РД 52.04.674-2006 Руководство по искусственному вызыванию осадков для охраны лесов от пожаров

     8.1.6 Водный аэрозоль

8.1.6.1 В качестве реагента для воздействий на облака с целью ИВО может использоваться вода в виде аэрозоля [20, 23]. Аэрозоль представляет собой коллоидную систему, где в газообразной среде взвешены (диспергированы) частички твердых или жидких веществ. Свойства аэрозолей делают экономически выгодным применение технологий с их использованием в самых разнообразных производственных процессах.

8.1.6.2 Для обработки больших площадей лесонасаждений против вредных лесных насекомых и болезней широко применяется авиационное опрыскивание с самолетов. Эти же самолеты можно использовать для ИВО путем засева каплями воды восходящего потока под облаком или при отсутствии восходящих потоков засевом облака с верхней границы. При этом исходят из того, что вводимые частицы (водный аэрозоль) могут расти в облаке за счет тех же факторов, что и облачные капли, т.е. за счет конденсации и коагуляции. Выбор начальных размеров вводимых частиц должен производиться с учетом имеющегося в облаке спектра капель. Вводимые частицы должны иметь размеры, большие, чем - радиус облачных капель, соответствующий максимуму в спектре водности на данной высоте. Типичный размер капель в облаке у нижней границы 5-10 мкм. Вследствие этого за время подъема от уровня образования капель до верхней границы конвективного облака только малая часть облачных капель успевает укрупниться до размера дождевых капель (типичные размеры 500-1000 мкм). Поэтому целесообразно производить засев относительно большими размерами частиц с радиусами , равными 20, 30, 60, 100 мкм.       

8.1.6.3 Количество выпавших осадков, , мм, соответствующее определенным начальным условиям ( и ), определяется численным методом по формуле

,                                                                        (8.1)

где - плотность воды,

- мощность облака, т.е. разность между высотами верхней и нижней границ конвективного облака;

- радиус капли при выпадении ее из облака, мкм;

- количество частиц реагента, приходящегося на 1 см площади облака (концентрация вводимых в облако капель воды);

8.1.6.4 Существует оптимальное количество вводимого реагента, дальнейшее увеличение которого приводит к относительно меньшему увеличению количества осадков.

На рисунке 8.1 видно, что до тех пор, пока увеличение концентрации практически не влияет на рост капель, наблюдается линейная зависимость количества осадков от концентрации вводимых частиц , затем происходит замедление роста при увеличении .

Рис.8.1 - Зависимость количества осадков от концентрации вводимых частиц при различных начальных условиях ( и )

8.1.6.5 Если построить график зависимости на единицу массы реагента от концентрации реагента , можно заметить, что точка соответствует оптимальной концентрации. Результаты вычислений оптимальной концентрации частиц , см, соответствующего ей , мм, и конечного радиуса капель , мкм, в зависимости от условий воздействия (вертикальных токов на нижней границе, мощности облака и размеров вводимых в облако капель воды) приведены в таблицах 8.1 и 8.2.

Таблица 8.1

Таблица 8.2

Из данных таблиц 8.1 и 8.2 следует, что количество осадков , соответствующее оптимальной концентрации, зависит от высоты введения реагента и скорости восходящего потока , м/с, начальный размер частиц мало сказывается на количестве выпадающих осадков.

8.1.6.6 При проведении практических работ целесообразно перейти от оптимальной концентрации частиц к оптимальному количеству реагента , приходящемуся на единицу площади. На рисунке 8.2 показана зависимость от высоты и . Расчет сделан для случая, когда в качестве реагента выбирается вещество с удельным весом =1 г/см. Для реагента с другим удельный весом, значение , снимаемое с рисунка 8.2, умножают на величину .

Рис.8.2 - Зависимость оптимального количества реагента от и .