三峡工程风害特征及预防.doc

1 三峡工程风害特征及预防摘要: 对三峡坝区地面平均风和雷雨大风的变化特征进行分析,发现坝区白天盛行偏东偏南风,夜间盛行偏北风, 雷雨大风主要发生在 3~8 月,午后到傍晚集中多发特征显著。研究高空冷平流、低槽类雷雨大风天气系统特征,归纳出雷雨大风的预报指标。指出雷雨大风预报的复杂性,需多途径、多手段作好大风预防服务工作。关键词:雷雨大风气候分析天气预报三峡工程三峡水利枢纽工程位于长江西陵峡中段,属亚热带大陆性季风气候。由于气候多变,地形复杂,坝区除暴雨、雷击等外, 大风是又一多发而又危害严重的灾害性天气。大风预报也成为气象服务中的一个格外突出的项目。自 1992 年起, 三峡坝区已有了风的连续监测资料, 尤其是积累了重要的大风观测资料;三峡近坝区若干气象台站,有 40 多年的监测资料; 2001 年6月1 日多卜勒天气雷达投入业务运行, 2 准确捕获了今年发生在三峡坝区的对流风暴信息, 为三峡工程大风预防提供了重要的技术保障。 1 观测资料说明 资料来源坛子岭气象站,位于坛子岭公园内,观测场海拔高度 206m ,距坝址北端约 1 500m ,资料年限 2000 ~ 2001 年;三峡气象站,位于乐天溪桥头,海拔高度 ,资料年限 1992 ~ 2001 年;秭归、宜昌、兴山建站以来 40 多年资料。 观测方法 KN 、 EL 型风向风速仪,感应部分距下垫面 。观测项目包括各正点前 10 分钟的平均风向风速, 02时、 08时、 14 时、 20 时定时正点前 2 分钟的平均风向风速, 24 小时内任意时刻的瞬时风向风速。 2 平均风的变化规律 风向风速的日变化 3 统计三峡气象站 2、8、 14、 20 时风向频率分布, 可以发现坝区风的日变化规律显著: 夜间 2 时和早晨 8 时盛行偏北风, NNW 、 NW 、 NW N 风向频率占 75%; 而白天盛行偏南、偏东风, 14 时南风分量占 76%, 20 时东风分量占 82%。风速也具有日变化特征:日落以后风速渐小,日出以前风速达到最小, 日出以后风速逐渐加大, 傍晚前后达到最大。 阵风与时段平均风的关系设在 t0 时刻时距为了的平均风速为: 4 (1) 式中为时段平均风速, V 为阵风风速。由于风的阵性和脉动性, 在某一给定时段内所测得的风速随时间的延长而变小。因此在同一时段内,下列不等式总是成立的: 10 分钟平均风速≤2 分钟平均风速≤最大平均风速≤瞬间极大风速根据观测资料统计,在同一时间段内,就平均情况而言,大体上有如下关系: 2 分钟平均风速≈ 10 分钟平均风速 瞬间极大风速≈2 分钟最大平均风速 ≈10 分钟最大平均风速 风速随高度增加风速随高度的增加而加大。其关系式如下: 5 V2=V1(Z2/Z1)p (2) 式中 V2 、 V1 分别为 Z2 、 Z1 高度处的风速。p 为参数, 在平原、河谷、山区 P 值差异较大。由于缺少严格的摩擦层垂直风的观测, 坝区的 P 值难以确切确定, 经验表明, 当发布的风力预报为 4~5 级,指的是近地层风,高空作业区应相应增大两个量级,如永久船闸等处的高架门机应以防 6~ 7 级大风为宜。另外,风具有狭管效应,即风由开阔地带进人狭长区域时,其流动速度要加快,这里不多述。 风向风速年变化三峡坝区 2 分钟风速年平均为 /s, 10 分钟风速年平均为 。统计坛子岭 2000 年逐月 10 分钟平均风速可 6 知,一年中元月风速较大,为 /s ,说明即使有山脉屏障, 冬季风对坝区仍有一定影响。盛夏 7~8 月风速较小, 说明远距太平洋, 受海洋季风的影响远不如同纬度的东部平原明显。4 月和 10 月各有一个高值, 进一步分析发现, 它与气温日较差的峰值相对应, 说明风除了受大范围季风环流影响外,下垫面局地热力属性的差异也有重要影响。 3 雷雨大风的气候特征气象上将瞬间极大风速≥ /s 定为大风。按其性质分为雷雨大风、寒潮大风、台风、龙卷风等。影响三峡工程的大风以雷雨大风为主,因此,这里只研究雷雨大风。 雷雨大风的日变化以邻近的宜昌气象台为代表( 坝区资料年限较短),分析雷雨大风逐时发生频次的规律。以其 33 年大风发生时间的观测资料作出图 1 。图中示出,雷雨大风发生时间集中在下午 2 点到傍晚 7 点,占总次数的 %,其中 16~17 时是显著多发时段。而后半夜到次日上午, 雷雨大风几乎不发生。表明雷雨大风与热力日变化显著相关,有明显的日变化特征。 7 雷雨大风的季节变化三峡近坝区三站( 秭归归州、兴山高阳、宜昌晓溪塔气象站) 有气象记录至 1992