沿海無資料地區(qū)設(shè)計水溫計算方法研究

王起峰，林 嬋

（山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250100）

由于經(jīng)濟發(fā)展和當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活的需要，在沿海地區(qū)越來越多的電廠正在逐步興建。在沿海電廠的設(shè)計中，設(shè)計的水溫計算常常由于缺少當(dāng)?shù)睾Ｑ笳镜膶崪y資料而使該項工作無法進行。在多個項目中，筆者歸納總結(jié)出一套通過結(jié)合鄰近海洋站和衛(wèi)星遙感資料來推求當(dāng)?shù)卦O(shè)計水溫條件的方法，并在實際工程中得到驗證和檢驗，在此提出以供大家參考。

1 基本原理

目前，山東省內(nèi)的沿海地區(qū)基本上很少有完整的長系列的水溫觀測站，因此，在設(shè)計中我們也就無法直接獲得電廠所處海區(qū)的水溫資料，這就需要我們移用其他海洋觀測站的資料來作為參考。由于資料的短缺，無資料地區(qū)也無法直接和相鄰的觀測站建立起良好的相關(guān)關(guān)系，此時利用衛(wèi)星遙感資料與已有觀測站進行相關(guān)分析，從而推求當(dāng)?shù)卦O(shè)計的水溫。其具體分為以下幾步：

（1）衛(wèi)星水溫資料精度的驗證。選取當(dāng)?shù)鼗蚋浇Ｑ笳緶囟荣Y料序列：最近五年7、8、9月的日平均值，共460個數(shù)據(jù)。統(tǒng)計五年炎熱時期最高水溫、最低水溫和平均水溫。分析水溫變化規(guī)律以及最高水溫出現(xiàn)的時間。統(tǒng)計衛(wèi)星遙感資料與當(dāng)?shù)鼗蚋浇Ｑ笳酒ヅ滟Y料的個數(shù)，分析兩組資料的一致性。計算兩者相關(guān)系數(shù)和平均絕對值誤差，由此得出結(jié)論，衛(wèi)星遙感資料精度如何，是否可作為本工程水溫相關(guān)參數(shù)計算。

（2）電廠海區(qū)與當(dāng)?shù)睾^(qū)衛(wèi)星水溫資料的一致性分析。在衛(wèi)星水溫資料精度滿足要求的條件下，提取無云天氣下電廠海區(qū)的衛(wèi)星資料，得到多個溫度值，取之與海洋站海區(qū)匹配的衛(wèi)星資料進行數(shù)值擬合。得擬合方程為：

y＝ax＋b

式中，y：海洋站海區(qū)的衛(wèi)星水溫，℃；

x：電廠海區(qū)的衛(wèi)星水溫，℃；

a、b：系數(shù)。

擬合結(jié)果求得a和b的數(shù)值，計算相關(guān)系數(shù)及絕對值平均誤差。根據(jù)上述結(jié)果可判斷衛(wèi)星水溫資料的一致性，并以此為依據(jù)來決定是否可以建立電廠海區(qū)與當(dāng)?shù)鼗蚋浇Ｑ笳镜乃疁仃P(guān)系。

（3）建立電廠海區(qū)衛(wèi)星水溫與當(dāng)?shù)鼗蚋浇Ｑ笳緦崪y水溫的數(shù)值關(guān)系方程，以便推算連續(xù)的電廠海區(qū)衛(wèi)星水溫資料。根據(jù)上述分析，當(dāng)衛(wèi)星水溫資料精度較高、電廠海區(qū)與海洋站海區(qū)衛(wèi)星水溫資料一致性非常好時，可建立當(dāng)?shù)鼗蚋浇Ｑ笳緦崪y水溫與電廠海區(qū)衛(wèi)星水溫的關(guān)系方程。根據(jù)實測資料，提取匹配的多個水溫數(shù)據(jù)進行數(shù)值擬合，擬合方程為：

y＝ax＋b

式中，y：電廠海區(qū)衛(wèi)星水溫，℃；

x：附近海洋站水溫，℃；

a、b：系數(shù)。

擬合結(jié)果可得a和b的數(shù)值，然后進一步計算求的相關(guān)系數(shù)和絕對值平均誤差。

（4）利用當(dāng)?shù)鼗蚋浇Ｑ笳具B續(xù)的實測水溫資料和數(shù)值關(guān)系方程，計算電廠海區(qū)連續(xù)的衛(wèi)星水溫資料，并以此計算本工程所需的水溫參數(shù)。根據(jù)工程采用的當(dāng)?shù)鼗蚋浇Ｑ笳咀罱迥?、8、9月的實測日平均水溫資料，根據(jù)上述關(guān)系方程推算相應(yīng)時間的電廠海區(qū)衛(wèi)星水溫。根據(jù)推算的電廠海區(qū)衛(wèi)星水溫資料，得到設(shè)計日平均水溫值，同時分析計算誤差。

（5）合理性分析。為分析電廠海區(qū)設(shè)計水溫參數(shù)計算結(jié)果的合理性，將計算工程計算結(jié)果與附近海域水溫參數(shù)進行比較，得出比較客觀的判斷。

2 方法應(yīng)用

本文以萊州電廠為例，對上述方法進行驗證。萊州電廠附近無長時間序列的水溫觀測站，無法直接得到電廠所處海區(qū)的溫度觀測資料，為此采用衛(wèi)星遙感資料與龍口海洋站溫度資料，經(jīng)計算分析確定本工程所需要的溫度參數(shù)。本次計算采用龍口海洋站2001－2005年7、8、9月的實測日平均水溫資料，根據(jù)上述關(guān)系方程推算相應(yīng)時間的電廠海區(qū)衛(wèi)星水溫。

根據(jù)推算的電廠海區(qū)衛(wèi)星水溫資料，得到累積頻率10%的日平均水溫值為26.95 ℃，誤差在1 ℃左右。

為分析本工程電廠海區(qū)水溫參數(shù)計算結(jié)果的合理性，將該工程計算結(jié)果與附近海域水溫參數(shù)進行比較，根據(jù)煙臺八角電廠資料，八角電廠海區(qū)8月份平均水溫為25.0 ℃；根據(jù)國電蓬萊電廠資料，國電蓬萊電廠海區(qū)8月份平均水溫為25.4 ℃，P＝10%夏季日平均水溫為26.5 ℃；從煙臺八角電廠海區(qū)～國電蓬萊電廠海區(qū)8月份平均水溫變化呈上升趨勢，但變幅不大。萊州電廠海區(qū)計算結(jié)果P＝10%夏季日平均水溫為26.95 ℃，較國電蓬萊電廠海區(qū)大0.45 ℃，因此認為本工程電廠海區(qū)水溫計算比較合理。

3 結(jié)束語

本文提出的方法在當(dāng)?shù)貧夂蚺c鄰近地區(qū)氣候有較好的相關(guān)性的前提下，能夠解決沿海無資料地區(qū)的設(shè)計水溫條件的推求計算，并達到符合要求的精度，但當(dāng)鄰近區(qū)域也缺少長系列實測資料時，能否尋找一種僅依靠衛(wèi)星遙感資料和一些當(dāng)?shù)爻Ｒ娰Y料來推求的方法還有待進一步研究。

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