業的影響進行試驗分析，在內蒙古錫林郭勒盟牧區普遍開展人工增雨、人工防雹增雨等措施，分別于2010年、2011年、2012年、2013年進行人工影響天氣試驗，共計作業點10處。如表1所示，表示未實施人工作業和實施人工作業后部分地區的降水量分布，通過表中可以看出，與未實施人工作業的常年值比較，實施人工作業后，每年部分地區的降水量都明顯增高了許多，因此，人工影響天氣對降水量的分布有重要影響。
為了有效掌握內蒙古地區人工影響天氣對草原草地生產力的影響狀況，每年組織相關技術人員對草原草地生產力的狀況進行調查分析，以3S技術輔助調查，對草原植被恢復狀況進行實時監測，如表2所示。通過每年對山地草甸產草量和山地草原草產量進行分析比較，發現草原產草量的平均高度都有較為明顯的提高，其中，2013年的草原產草量增產較為顯著，與2010年同期同類產草量相比，內蒙古錫林郭勒盟牧區每46.33hm2增產32kg，增產35.1%。由此可知，通過進行人工影響天氣試驗，草原生成量得到了顯著提升，人工影響天氣對畜牧業的影響主要體現在以下幾個方面：經濟效益，對內蒙古錫林郭勒盟牧區進行人工影響天氣試驗，通過計量統計，發現內蒙古錫林郭勒盟牧區每年可增產鮮草3500萬kg，若每千克按0.3元計算，該試驗區每年增產值為1050萬元，因此，人工影響天氣試驗所獲得的經濟效益比較客觀，既可以改善牧區的生產條件，也可以提升牧區的抗災能力，同時也可以提高仔畜的繁殖成活率；社會效益，提高了牧民的環境保護意識，通過優化資源配置和科學合理利用草原生態系統，維持生態系統平衡，推動了畜牧業的發展效益，同時也增進了民族間的團結；生態效益，通過進行人工影響天氣試驗，為了有效防止草原退化、沙化現象的發生，通過人工增雨、防雹等措施使草地保持水土、防固沙能力及遏制草地退化，人工影響天氣對減少自然災害、優化牧區生態環境及生態環境的整體改善具有十分重要的意義?？偟膩碚f，人工影響天氣，既促進了牧區經濟效益和社會效益的提升，也改善了牧區的生態環境。
2結束語
關鍵詞 人工影響天氣催化劑；催化原理；催化性能；應用
中圖分類號 P48 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）09-0227-01
人工影響天氣是在觀測基礎上確定作業假設，選擇合適的催化劑，并在適當的時機以合適劑量投放到作業對象指定位置，從而實現增雨（雪）、防雹、消霧等目的。由于自然云降水的多變性和復雜性，使作業條件、作業技術方法及作業效果檢測等成為人們面臨的重大難題。因此，研究催化劑在人工影響天氣中的作用是非常必要的。
1 催化劑的作用機理
1.1 冰核及其作用
冰核是冷云作業的基礎，通常來說，大氣中冰核很少。冰核具體的活化方式是由冰核本身的特性、環境條件和具體過程共同決定的。在自然冷云或混合云中某些區域存在過冷水，冰晶又不太多，降水效率就不高。如果在這些區域引入人工冰核，形成冰晶，由于貝吉龍效應，冰晶可以很快變大，降落融化后能夠加速水滴的增長過程，從而形成降水。另外，對流云含水量大，容易形成大冰雹，如果增加人工冰核的量，使過冷水分散到各個粒子上，往往可以減小冰雹的直徑，從而減輕或杜絕冰雹的危害。
1.2 云凝結核及其作用
因為在形成云霧過程中，大氣中水汽過飽和度比較低，只有少數半徑較大、吸濕性較強的微粒才能起到凝結核作用，所以云凝結核一般是吸濕性大核或巨核。
在暖云中，如果云滴尺寸太小且大小均勻，凝結增長的直徑變化緩慢，甚至在云的生命期內都不能長成降水粒子；如果云滴大小不均勻，則可通過隨機碰并產生較大的云滴。因此，如果在云中引入適量的吸濕性大核，就有可能加速一些大云滴的形成，激發碰并增長過程，加速云―水轉化，利于降水的發展。此外，一些冰雹胚胎由大云滴凍結而成，說明云凝結核也能夠影響到冷云過程。
2 催化劑的分類與作用
2.1 吸濕性大核
很多暖云，特別是大陸性暖云，吸濕性巨核極少，作用很小，常因大滴不足而不能形成有效降水。向云中噴入大滴或播撒吸濕性大核以及表面活性物質，直接或間接增加大滴數目，便能夠提高降水效率。常用的暖云催化劑有食鹽（NaCl）、氯化鈣（CaCl2）、硝酸銨（NH4NO3）、尿素（NH2CONH2）等。這些吸濕劑能在相對濕度低于100%的情況下吸收水汽并凝結形成液滴，增長率與液滴中吸濕劑的濃度有關，濃度越大，增長越快。其來源豐富、價格便宜，其中食鹽和氯化鈣對金屬材料具有腐蝕性，劑量較大時對農作物也有損害；而硝酸銨、尿素無腐蝕性和毒性，還具有一定肥效，可用于催化暖云和暖霧，研究表明，當二者與水按質量9∶1比例混合（三者質量比為5.14∶3.86∶1.00）時，比二者各自單獨使用效果要好。
2.2 人工冰核
人工冰核常采用異質核化的方法，即選取和冰晶結構相似的物質作為冰核，從而達到提高成冰閾值的目的，主要有碘化銀、碘化鉛、硫化銅等。碘化銀（AgI）的結構為六方晶型，與冰晶的晶格非常相似，具有優良的成冰性能以及成冰閾溫低、成核率高等優點。因其制品可以工業化生產，儲存、運輸和分散方便而被廣泛應用。
AgI的制作方法主要有燃燒法、爆炸法2種。其中，燃燒法又分為直接燃燒、溶液燃燒和焰劑燃燒3種。最簡單的直接燃燒是將AgI置于坩堝中，用電爐加熱至1 000 ℃以上，其蒸氣在空氣中冷卻而凝成AgI微粒。溶液燃燒法是把AgI溶于加入增溶劑的丙酮溶液中，經攪拌完全溶化后，噴射至火焰中燃燒，或噴入以丙烷或汽油為燃料的燃燒爐中一起燃燒（丙酮溶液燃燒溫度可達900～1 000 ℃）。該方法燃燒緩慢、單爐發生率小，但成核率最高。焰劑燃燒法主要由AgI或其化合物、氧化劑、燃燒劑和粘合劑的混合物壓制或澆注制成，點燃后可產生大量AgI人工冰核氣溶膠，成核率居中[1]。
爆炸法是將AgI粉末壓制成型，然后填充于炮彈或火箭頭部的TNT炸藥或紅磷、氯酸鉀混合物之中，采用引信發射至云內爆炸。爆炸法目前應用在人工增雨、防雹“三七”高炮炮彈上，其爆炸后產生碘化銀氣溶膠。該方法單位時間內輸出率大，但其成核率偏低。
2.3 制冷劑
致冷劑投入空氣或過冷云后急速升華，吸收大量潛熱，使周圍空氣迅速冷卻，水汽隨之達到高度過飽和狀態。貼近致冷劑的薄層空氣溫度可低于-40 ℃，通過自然冰核的活化和同質核化能夠形成大量冰晶胚胎，并在過飽和空氣里凝華長大成冰晶。致冷劑可以在較高負溫區播撒形成冰晶，和成冰閾溫較低的人工冰核碘化銀相比具有一定優勢。
常用的制冷劑有干冰、液氮等，實踐與試驗表明，其成核率分別為1011～1013個/g和1012～1013個/g。干冰是二氧化碳的固態形式，在常壓下只要高于-78.5 ℃會迅速升華為氣體，汽化潛熱為2.74×105 J/kg。通常情況下，將其粉碎成直徑為1 cm的顆粒，儲藏于冷藏瓶，再用飛機在云層上部噴灑，一般要求云頂溫度≤-7 ℃，用量100～1 000 g/km。液氮是氮氣的液態形式，汽化潛熱量為9.96×104 J/kg。試驗表明，皮膚接觸液氮可致凍傷，主要被用作飛機作業，盛裝液氮的罐體符合要求的噴孔直徑為0.8 mm、容器內壓差是0.5×105 Pa。由于液氮播入后氣化很快，對較深厚的云（霧）層不能夠充分有效地催化。干冰、液氮形成的二氧化碳和氮氣是空氣的組成部分，對環境和人體都不會產生影響[2-4]。
3 結語
人工影響天氣催化劑和催化工具的不斷改進，大大提高了人工增雨的作I水平和成效。但是，催化劑的實際作業效果評估、不同天氣系統中各種催化劑的最佳播撒位置及最佳用量還有待進一步探究。因此，開發研制新型高效的催化劑、催化作業工具及其優化播撒方法是提高人工影響天氣作業成效的關鍵。
4 參考文獻
[1] 張景紅，金德鎮，江中浩，等.納米碘化銀在人工影響天氣的應用研究Ⅲ.表征實驗研究[J].氣候與環境研究，2012，17（6）：678-682.
[2] 安{文.人工增雨（雪）所用催化劑對環境和人體健康的影響[J].人才資源開發，2014，20（4）：112-114.
關鍵詞 蒸發傳感器；工作原理；維護；異常處理
中圖分類號 P414.8 文獻標識碼 B 文章編號 1007-5739（2016）23-0232-01
在氣象學中蒸發量是指在一定時間間隔內，蒸發器中蒸發水層的深度，通常以毫米為單位，常用的蒸發器有小型蒸發器以及E-601B型蒸發器[1]。近幾年來，氣象科技水平不斷提高，測量儀器自動化程度不斷提高，蒸發傳感器選用超聲蒸發傳感器，運行穩定，測量數據準確，能滿足觀測業務需求。
1 WUSH-TV2型超聲波蒸發傳感器的工作原理
WUSH-TV2型蒸發器借助于超聲測距原理實現高精度的蒸發量測量，通過超聲波傳感器對測量前后的水面高度差進行測量，并轉化成電信號，并結合溫度校正功能，實現蒸發量的精準檢測。WUSH-TV2型超聲波蒸發傳感器的分辨率為0.1 mm，其誤差為±1.5%，測距范圍在0～100 mm之間。該傳感器可以連續測量水面蒸發的情況，并自動計算出1 d內每小時的蒸發量情況，當遇到降水導致日蒸發出現負值時，將按照“0.0”蒸發量處理[2]。
2 WUSH-TV2型超聲波蒸發傳感器的日常維護
（1）用水的具體要求。為了盡量保證蒸發器測量數據的準確性，在蒸發器用水方面盡量選用當地自然水體，如江水、河水或湖水，如取用自然水獲取有困難，用清潔的飲用水也可以。無論使用何種水源，都應當確保水質清潔無雜物，表面無青苔、小蟲等漂浮雜物。通常情況下，每個月換1次水即可，換水時務必將蒸發桶清洗干凈，且換用水體盡量和原水體水質情況保持一致。
（2）為了防止冬季結冰期對蒸發器造成凍裂損害，應當在結冰期停止觀測，并將儀器內的水全部排凈。
（3）在汛期前后進行滲水情況檢查，并進行水位的合理調節。在調節水位高度時，應當保證測量桶水位刻度線與蒸發桶的溢流口下沿基本保持持平，或者前者高于后者5 mm以內。如果蒸發桶內的水位接近其溢流口時，或即將高于不銹鋼測量桶高水位刻度時，應及時將水移出；如果蒸發桶內水位過低（以溢流口向下10 cm為標準）則應及時加水補充[3]。通常情況下，應當確保蒸發桶內的水面與水圈內的水面基本持平。
3 WUSH-TV2型超聲波蒸發傳感器使用中出現的問題
3.1 正常維護時出現監測值缺失
在正常設備維護時，如操作不當則會出現監測值缺失問題。具體案例：6月15日上午進行蒸發桶清洗操作，出現10：00―11：00的數據缺失問題，其原因在于在正常維護時，未進入維護模式，致使設備在維護過程中仍然進行蒸發數據監測，從而造成數據缺失。正確的處理方法：在進行正常設備維護時，事先將采集器設置為維護模式，待維護完畢過后，再將其設置為工作狀態。
3.2 蒸發桶清洗后，蒸發監測值偏離正常值，出現偏小數據
具體案例：6月23日10：00進行蒸發桶清洗操作后，11：00―20：00的數據明顯小于正常值。經過現場排查及分析，發現問題出于連通管內存在氣泡，導致監測值不準。具體應對措施：先將采集器的模式設置為維護模式，通過測量桶加水方式使連通管內氣泡排出后，再將采集器設置回正常工作狀態。
3.3 強降水引發的蒸發量偏大
7月18日9：00―10：00降水強度較大，9：00為21.6 mm，10：00為18.3 mm，對應時次蒸發9：00為2.4 mm，10：00為2.8 mm。由于強降雨天氣環境下，空氣濕度非常大，蒸發量幾乎為0，應當按照“0.0”處理。處理方法：當水位即將高于不銹鋼測量桶高水位刻度線時，通過人工方式將水移出，并在系統中手動修改監測結果為“0.0”[4]。
3.4 清潔維護雨量傳感器造成的蒸發量異常
6月27日9：15―9：32清潔維護雨量傳感器，10：00蒸發量錯誤。排查分析，發現是由于清潔過程中未將雨量信號線斷開，采集器將其作為降水量進行監測計算，導致監測結果出現嚴重偏差。處理方法：清潔維護雨量傳感器時斷開雨量信號線。
4 WUSH-TV2型超聲波蒸發傳感器異常時數據處理
在不同的情形下，應當對異常數據區別對待處理。如某時次數據異常，在其前后2 h數據正常情況下，可通過內插法求得，并不影響當日蒸發量正常統計；如果其前后2 h的數據也異常，此時如有人工測試數據，則可選用當時段的人工測試結果作為監測數據，如果沒有人工監測數據，則該時次的數據按照缺測處理。
5 結語
蒸發量與輻射、風向、風速、溫濕度有很大的關系，但超聲波蒸發傳感器和測量筒放入小百葉箱中，減少了溫度及風對蒸發傳感器的影響，使得測量數據更穩定可靠。
6 參考文獻
[1] 中國氣象局.地面氣象觀測規范[M].北京：氣象出版社，2003：64-67.
[2] 胡玉峰.自動氣象站原理與測量方法[M].北京：氣象出版社，2004：40-41.
（1.新疆石河子烏蘭烏蘇農業氣象試驗站，新疆 石河子 832000；2.新疆哈密氣象局）
摘要：通過對CAWS600自動氣象站AG1 - 1型超聲波蒸發傳感器和DZZ4型新型氣象站WUSH - TV2型蒸發傳感器的對比，結果表明，WUSH -
TV2蒸發傳感器抗干擾能力較強，人工干預少，但水位上升時影響時日蒸發量，需進一步改進。
關鍵詞 ：AG1 - 1型；WUSH - TV2型；蒸發傳感器
蒸發是水分循環的主要組成部分之一。蒸發資料對于農田水利建設、鹽業生產尤其是對水庫的設計與管理十分重要。氣象站自動測定蒸發水面（含結冰時）蒸發量的儀器主要是AG1 - 1型超聲波蒸發傳感器和WUSH - TV2型蒸發傳感器，本文對這兩種蒸發傳感器進行對比分析，旨在揭示不同蒸發傳感器的性能特點。
1 AG1 - 1型超聲波蒸發傳感器
CAWS600自動氣象站主要采用AG1 - 1型超聲波蒸發傳感器。2003 年1 月起基于E601B 型蒸發器的AG1-1 型蒸發傳感器在基準氣候站正式投入業務運行，用于測量非結冰期間的水面蒸發量。該傳感器投入業務運行以來以比較精確、穩定、故障率低，贏得廣大業務人員的認可，但實踐證明，在惡劣天氣條件（如強風雨）下容易出現野值和缺測。
1.1 工作原理
AG1 - 1型超聲波蒸發傳感器主要由超聲波傳感器和不銹鋼圓筒架組成，不銹鋼圓筒架直接架設在原E601B 型蒸發器內，高精度超聲波探頭安裝在圓筒頂端，依據超聲測距的原理，對蒸發水面進行連續測量，轉換成電信號輸出[1]。
1.2 累計蒸發量計算程序設計
對于定時數據，正點獲得一次蒸發水位，減去前一時次正點水位得到本時次蒸發量，計算時蒸發量。若差值為負則按0 mm 蒸發量處理，日蒸發量由各時蒸發量累加求得。有降水時，程序主動考慮同時段降水對蒸發的影響，時蒸發量由正點獲得的蒸發水位值減去前一時次正點的水位值和時降水量求得。 2 WUSH - TV2 新型蒸發傳感器
2.1 工作原理
WUSH - TV2 型超聲波蒸發傳感器是目前氣象部門廣泛使用的AG1 - 1 型超聲波蒸發傳感器的改進型。通過改善測量環境從而較大幅度地提高了測量精度，其核心部分都是超聲波蒸發傳感器。與AG1 - 1 型蒸發傳感器相比，增加了凈水桶、連接管、防護罩等附屬部分，避免在E601B 型蒸發器內直接架設不銹鋼圓筒支架，在E601B 型蒸發桶的中部利用連接管將靜水桶與蒸發桶連接起來，通過靜水桶水面的變化反映蒸發桶內蒸發水面的變化情況。
2.2 累計蒸發量計算程序設計
通過分鐘水位值的變化，系統自動判斷是否降雨，降雨期間的蒸發量按0 mm 處理，時蒸發量由分鐘水位變化值求得，日蒸發量由時蒸發量累加求得。
3 兩種蒸發傳感器性能對比
3.1 測量結果對比分析
抽取2013 年4 ~ 8月的蒸發測量值對比分析,如表1所示。
從表1對比分析可知，AG1 - 1 型蒸發傳感器較WUSH - TV2蒸發傳感器累計蒸發量偏大，在降水大的時段內，相差更大。
3.2 大風、降水天氣下蒸發量的對比
抽取烏蘭烏蘇站2013年7月30日資料，1時06分出現大風，并伴有強降水，蒸發量對比見表2。
對比分析可知， 在晴朗的天氣條件下，AG1 - 1 型與WUSH - TV 蒸發傳感器測量值極接近。但在惡劣天氣條件下，AG1 - 1 型蒸發傳感短時間內水面波動明顯，導致各時段累計值相差較大。 WUSH - TV2通過測量靜水桶內的水位間接測量蒸發桶水面的變化，這樣水面波動明顯減小，靜水桶采用了和蒸發桶同樣的半埋式結構，盡量保證了靜水桶和蒸發桶中水溫一致，使傳感器在惡劣的室外條件下可靠地工作。
3.3 主要技術指標對比分析
蒸發傳感器的主要技術指標，見表3。
對比發現，各類蒸發傳感器主要技術指標差別不大，都能滿足《地面氣象觀測規范》有關技術要求。
4 小結
（1）WUSH - TV2蒸發傳感器同AG1 - 1 型E601B 型蒸發傳感器相比，由于測量環境、程序設計等方面的改進，抗干擾能力明顯增強，人工干預減少，這為全天候自動獲得精確的蒸發數據提供了有利的技術保障；（2）WUSH - TV2蒸發傳感器分鐘蒸發量的程序設計，會引起水位上升的降水期間的蒸發量按0 mm 處理，這對于長時間、連續的降水期間的蒸發測量是不合適的，有待進一步改進。
【關鍵詞】基坑；降水；計算機控制；動力載波通訊
城市中深基坑工程常處于密集的既有建筑物.道路橋梁.地下管線.地鐵隧道或人防工程的近旁，雖屬臨時性工程，但其技術復雜性卻遠大于永久性的基礎結構或上部結構，稍有不慎，不僅將危及基坑本身安全，而且會殃及臨近的建（構）筑物.道路橋梁和各種地下設施，造成巨大損失。因此，深基坑的設計，在設計時也應進行方案比較，設計出既安全可靠，又具有相對合理造價的深基坑。
一、基坑降水的作用
1.有效防止基坑坡面和基底的滲水，使基坑在開挖期間保持干燥狀態，從而有利于機械化施工；
2.增加基坑邊坡的穩定性和基坑底板的穩定性，防止邊坡上或基底土層的流失。這是因為基坑開挖至地下水以下時，周圍的地下水向坑內滲流，從而產生滲透力，對邊坡和基底產生了不利影響。降低基坑周圍地下水位至開挖面以下時，不僅保持了基底的干燥，而且消除了滲透力的影響，防止流沙的產生，從而增加了邊坡和基底的穩定性；
3.減少土體含量，有效提高物理力學性能指標，減少支護體系的變形，提高土體固節強度，增加土中有效應力。對于放坡開挖而言可提高邊坡的穩定性；對于支護開挖可增加被動區土抗力，減少主動區土體側壓力，從而提高支護體系的穩定度和強度保證，減少支護體系的變形。降低地下水位，減少土體含水量，提高土體固結程度，減少土中孔隙水壓力，增加土中有效應力。
4.保護降水基坑周圍環境，如保護周邊建筑物和地下管道等的安全。
二、傳統基坑降水的控制方法
傳統基坑降水系統的組成；系統由潛水泵，水位控制器、交流接觸器、空氣開關等設備組成，潛水泵一般采用1.5～2.2KW，三相380V，水位控制器采用強電控制方式，由中間繼電器和探測水位的導線組成，導線插入井中，遇到水導通，接通中間繼電器的控制回路，中間繼電器吸合，控制交流接觸器啟動潛水泵工作，水位下降后，中間繼電器斷開，使交流接觸器斷開，潛水泵停止工作。
傳統基坑降水的控制方法的弊病是顯而易見的，沒有事故報警系統，潛水泵故障、開關故障致使水泵停止工作不容易被發現，不能實時地監測各個降水井的水位，檢查降水井工作狀態只能靠人工巡井，靠人來發現故障，而巡井人員每天只能巡井幾次（人的責任心），夜間則無法巡井，這樣就給降水系統的可靠性帶來許多問題，有時還會出現工程事故。
三、計算機控制基坑降水的控制方法
計算機控制基坑降水系統的組成；計算機控制基坑降水系統由電子水位傳感器、現場控制器和管理計算機、打印機等組成。
電子水位傳感器：
電子水位傳感器是一種壓電器件，測量深度為0～10m，傳感器根據水中的壓力與空氣中的壓力差把液位高度變換成壓力差，再把壓力差轉換成微弱的電信號，該微弱的電信號經放大器放大后送A/D變換器，單片機接收到數字信號后進行相應的處理。本系統采用的傳感器對精度要求的不是很高，這主要是考慮系統成本的問題。
現場控制器：
現場控制器是以單片機系統為核心（見圖1），由單片機電路、與電子水位傳感器接口電路、A/D變換電路，與管理計算機通訊接口電路、與潛水泵連接的驅動電路和雙向可控硅開關電路組成?，F場控制器可以獨立工作，負責根據水位傳感器的信號控制潛水泵的起停，也可以接受管理計算機的指令，向管理計算機傳送潛水泵的工作狀態和水位高度等信息。
管理計算機：
管理計算機負責與現場控制器通訊，接收現場控制器發來的潛水泵的工作狀態，為現場控制器發送指令，設置控制參數，根據各井水位情況分析地下的水分布，統計各降水井故障情況、維修記錄、打印報表等工作，對降水井進行實時監測和控制。
圖1 現場控制器原理圖
四、現場控制器的功能設置
現場控制器為每個降水井配置一個，既可以獨立控制潛水泵的起停，也可接受管理計算機的指令來控制潛水泵，現場控制器的主要功能為：
1、將水位傳感器的電訊號轉換為數字訊號，并計算出降水井的水位高度值。
2、根據水位高度控制潛水泵的起停。
3、根據潛水泵的工作電流及電壓，監測潛水泵的工作狀態。
4、與管理計算機通訊，報送水位高度及各項工作狀態。
五、管理計算機軟件功能設置
管理計算機控制著所有現場控制器的運行，他的主要功能為：
1、為現場控制器發送初始參數設置，為降水井編號。
2、發送巡查指令，檢查各降水井的工作狀態，并保存到數據庫中。
3、報警功能，發現降水井工作狀態異常，可發出報警信號，并給出出現異常的降水井的編號或在屏幕上顯示出報警井的位置、作出故障分析。
4、根據各井水位高度情況繪制現場水位分布圖，供施工參考。
5、強制降水井啟動或停止工作。
6、對所有降水井巡回監測檢查。
7、為每一個降水井建立運行檔案數據庫，記錄運行狀態，工作時間，故障時間，維修情況，故障原因等數據。
8、對上述情況打印報表，作為施工記錄。
六、管理計算機與現場控制器的通訊方式
目前作為控制總線可分為有線與無線兩種，有線通訊有485總線、CAN總線等，無線方式有GPS、ZigBee等方式，還有介于兩種通訊方式之間的動力載波通訊，本方案就是采用這種通訊方式。
動力載波通訊是利用現有的動力線做通訊信號的載體，不用再設通訊線路，這種通訊方式安全可靠，安裝方便，特別適合建筑工地的場合。管理計算機可以安裝在任何地方，只要現場控制器和管理計算機共用一個變壓器，就可實現它們之間的通訊，由于本文主要介紹計算機控制基坑降水技術的應用，對于動力載波的實現方法和原理在此就不過多的闡述了。
七、計算機控制基坑降水技術的優勢
關鍵詞：自動氣象站；異常數據；處理
中圖分類號：P415.1+2 文獻標識碼：A
1 關于DZZ4自動氣象站的概述
DZZ4新型自動氣象觀測站在傳統自動氣象站的基礎上，由傳感器、采集器、網絡、供電系統和計算機終端等構成，全自動監測數據可精確到每一分鐘，采用先進的電子信息自動化技術成果，具有高精準性、全自動化、易維修擴展等特點。能夠實時采集濕度、降水、蒸發、輻射、溫度、氣壓、風向、風速、地溫等氣象要素，觀測精度、儀器性能以及抗干擾能力等均比過去有較大程度提高。拓展了原有自動氣象站工作監控功能，實現了對氣象站各要素觸發器與電源系統等關鍵環節工作的實時監控，并且能夠自動診斷故障，很大程度上減輕了觀測員的工作量。
2 自動氣象站不正常數據的判斷與界定標準
氣象觀測規范針對異常記錄的判斷、處理方法做了一些簡單的說明，但是在實際記錄過程中，應該依據以下幾個標準進行異常數據界定：數據反常且互相矛盾；不清楚原因且無法解釋的數據記錄；數據不正常但又無法否定的記錄；數據不能通過軟件審核的記錄；違反氣象規律、氣象原理的數據記錄。一旦出現氣象記錄不正常數據，就必須及時查明原因，找出氣象站設備故障，處理好不正常數據，全面提高氣象數據的準確性。
3 自動氣象站不正常數據的處理
當自動氣象站數據出現混亂、缺少，或者出現傳感器故障，氣象分析軟件出現漏洞，這就需要對不正常記錄進行修改、內插、人工補測代替等人工處理，盡力保證數據的連續性與完整性。
3.1 溫度、濕度數據異常處理
如果遇見大風暴雨天氣，極易造成傳感器與電源接口浸水，可能會出現整點溫度、濕度數據不正常，一般情況下需要補測；出現數據異常時，基本站只有在規定定時編制氣象測報的2：00、8：00、14：00、20：00，基準站24h，應當采用人工觀測方法進行補測。當出現溫度正常、濕度數據不正常的情況下，對于整點十分鐘前后的數據缺測，可以采用人工觀測到的干濕球數據進行訂正，也可以用同時段內的觀測數據進行補測。
3.2 降水量數據不正常處理
降水量觀測一般出現滯后性，降水停止后由于儀器自身摩擦性等原因出現降水記錄。假如數據記錄在降水停止后的2h內，應該把數據記錄累計到降水開始停止的時間段內，超過2h的記錄應該刪除，不做累計，保證觀測值的真實性。在日常觀測工作中，要保證人工觀測雨量筒的正常運行，一旦自動站出現故障，可以進行人工補測，避免日降水量的缺測。若分鐘內降雨量觀測值短缺，可以采取同時段降雨量平均值進行補測，實現數據記錄的連續性，要注明數據來源方法，替代后的數據要基本符合實際情況。
3.3 自動站極值異常的處理方法
當某個時極值有異常時，可能會影響到日極值的選取，則會將該時極值作為缺測現象處理。如果采用其他觀測值或者人工觀測數據的日極值進行分析，并且能夠推測出該日日極值不在該時段內，要從其他正常數據記錄中選?。患偃缭谠摱螘r間內，應該從人工觀測數據記錄中選取該日日極值。氣象自動站記錄大部分缺測時，則應該利用現有的數據分析軟件，依據自動觀測記錄與人工補測數據記錄進行分析、判斷，使用截面數據回歸預測或者逐步分析預測方法，保證補測數據的真實性與準確性。當出現自動站數據缺測問題時，應該從RTD文件中補救，然后再查找、分析B文件、Z文件，確認是否真的缺測，最后依據上述方法與步驟進行相關補測。
3.4 數據文件備份，保證文件的完整性
一般情況下，B文件和原始數據收集文件備份是為了保證數據的可追溯性、安全性。避免計算機等儲存設備出現故障或者記錄數據的意外丟失而導致的數據不完整，備份文件起到替換、補遺作用，保證觀測數據的完整、準確、連續。針對每天自動上傳的觀測數據資料要及時的保存，建立相應的文件保存，應用移動磁盤或者其他備份軟件進行備份，對于每月的總體數據要進行刻錄光盤保存，避免原始數據的損壞或者流失，保證原始數據文件的完整和安全。
3.5 惡劣天氣或者預審人員大意造成的數據異常處理方法
自動氣象站記錄的數據眾多，而溫度濕度降水氣壓等數據之間又有著相互的影響，當出現數據不正常時，要考慮到是否是反常天氣造成的結果，特別是惡劣天氣容易造成儀器觀測功能失效，起不到準確記錄的作用。預審人員要仔細、嚴格的進行數據檢查，一旦發現異常數據。必須立即啟動人工觀測應急措施，及時進行軟件人工卸載，保證故障之前數據的完整。預審人員必須確保采集器與傳感器的正常運行，做好氣象監測工作，繪制各氣象數據分析曲線圖，找出各要素之間的關系，清晰明了地發現曲線圖異常狀況，保證數據可靠、完整。
4 結語
綜上所述，針對海西州烏蘭縣氣象局DZZ4自動氣象站運行中出現的不正常數據現象，必須要提高對異常數據處理的能力。要將氣象軟件設計與人工預審有效的結合起來，通過觀測記錄，不斷積累觀測經驗，掌握不正常數據處理方法，只有這樣才能保證數據的準確、可靠。同時要重點檢查觀測報表容易丟失的部分，關注自動氣象站無法預審的氣象要素，把握相關性較差的氣象內容，及時進行記錄數據備份儲存，確保數據記錄客觀、完整，全面提高氣象觀測的科學性、準確性。
參考文獻
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經過對全市幾個公園內的景觀水體調查研究發現，導致景觀水水質惡化的原因有很多?？傮w上可分以下幾種：
1.1、景觀水的水源水質較差。一般景觀水的水源主要來自三個方面：降水、地表水、中水。大部分日常補充水量以降水匯集為主，而四周匯集的降水把地表很多污染物都溶解在內，使得景觀水源先天質量較差。
1.2、周圍污染源對其污染。景觀水體污染物主要來源于四周小區內居民日常生活所排放生活污水、生活垃圾、建筑垃圾及其滲濾液、漂物和施工塵土等。尤其是生活污水中含有大的有機污染物及氮、磷等植物營養物，植物營養物進入天然水體后將惡化水體水質，加速水體的富營養化過程，影響水面的利用。
1.3、水池防滲處理破壞景觀水生態系統。目大部分的人工湖由于考慮到防滲等問題，湖底多為硬質底。對于需要泥土才能生長的水生植物而言，其種植、生長都會有諸多限制。很多水域由于防滲層鋪設質量不過關，造成人工湖水流失過快，或管理過程中補水不及時。水生植物因干涸而生長不良甚至枯死，既沒有發揮凈水作用又破壞觀景效果。
1.4、游客人為的破壞。游客的一些行為，也是導致水質惡化的原因之一。比如向水中丟棄垃圾；為了垂釣，向水體撒過多的魚餌，這些多余的魚餌也會造成水體的污染，這些種種行為都會嚴重地污染景觀水。
1.5、設計的不合理。由于在水景設計與考慮不周，人工湖中經常會出現死角，而死角中的水由于缺乏流動，水質往往最容易惡化。各種污染物將會沉積在死角，并慢慢地污染整個人工湖，死角成人工湖的一個內部污染深，因此，在一個人湖中如果死角越多，水質惡化得越快。
1.6、地下水的污染。隨著工農業的不斷發展，越來越多的污染(如氮、磷、重金屬離子等等)滲入了地下，污染了地下水。如今我國地下水的污染已相當普遍而嚴重。而大部分的景觀水又是與地下水相通的，因此導致景觀水的變質也是顯而易見的。
2、景觀水體污染預防的方法
要保持景觀水體的清潔，使之達到規定的景觀娛樂用水水質標要求，必須對可能造成該水體污染的上述污染物的污染源嚴加控制，具體主要建議措施如下：
2.1、加大政府投入，建好城市污水設施。充分利用現在國家環保的新形勢，多方面籌集資金，規劃建設好城市污水處理廠和雨污分離管道，使景觀周圍的污水經過處理達到景觀水質量標準后再排入；對前10分鐘的降水也要納入污水處理廠處理，這樣能有效的遏制地面沉積物對景觀水的污染。
2.2、加強執法。管好周圍污染源。保證水體四周區域內小區、飯店等污染源產生的生活污水必須排入城市下水道系統，進城市污水處理廠處理，不能直排入景觀水體；在有些水體四周下水道系統還不完善，與現有市政下水道系統沒有連接的情況下，周邊污染源必須設立獨立污水處理站對其污水進行處理，要求改道外排。也應嚴禁在湖周圍附近堆放生活或建筑垃圾。以免垃圾飄浮物經風吹到湖體水面或垃圾滲濾液直接流入湖體，對湖體水質造成不同程度的污染2.3、做好調度，保證地表徑流水質質量。地表徑流雨水含有較多有機物和無機塵土，尤其降雨前十分鐘地表徑流水中污染物含量更高，應排入城市雨水管道排除。不能直接排入景觀水體，若直接排入景觀水體會造成淤積或水體不同程度的污染。
2.4、加強管理，設專人管理水面環境。必須設專人對水面漂浮物及時清除。諸如雜草樹葉等腐植物不及時清除，長期浮于水面不但影響水體的自然復氧功能，而且沉于湖底腐爛變質后會引起水質變臭；同時管理垂釣人員，制止過多投放魚餌。
2.5、湖體邊坡應做毛石或預制混凝土塊護砌。防止邊坡土被水浪沖刷，影響水體感官指標。
3、污染景觀水體治理的方法
3.1、物理方法
景觀水體凈化的物理方法有機械過濾、疏浚底泥、水位調節、高壓放電、超聲波等方法，這些方法效果明顯，但不易普及，難以大規模實施。過去常用的有疏浚底泥和水位調節兩個方法，疏浚底泥是為了抑制泥中氮、磷的釋放而污染水體。定期補水是為了稀釋污染物濃度，其主要機理為稀釋作用，其并不改變污染物的性質，但可為進一步的凈化作用創造條件，如降低有害物質的濃度，使水體其它凈化過程尤其是生物凈化過程能夠恢復正常。定期補充水的處理方法對于較小水面的景觀水體來說是一種行之有效的方法。在經濟上可行，也達到預期的效果。
3.2、化學方法
對于湖泊、河道等緩流水體，由于氮、磷等植物營養物的大量排入已經發生富營養化引起水質變臭時，可以采用直接向水中投加化學藥劑的方法殺死藻類。然后通過自然沉淀后，清除淤泥層即可達到防止水體富營養化的目的。殺藻常用的藥劑有硫酸銅和漂白粉。
3.3、生態凈化法
3.3.1水生植物系統凈化。水生植物技術以生態學原理為指導，將生態系統結構與功能應用于水質凈化，充分利用自然凈化與水生植物系統中各類水生生物間功能上相輔相成的協同作用來凈化水質，利用生物間的相克作用修飾水質，利用食物鏈關系有效的回收和利用資源取得水質凈化和資源化、景觀效果等結合效益。但需要控制水生植物的種植密度。以防過度繁殖，適得其反。
3.3.2水生動物凈化。魚是水生食物鏈的最高級。在水體內利用藻類為浮游生物的食物，浮游生物又供作魚類的餌料。使之成為菌－藻類－浮游生物－魚的生態系統。在景觀水體內宜于放養的品種應以花鰱、白鰱為主，并配以鳙、草、鯉、羅非魚等。因此，作為景觀水體適量養魚是一種很好的方法，既有凈化水質的作用，同時又能很好的發揮水體的垂釣功能。
3.3.3曝氣充氧。曝氣主要是向水中補充氧氣，以保證水生生物生命活動及微生物氧化分解有機物所需的氧量，同時攪拌水體達到水體循環的目的。采用曝氣的方法給封閉水體充氧在一定程度上可以防止因藻類大量繁殖而導致的魚類死亡，對維持水體生態平衡起到一定的作用。曝氣的方法只能延緩水體富營養化的發生，但不能從根本上解決水體富營養化。