江苏省输电线路设计风速误差分析及订正.pdf 5页

勘测设计岩士工·勘测江苏省输电线路设计风速误差⋯分析．及订正咄Ⅱ啵嗍珊唧唧町-江苏省输电线路设计风速误差分析及订正巫黎明，许遐祯，张洋，王佳f1．江苏省电力设计院，江苏南京2l1102；2．江苏省气候中心，江苏南京21lOOO)摘要：本文通过对最大风速受平台观测的影响、城市化发展影响、杨树林生长影响等方面进行研究，提出了最大风速平台影响订正、城市化影响订正、杨树林影响订正的计算方法，为最大风速受环境影响研究出了一套完整的订正方法，减小了江苏省输电线路设计风速误差。关键词：最大风速：设计风速；影响；订正。中图分类号：P49文献标志码：B文章编号：167I-9913(2010)05—0027—05AnalysisandCorrectionontheDesignWindSpeedBiasofJiangsuElectricPowerTransmissionLineWULi—ming，XUXia—zhen，ZHANGYang-yang‘，WANGJia(1．JiangsuElectricPowerDesignInstitute，Nanjing211102，China；2．JiangsuClimateCenter,Nanjing211000，China)Abstract：Accordingtotheresearchonthebiasofthemaximumwind，resultingfromthechangeoftheobservingplatformheight，thedevelopmentofthecityandthegrowthofthePoplars，themethodsofcorrectingthebiasisproposed，SOastoprovidecomprehensivemethodsfortheresearchonthebiasofthemaximumwindinresultoftheenvironmentchange，andreducethebiasofthedesignwindspeedoftheelectricitypowertransmissionlineinJiangSuprovince．Keywords：inaximumwindspeed；designwindspeed；correct；influenctingfactor．近10年来，由于城市化发展迅猛、防护林一些气象专家过去的研究主要是利用平均大面积生长等原因改变了江苏省各气象站周围风速资料，定量分析环境变化对地面风速的影环境，使气象站观测的风速值逐年变小，而输响，最大风速受环境变化影响研究较少。然而电线路铁塔大部分位于旷野，环境变化对铁塔输电线路设计风速的确定主要是依据气象站长抗风影响较小。如果采用受环境影响的风速来期观测的最大风速系列资料，因此本文将应用计算输电线路的设计风速，往往导致设计风速江苏省40个基本气象台站的年最大风速系列观偏低，给线路工程的安全带了隐患。因此，如测资料，对全省最大风速受环境变化影响进行何去除气象站观测的风速受环境变化的影响，研究，为去除最大风速受环境变化影响提出了客观评估输电线路设计风速已成为急待解决的一套完整的订正方法，利用订正后的最大风速问题。资料重新计算江苏省输电线路设计风速，减小收稿日期：2010—0901作者简介：巫黎明(1962—0，江苏句容人，高级工程师。2010年1O月第5期一一、-／’ 了设计风速的误差。因此，必须对现有风速系列资料进行订正，使其更接近旷野风速，减小误差，然后计算各站点设1资料来源及处理计风速，满足线路设计风速的取值。根据江苏省电网建设的空间分布，重点3设计风速误差订正考虑电网倒杆、倒塔及断线频发地区，选用江苏省40个常规气象站10min自记、2min定时3．1订正方法年最大风速资料作为基础资料，资料时段取建根据江苏省现有各气象站观测场的不同情站一2007年。由于江苏省各常规站10min自记最况，将订正过程归纳如图2。大风速观测多起始于上世纪70年代，为了保证各台站大风记录序列完整性，各站自建站一2007年年最大风速序列取10min自记最大风速，若当年无10min自记最大风速观测，取2min定时年最大风速。2设计风速误差分析2．1气象站周围环境变化由于江苏省近10年城市化突飞猛进的高速化发展以及苏北大范围杨树林(防护林)的生长，改变了气象站周边的环境，有些站被迫将测风仪由地面搬迁到屋顶平台上。在江苏省除去近两年搬迁的气象站观测场外，其余观测场都受图2设计风速流程图到环境影响。从图2中可以看出，我们根据目前使用的2．2环境变化对最大风速的影响“电力工程气象勘测技术规程”中规定的方法城市化发展及杨树林的生长，增加了观测计算设计风速时，主要是对原始系列进行时次站周围地面粗糙度，从而导致了江苏省几乎所订正、高度订正f指数订正)、迁站订正，也就有气象站观测站f沿海岸线站点除9t-)年最大风是考虑因测风仪器的种类不同与位置不同的初速系列逐年减小。最大风速系列折线图见图1。步订正，没有考虑环境影响的订正。而只进行从图1可以看出，年最大风速系列在1985年后逐初步订正的最大风速系列资料不能代表旷野最渐减小，已经不能代表当地区域的最大风速情大风速值，那么风速仪架设平台上订正关系如．。何?苏北防护林生长、城市化发展对风速的影响如何订正?通过这些订正措施后的计算结果如何，以下将逐一研究探讨。3．1．1平台影响订正图1南京最大风速系列囤(城市化影响)根据调查了解，造成这种原因主要是由于此外，《建筑结构荷载规范》GB50009—观测场受到环境影响，而将测风仪架设在房屋2001附表D．4中对应江苏省18个气象站有风压顶部的平台上来观测风速的，其高度换算不符值，其中有15个站在我院工程设计中计算过，这合指数规律。据此，风速订正主要与屋顶平台15个气象站50年一遇计算风速均比规范中50年一高度、风速仪离开平台的高度有关，根据分析遇风压值换算的风速小，已经产生系统偏差，最研究，认为采用二元回归方程来模拟研究比较大偏小20．3％，平均偏小8．9％，具体资料见表3。合适，具体步骤如表1：28．2010~gl0,Ej第5期 甘蜩¨：八-_L表2平台订正研究步骤表v：相临站地面10m高处观测的风速V：平建盘I台测风速：H：风速仪距、俞高度H2：平I，10t方y=V／VIO=a+bH2+cHl+A台距地高度：¨、：随机误差a、b、C为待定系数+嘻+c喜=吝采用淮河以北地区、江淮地区、苏南地区多最小二乘法计算参数aH¨+嘻+c喜．=喜站同台时已观有测1资O分料钟来计自算记风参速数观测资料与加密站a、b、c。n艺Ⅳ+6∑．。+cⅣ=y一：i-l_EII—l1淮北Y=3．096—0．219XI{1—0077×H2±0．18结果江淮Y随机误差△：±013～±018m／s，满足要=O．397．0．022XH1．0087×H2±0．13求。I苏南Y=。O851十O067xH1+O132×H2±0．】4检验F检验订正值通过F检验，显著性水平>95％后系列的均值差来订正，对中间影响有变化的3．1．2杨树林影响订正5年采用均值差渐变来订正。我们对苏北防护由于每个气象站周围的防护林密度、高林地区多个常规气象站最大风速进行1983年以度、范围都难以准确统计，因此不能采用回归前、1988年后10年分段均值统计，发现各站风速法来解决，经过深入研究，采用方差分析法来衰减均值在2．1～2．4m／s之间，平均为2．3m／s。本订正。次计算结果与文献[1]、[2]、[3]中分析的结果比根据调查，江苏省大范围杨树林是在l983较符合(见表2)。图3为兴化气象站最大风速订正年～1985年完成的，经过5年的生长，防护林已过程线。经长到10m以上，因此防护林对风速影响起变化作用的主要就是5年，杨树林长成后对风速的影响达到一个新的平衡。基于以上事实，我们采用影响前最大风速系列均值与影响达到平衡图3兴化气象站最大风速订正过程线表3计算结果与气象界的研究结果对比表朱延、周广防护林体系i态气象川扳社风涧模拟试效益及边界层物验法，结合大面积林劂化后，增)Ji1F垫面的平均机糙度，使气流受到额外阻碍，胜、盒吕杰理特Hi)l：究l77一l84野外观测平均风速廓线在很大范内发生改变，平均风速降低20。：右程德昌、“三北”防护林气象出版社观测风速对顾建新体系对中尺度气209连片防护林造成平均风速降低2O％左右候影响的研究—2l5比分析法林网无林区对比，、均风速降低_厂1l至17％不等，年均降低约周学尔、董晓防护林体系l域南京林、【k人学学报观测风速列l5；仃¨1期降低约l6％，兀叶期降低约l3。林刚浅水面无林l敏、宜德旺性气候盍f【J嘲也探讨1995，19(4)，80—84比分析法相比，平均风速降低12至21不等，年均降低约17．fi-,f_期降低约l8，尢叶‘期降低约15％本次研究方差分析法风速受防护林影响订正值在12．6％~21．3％之间，平均增加17．3％。在合理范围内3．1．3城市化影响订正系列分析，在不受环境影响的情况下，最大风速系列的均一性(一致性)比较好(见图4)，其最大由于城市化发展各地区不一致，而且每个风速样本符合正态分布，其均方差能反映系列波城市的发展都是不断变化的，而且各年变化的范动情况。据此可以推断：江苏省大风是随机发生围、幅度都不一样，到现在还没有停止，因此城市化发展对气象站观测风速的影响规律无法寻的，各气象站观测到的最大风速系列属于随机系找，难以建立数学模型或回归方程来解决。列，在不受环境影响的情况下，最大风速系列符根据西连岛、燕尾港两个海边站最大风速合正态分布。因此采用方差分析法来订正。20IO：[~-IO,EJ第5期。29 其中：=／1i=l图10西连岛最大风速系列图(不受环境影响)原理：根据《概率论与数理统计》中对方差(均方差、标准差)的定义为“表示随机变量取式中：。为订正后的最大风速；为实测风值关于均值的偏离程度”，它反映系列的离散速；int为取整函数。程度。由于城市化发展影响改变了最大风速系上式中主要是对最大风速偏离均值的列的均一性或一致性，使其均值与方差都发生程度进行订正，．5r主要是对最大风速的波动变化，我们通过对最大风速系列不同时段的均进行订正。当最大风速影响系列很短、i系列值与方差的研究来订正风速系列，使订正后的不具有统计意义时，S：、／27i不计算，其值取风速系列满足均一性检验。零。采用本法订正的风速系列均通过均一性例如：某气象站在没有受城市化影响前检验，满足要求。图l1为南京站风速订正过的最大风速系列资料()计算出均值(。)和方差程线。。)，然后对受影响的年份将其最大风速减去前段均值，就形成了一个新系列i)，再计算新系列的均值()和方差()，采用下式来订正：=+图l1南京站城市化影响订正-l≤t3．2订正结果分析int+o-5))根据《建筑结构荷载规范》GB50009—2001附表D．4中所列的江苏省15个台站50年一遇一t+o-5)风压值换算成相应风速与本次订正前、后系列计算结果对比见表3。表4规范中风压换算风速值与订正前后计算值对比寰单位：m／s-_一r—⋯⋯⋯⋯’⋯⋯l⋯⋯⋯⋯⋯～⋯l⋯-⋯⋯⋯⋯。。⋯⋯⋯一⋯⋯～⋯⋯_常州站20．825．7256～l8．8o．4O4东山站24．027．327．2～110．40．4东台站21-227-325．6～I7．26．6高邮站24．526825．6—4．34．74．7淮安站23．526．5256823535溧阳站24．625．125．6—3．9—20—2．O连云港28l28．630．06．34747吕泗站22．829．428．6～20-32．82．8南京站22．125-225．6～l3．71．61．6南通台25．527．427．1—5．91．11．1射阳24627．825．63．98．6泰州23．825．125．6—7．02．0—2．O无锡24．526．727．299一l81．8盱眙23．527．824．O一2．115．8r镇江25625．5256O．0040．4『误差绝对值的均值8．93．72．130．2olo~10N第5期 砷日¨：八__l_‘=Ⅳ●^■^■●岩L·勘测江苏省输电线路设计风速误差分析及订正啷船嬲嘧-衄蜘删从表3可以看出，订正系列系列计算值除东至2007年的风速资料，通过回归分析法、方差台站、射阳站、盱眙站三个站外的计算值与风压分析法、对比分析法等多种方法的分析研究，图换算值的相对误差的绝对值均小于5％，所有提出了最大风速平台影响订正、城市化影响订站相对误差的绝对值平均数为3．7％，其中有6个正、杨树林影响订正的计算方法，为最大风速台站计算值比风压图换算值小、其余台站都大。受环境影响提出了一套完整的订正方法。另外，从全国风压图可以看到，江苏省在(3)采用该订正方法订正前、后的风速系列常州、泰州、高邮、淮安风压值均为0．4kN／m，资料计算的50年一遇设计风速与建筑结构荷载其换算风速为25．6m／s，而东台位置明显东移、规范中对应站风压换算的风速对比：避免了系靠近盐城，盐城的风压值为0．45kN／m，换算统偏差；其相对误差绝对值的平均值由8．9％降风速值为27．2m／s，与本次东台计算值基本一低到2．1％；单站最大相对误差由一20．3％降低到致；射阳站位置临海，其风压应该比盐城大，±4．7％。可风压图上射阳还是与常州、泰州、高邮、淮(4)本次研究的订正方法通过了由国家气安风压值相同，不符合江苏省从东向西风速梯候中心副主任罗勇为专家组长的专家组评审，度分布规律，明显不合理。盱眙站当时没有考评审结论为：成果具有理论意义和创新性，有虑洪泽湖风速有增大的影响订正，风压图结果重要的应用价值，对输电线路设计具有指导作用，对相关标准修编具有参考意义，在同类研偏小，如果编制规范时采用洪泽站计算洪泽湖周边风压f洪泽站计算值为27．2m／s)，则成果究中整体达到国内领先水平。更合理。据此可见，本次采用订正风速计算的(5)建议在现行的《电力工程气象勘测技术规程》中增加最大风速受环境影响的订正方法。东台站、射阳站、盱眙站的50年一遇风速是正确的。如果不计东台站、射阳站、盱眙站三个参考文献：站，相对误差的绝对值平均数为2．1％。[1】朱延曜，等．防护林体系生态效益及边界层物理特4结语征研究[M】．北京：气象出版社，1992．[2】程德昌，顾建新．“三北“防护林体系对中尺度气(1)根据对江苏省所有气象站最大风速系列候影响的研究[M]．北京：气象出版社，1992．资料的分析及现场调查，江苏省除西连岛、燕[3]周学东，等．防护林体系区域性气候效应地探讨．尾港两个气象观测站最大风速系列没有受环境南京林业大学学报，1995，19(4)．[4】GB50009-2001，建筑结构荷载规范[S】．影响外，其余气象站由于城市化发展与苏北防【5】周淑贞，余碧霞．上海城市对风速的影响【J]．华东护林的生长而改变了气象站观测站周围环境的师范大学学报(自然科学版)，1988，(6)．事实，出现了风速衰减现象，因此需要订正。[6]彭珍，胡非．北京城市化进程对边界层风场结构影(2)本次研究利用江苏省40个气象站从建站响的研究[J1]．地球物理学报，2006，(11)．。、，，信j墓10月19日，在上海世博会联合国馆，“中国自愿碳减排标准，，理事会理事长程天权教授宣布，《中国自愿碳减排标准》正式发布。这是中国参照国际规则自主研发的首个完整的自愿碳减排标准体系。通过《中国自愿碳减排标准》审定与核查的碳减排量将具有国际权威性，为国内外市场所认可。《中国自愿碳减排标准》体系包括章程、碳减排技术标准、碳交易标准、登记注册核销流程、调解与仲裁规则等内容，是将国际形势-b中国实际相结合、中国主导与借鉴国际经验相结合、科学性与适用性相结合、政府作用与市场作用相结合的中国自愿碳减排标准体系。《中国自愿碳减排标准》在碳减排领域是中国首个自主研发的标准，表明中国完全有能力自主研发“科学的、国际高水平的碳减排标准”。(摘自：http：／／www．sp．corn．cn)2010~10,E]第5期。31