糯扎渡送出工程設(shè)計(jì)風(fēng)速取值分析

謝運(yùn)華

(西南電力設(shè)計(jì)院，四川 成都 610021)

糯扎渡送出工程設(shè)計(jì)風(fēng)速取值分析

謝運(yùn)華

(西南電力設(shè)計(jì)院，四川 成都 610021)

風(fēng)荷載是送電線路的兩大基本自然荷載之一。本文總結(jié)了多年從事送電線路工程勘測(cè)設(shè)計(jì)之大風(fēng)災(zāi)害評(píng)價(jià)和防治的經(jīng)驗(yàn)。即定量確定設(shè)計(jì)風(fēng)速的基礎(chǔ)是依據(jù)氣象站實(shí)測(cè)長(zhǎng)序列資料計(jì)算的和據(jù)地區(qū)基本風(fēng)壓反推的設(shè)計(jì)風(fēng)速，結(jié)合國(guó)家規(guī)程規(guī)范予以定之；典型大風(fēng)災(zāi)害事件與已建線路的設(shè)計(jì)和運(yùn)行情況是定量確定設(shè)計(jì)風(fēng)速的補(bǔ)充和定性判定風(fēng)力等級(jí)的重要依據(jù)；當(dāng)?shù)卮箫L(fēng)成因分類、大風(fēng)災(zāi)害區(qū)域分布和地形地貌特征是認(rèn)識(shí)大風(fēng)災(zāi)害時(shí)空分布規(guī)律與較科學(xué)地劃分冰區(qū)的重要補(bǔ)充。提出了2008年冰災(zāi)之后的新規(guī)定風(fēng)荷載等級(jí)實(shí)際上是比之前降低了；提出了一些值得進(jìn)一步研究的問題和建議。

大風(fēng)；災(zāi)害；設(shè)計(jì)風(fēng)速；取值。

糯扎渡送電廣東±800kV直流輸電工程，線路西起云南省糯扎渡普洱換流站，東至廣東省江門換流站，采用±800kV直流輸電方式，輸電距離約1438km。途經(jīng)云南、廣西、廣東三個(gè)省區(qū)。

按《±800kV架空直流輸電線路工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(Q/CSG-11512-2010)的規(guī)定，本工程風(fēng)荷載重現(xiàn)期取100a。

風(fēng)速基準(zhǔn)高度按《±800kV架空直流輸電線路工程設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(Q/CSG-11512-2010)的規(guī)定，本工程設(shè)計(jì)風(fēng)速的基準(zhǔn)高度為10m。

根據(jù)沿線附近氣象站的大風(fēng)記錄、風(fēng)災(zāi)調(diào)查、地區(qū)建筑結(jié)構(gòu)采用的風(fēng)壓等值線圖和《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合所經(jīng)地區(qū)已建輸電線路采用的設(shè)計(jì)風(fēng)速，并考慮到本工程線路大多數(shù)走在開闊的山頭上，而氣象站都處在平壩、城區(qū)內(nèi)等因素進(jìn)行綜合分析，本線路糯扎渡普洱換流站～石屏與建水縣界離地10m高100a一遇10min平均最大風(fēng)速為28m/s。

在電力規(guī)劃院對(duì)該工程初設(shè)報(bào)告初審時(shí)，提出需補(bǔ)充糯扎渡普洱換流站～石屏與建水縣界段設(shè)計(jì)風(fēng)速28m/s取值的論據(jù)，主要認(rèn)為元江、墨江和寧洱境內(nèi)的設(shè)計(jì)風(fēng)速取值偏大。本文是這次論證過程的總結(jié)，供今后類似工程參考。

1 氣象站設(shè)計(jì)風(fēng)速

糯扎渡普洱換流站～石屏與建水縣界段線路路徑推薦方案經(jīng)過思茅、寧洱(普洱)、墨江、元江、紅河、石屏等地縣，共有6個(gè)氣象站。根據(jù)上述區(qū)域氣象站建站至今歷年實(shí)測(cè)最大風(fēng)速資料系列，經(jīng)高度和時(shí)距訂正后，采用耿貝爾進(jìn)行頻率計(jì)算，得到離地10m高100a、50a一遇10min平均最大風(fēng)速成果見表1。

表1 沿線氣象站設(shè)計(jì)風(fēng)速(m/s)成果

由于上述氣象站位于城區(qū)或縣城附近，受人類活動(dòng)影響大，而線路均走在海拔較高的山區(qū)，因此，氣象站最大風(fēng)速資料僅供分析參考，不宜直接采用。

電力工程氣象勘測(cè)技術(shù)規(guī)程(DL/T5158-2002)：山區(qū)風(fēng)速調(diào)整系數(shù)，盡可能采用實(shí)測(cè)資料分析成果；無(wú)實(shí)測(cè)資料可按表2采用。

表2 山區(qū)風(fēng)速調(diào)整系數(shù)

糯扎渡普洱換流站～石屏與建水縣界段線路路徑區(qū)域沒有收集到無(wú)風(fēng)速梯度觀測(cè)資料。即無(wú)實(shí)測(cè)資料分析成果。

根據(jù)電力規(guī)劃院常用的山區(qū)調(diào)整系數(shù)1.10訂正，思茅、石屏和紅河氣象站的設(shè)計(jì)風(fēng)速>28m/s。

元江氣象站的設(shè)計(jì)風(fēng)速偏小是由于氣象站站址在海拔極低的元江河谷底部，墨江和寧洱氣象站的設(shè)計(jì)風(fēng)速偏小是由于氣象站站址在海拔比較低的山間盆地、谷地等閉塞地形內(nèi)。本工程線路在普洱、墨江和元江境內(nèi)的路徑大多都在海拔1400m～2000m的地勢(shì)較突出的山地走線。元江、墨江和寧洱氣象站的海拔分別為400.9m、1281.9m和1320.0m。采用一定的調(diào)整系數(shù)(0.85，1.2)訂正，它們的設(shè)計(jì)風(fēng)速也在28m/s附近；采用調(diào)整系數(shù)上限(0.87，1.23)訂正，它們的設(shè)計(jì)風(fēng)速也都在29m/s以上。

在本工程線路路徑南部的景洪、緑春、元陽(yáng)氣象站，山區(qū)風(fēng)速調(diào)整系數(shù)采用1.10訂正，他們的設(shè)計(jì)風(fēng)速也在28m/s附近。

2 據(jù)基本風(fēng)壓反推的設(shè)計(jì)風(fēng)速

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB 50009-2001)，查得糯扎渡普洱換流站～石屏與建水縣界段線路區(qū)域及其附近地區(qū)重現(xiàn)期為10a、50a、100a一遇的基本風(fēng)壓值見表3，推算的相應(yīng)重現(xiàn)期風(fēng)速見表4。

表3 線路地區(qū)部分城市風(fēng)壓

表4 風(fēng)壓計(jì)算重現(xiàn)期風(fēng)速成果

普洱市即原思茅地區(qū)據(jù)基本風(fēng)壓反推的設(shè)計(jì)風(fēng)速為29.7m/s。而墨江縣和寧洱縣是普洱市管轄的兩個(gè)縣。

墨江和寧洱縣即使不采用所屬地區(qū)或臨近地區(qū)思茅的值，而采用臨近地區(qū)元江的值，依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)：山區(qū)的基本風(fēng)壓應(yīng)通過實(shí)際調(diào)查和對(duì)比觀測(cè)，經(jīng)分析后確定。在一般情況下，可按相鄰地區(qū)的基本風(fēng)壓值乘以下列調(diào)整系數(shù)采用。

山間盆地、谷地等閉塞地形0.75～0.85

與大風(fēng)方向一致的谷口、山口1.2～1.5

考慮到元江、墨江和寧洱氣象站的站址在海拔相對(duì)比較低的山間盆地、谷地等閉塞地形內(nèi)，采用一定的調(diào)整系數(shù)(0.85，1.2)訂正，反推的設(shè)計(jì)風(fēng)速為(0.35×1.2/0.85×1600)0.5即28.1m/s。

在本工程線路路徑南部的景洪和江城地區(qū)，不采用山區(qū)風(fēng)速調(diào)整系數(shù)訂正，他們的設(shè)計(jì)風(fēng)速也在28m/s附近。

3 大風(fēng)災(zāi)害調(diào)查

氣象站設(shè)計(jì)風(fēng)速校對(duì)較小的元江、墨江和寧洱縣境內(nèi)在初步設(shè)計(jì)踏勘中，收集的按設(shè)計(jì)風(fēng)速25或30m/s設(shè)計(jì)的110kV線路多次因大風(fēng)導(dǎo)致倒塔、導(dǎo)線斷股、線路跳閘等事故。詳細(xì)資料如下：

2004年4月13日大風(fēng)，110kV普(洱)～墨(江)線路在通關(guān)忠愛橋附近斷線斷股；同時(shí)使大包1回、曼昆Ⅱ回跳閘；臨滄局110kV線路倒塔1基。2005年3月20日，元江縣青龍鎮(zhèn)朱家寨、馬六箐一帶發(fā)生大風(fēng)，元化110kV送電線路104、105、106、113號(hào)桿連續(xù)倒桿，110kV元江中心變197號(hào)開關(guān)挑閘，經(jīng)濟(jì)損失較大。

110kV普洱～馬廠線，2002年春季把邊江附近發(fā)生大風(fēng)，山坡上大片直徑約50cm的樹木被大風(fēng)吹翻，導(dǎo)線掛在樹樁上，造成對(duì)樹放電。2009年6月，110kV普洱～馬廠線73～74號(hào)塔地段發(fā)生大風(fēng)，造成風(fēng)害事故。

區(qū)域內(nèi)有一些已建500kV線路，離地20m高30a一遇10min平均最大風(fēng)速均為30m/s，近幾年建成投運(yùn)無(wú)風(fēng)災(zāi)事故。

據(jù)區(qū)域內(nèi)的縣志等文獻(xiàn)記載的典型災(zāi)害大風(fēng)，根據(jù)大風(fēng)的破壞性情況分析，估計(jì)線路區(qū)域最大風(fēng)力達(dá)10～11級(jí)，相應(yīng)風(fēng)速為26.5m/s～30.6m/s。在小范圍內(nèi)有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)時(shí)間很短而風(fēng)力極強(qiáng)的颮線大風(fēng)和龍卷風(fēng)，但工程不予考慮。

4 當(dāng)?shù)卮箫L(fēng)成因

據(jù)一些氣象專著和文獻(xiàn)，糯扎渡普洱換流站～石屏與建水縣界段線路區(qū)域內(nèi)大風(fēng)氣象成因分類如下：

(1)印緬低槽和孟加拉灣低壓東移入云南省結(jié)合地面熱力作用而造成；

(2)南海臺(tái)風(fēng)在廣西或越南北部登陸結(jié)合地形而造成風(fēng)災(zāi)；

(3)局地強(qiáng)對(duì)流天氣如颮線大風(fēng)，甚至可產(chǎn)生龍卷風(fēng)；

(4)南支西鋒急流動(dòng)量下傳結(jié)合下墊面地形條件而造成。云南和四川每年的4月份大風(fēng)多數(shù)是其造成。

(5)寒潮大風(fēng)，有但很少，如1973.12.27～1974.01.08的寒潮大風(fēng)。

5 云南大風(fēng)災(zāi)害分布

根據(jù)云南省氣象科學(xué)研究所編著的《云南省氣象災(zāi)害史料》，云南省大風(fēng)災(zāi)害分區(qū)圖見圖1。

圖1 云南省大風(fēng)災(zāi)害分區(qū)圖

景洪、思茅地區(qū)(現(xiàn)普洱市，包括墨江縣和寧洱縣)，及個(gè)舊、蒙自、文山的西南部為云南省地域面積只占較少部分的多大風(fēng)地區(qū)和一般大風(fēng)地區(qū)。

元江和紅河縣為少大風(fēng)地區(qū)，估計(jì)主要因縣城臨近元江河谷。比元江河谷底部高500m的紅河氣象站的設(shè)計(jì)風(fēng)速也是相當(dāng)大的。

6 地形地貌背景

糯扎渡普洱換流站～石屏與建水縣界段線路區(qū)域的28m/s區(qū)段，地形地貌背景是哀牢山和無(wú)量山山脈的余脈。28m/s風(fēng)區(qū)與27m/s的分界線為元江左岸山地分水嶺東坡的一定海拔等高線。

在此等高線以東區(qū)域的氣象站設(shè)計(jì)風(fēng)速和風(fēng)壓反推設(shè)計(jì)風(fēng)速明顯都比糯扎渡普洱換流站～石屏與建水縣界段線路區(qū)域的低得多，也不在云南省的多大風(fēng)地區(qū)和一般大風(fēng)地區(qū)內(nèi)。

7 結(jié)語(yǔ)

(1)通過據(jù)區(qū)域各個(gè)屬地氣象站實(shí)測(cè)長(zhǎng)序列資料計(jì)算的和地區(qū)風(fēng)壓反推的設(shè)計(jì)風(fēng)速，結(jié)合國(guó)家規(guī)程規(guī)范，以及典型大風(fēng)災(zāi)害事件和已建線路的設(shè)計(jì)與運(yùn)行情況調(diào)查，當(dāng)?shù)卮箫L(fēng)成因分類、大風(fēng)災(zāi)害區(qū)域分布和地形地貌特征的分析，表明糯扎渡普洱換流站～石屏與建水縣界段線路設(shè)計(jì)風(fēng)速28m/s取值依據(jù)是充分的。

(2)僅據(jù)筆者到過的位于一些深切河谷底部且又較封閉的氣象站，即使采用本文引用兩本規(guī)范的山區(qū)調(diào)整系數(shù)上限訂正，所得設(shè)計(jì)風(fēng)速也比實(shí)際小。

(3)本文引用的兩本規(guī)范給出了山區(qū)調(diào)整系數(shù)范圍，但無(wú)如何具體取值的細(xì)則，需值得進(jìn)一步研究。

(4)氣象站的代表性需到氣象站觀測(cè)場(chǎng)實(shí)地踏勘，重點(diǎn)考察觀測(cè)場(chǎng)四周建筑物和城市綠化林對(duì)風(fēng)速觀測(cè)的影響。

(5)在2008年冰災(zāi)之后規(guī)定特高壓線路設(shè)計(jì)風(fēng)速取值為10m高100年一遇10min平均最大風(fēng)速，500kV線路設(shè)計(jì)風(fēng)速取值為10m高50年一遇10min平均最大風(fēng)速，兩者取值都應(yīng)不低于27m/s；之前500kV線路設(shè)計(jì)風(fēng)速取值為20m高30年一遇10min平均最大風(fēng)速, 取值應(yīng)不低于30m/s。2008年冰災(zāi)之后的新規(guī)定風(fēng)荷載等級(jí)實(shí)際上是比之前降低了，需引起注意。

(6)局地小范圍內(nèi)有的颮線大風(fēng)和龍卷風(fēng)，工程一般不予考慮。

[1]朱乾根，等．天氣學(xué)原理和方法[M]．北京：氣象出版社，1981．

[2]譚冠日，等．應(yīng)用氣候[M]．上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1985．

[3]陳宗瑜．云南氣候總論[M]．上海：氣象出版社，2001．

Analysis on Numerable Value of Design Wind Speed in Nuozhadu Transmission Project

XIE Yun-hua
(Southwest Electric Power Design Institute, Chengdu 610021, China)

The wind load is a transmission line one of the two basic natural load. This paper summarizes the years in the transmission line project survey and design of the wind hazard assessment and control experience. That is the basis for quantitative determination of design wind speed is based on actual weather and the long sequence of data calculated according to regional basic wind pressure to push the design of anti-wind speed, with the state standards and regulations to be determined; typical wind disasters line with the established design and operation is determining the design wind speed of quantitative and qualitative complement an important basis for determining wind scale;local causes, wind, strong wind disasters and landscape features of regional distribution is to recognize temporal and spatial distribution of wind hazards and more scienti fi cally important supplement by ice. Ice storm in 2008 made new provisions after the wind load rating is actually lower than before; raised some issues worthy of further study and recommendations.and the normal height linely in long region.

strong wind; calamity; design wind speed; value.

Tk89

B

1671-9913(2011)03-0023-04

2011-03-08

謝運(yùn)華(1965- )，男，重慶人，高級(jí)工程師，從事氣象災(zāi)害與資源的評(píng)價(jià)和應(yīng)用研究。