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《核电厂工程气象技术规范 GB/T 50674-2013》

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《核电厂工程气象技术规范 GB/T 50674-2013》,

中华人民共和国国家标准


核电厂工程气象技术规范


Code of meteorology for nuclear power plant

GB/T 50674-2013

主编部门:中国电力企业联合会

批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部

施行日期:2014年3月1日

中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第120号

住房城乡建设部关于发布国家标准《核电厂工程气象技术规范》的公告

    现批准《核电厂工程气象技术规范》为国家标准,编号为GB/T 50674-2013,自2014年3月1日起实施。

    本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。

中华人民共和国住房和城乡建设部
2013年8月8日
前言

    本规范是根据原建设部《关于印发<2007年工程建设标准规范制订、修订计划(第二批)>的通知》(建标[2007]126号)的要求,由中国电力工程顾问集团华东电力设计院和电力规划设计总院会同有关单位共同编制而成的。

    在编制过程中,编制组进行了广泛的调查研究和对国外核电厂的考察工作,认真分析总结了近年来国内核电厂的气象工作经验,参考了国外有关标准,并在全国范围内广泛征求意见,经反复讨论、修改和完善,最后经审查定稿。

    本标准共分7章和1个附录,包括总则、术语和符号、气象资料搜集和调查、区域气候和当地气象评价、设计基准气象参数分析计算、设计基准气象现象评价、核电厂气象各勘测设计阶段工作内容和要求等。

    本规范由住房和城乡建设部负责管理,由中国电力企业联合会负责日常管理,华东电力设计院负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中,请各单位结合工程实践,认真总结经验,注意积累资料,随时将意见和建议反馈给华东电力设计院(上海市武宁路419号,邮政编码:200063),以供今后修订时参考。

    本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:

   
主编单位:中国电力工程顾问集团华东电力设计院

              电力规划设计总院

   
参编单位:广东省电力设计研究院

              中国电力工程顾问集团东北电力设计院

              中国核电技术集团公司山东电力工程咨询院

              中国核电工程有限公司

              中国电力工程顾问集团西南电力设计院

              中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司

   
主要起草人:姚鹏 朱京兴 戴有信 梁水林 胡长权 秦学林 卢晓东 吕志峰 王浩 马万里 宋建军 谷洪钦 姜典 晋明红 连捷

   
主要审查人:张永兴 陈家宜 王喜年 陈晓秋 宋丽莉 李冰 杨建祥 邱启运 沙向东 李卫林 饶贞祥 刘焕彬 吴滨 苗艳红

1 总 则

1.0.1 为了贯彻执行国家有关技术经济政策,确保核电厂工程安全和质量,统一核电厂气象观测、调查和评价的基本原则和方法,做到技术先进、经济合理,提高投资效益,制定本规范。

1.0.2 本规范适用于陆地固定式各种堆型的商用核电厂各设计阶段的气象调查、设计气象条件分析计算、环境气象条件评价以及运行期设计气象条件复核。

1.0.3 核电厂气象分析、计算和评价应满足各阶段勘测设计、安全评价和环境影响评价有关内容和深度的要求。

1.0.4 核电厂气象分析计算应以工程区域内气象观测及调查资料为依据,并应适时开展厂址气象观测工作,获取厂址处有代表性的气象资料。所采用的气象资料应具有可靠性、一致性、代表性及完整性。

1.0.5 极端气象参数和极端气象现象的设计基准,应在分析核电厂所在区域极端气象特点的基础上,采用多种方法进行计算,经分析比较后确定。

1.0.6 各种计算结果和分析结论,均应对计算和分析过程中依据的基本资料、主要环节以及各种参数,结合当地具体条件和区域气象特点进行多方面的分析检查,论证其安全性、合理性。

1.0.7 在核电厂勘测设计、施工过程中和竣工后,应保持对核电厂所在区域气象的关注,当遭遇异常气象事件时,应及时进行现场查勘,及时掌握第一手资料。在工程进入施工或运行阶段后,应分析其对原提供的气象成果与结论在安全问题上的影响程度,必要时应修正设计参数与结论。

1.0.8 核电厂气象观测、调查和评价,除应符合本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

【条文说明】

 

.

2 术语和符号

2.1 术 语

2.1.1 设计基准 design basis

    为达到核安全重要物项设计标准确定的外部条件设计参数值,为低超越概率的极值。

2.1.2 区域 region

    足以把与一种现象相关或一个特殊条件影响所涉及的所有特征包含在内的足够大的一个地理区域。

2.1.3 确定论法 deterministic method

    大部分参数及其值可用数学方法确定并可由物理关系阐明的一种方法。

2.1.4 概率论法 probabilistic method

    根据历史资料,采用频率分析计算气象参数极值的方法。

2.1.5 可能最大降水 probable maximum precipitation

    现代气候条件下给定流域面积在一定历时内理论上可能发生的最大雨深。

2.1.6 可能最大热带气旋 probable maximum tropical cy-clone

    指一种假想的平稳状态的热带气旋,由对厂址安全最不利的可能发生的气旋参数表征,包括对厂址产生最大风速或最大风暴潮可能的最不利移动路径。

2.1.7 设计基准龙卷风 design basis tornado

    特定厂址受到强烈旋转的空气柱袭击,最大风速出现概率超过设计基准概率值(取年超越概率10
-7),设计基准龙卷风由最大风速、压降速率、总压降等对核电厂安全防护有关的气象参数表征。

2.1.8 最终热阱 ultimate heat sink

    即使所有其他的排热手段已经丧失或不足以排出热量时,总是能够接受核动力厂所排出余热的一种介质,可以是大气或水体,或两者的组合。

2.1.9 参证站 bench-mark station

    气象分析计算所参照移用具有长系列气象数据的测站。

2.1.10 代表站 representative station

    与工程所在地点气象特征最相似的一个或多个参证站,直接代表或通过换算可代表工程所在地点具有长系列气象观测数据的测站。

2.1.11 气象专用站 special meteorological and hydrometric station

    为工程建设获取厂址处气象要素值而设立的气象观测站,其观测项目和年限根据设站目的而定。气象观测站建站观测是现场气象观测计划的主要内容。

2.2 符 号

    P
0——热带气旋中心气压;

    V
max——热带气旋最大风速;

    P
w——热带气旋边缘气压;

    R——热带气旋最大风速半径;

    V
c——热带气旋中心移动速度;

    θ——热带气旋运动的方向角;

    Φ——热带气旋气流的流入角;

    V
F——龙卷风最大风速;

    V
T——龙卷风平移速度;

    V
m——龙卷风最大旋转风速;

    a
i——龙卷风富士达强度等级为i时的平均破坏面积;

    L
Pi——龙卷风富士达强度等级为i时的破坏长度的下限值;

    W
Pi——龙卷风富士达强度等级为i时的破坏宽度的下限值;

    ρ——空气密度。

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3 气象资料搜集和调查

3.1 气象资料搜集

3.1.1 核电厂气象资料应搜集厂址附近气象台站的长系列气象数据、统计数据、等值线图等。气象资料宜包括气压、温度、风速、风向、降水量、湿度、蒸发量、能见度、云、太阳辐射、日照、天气现象、冻土、地温、覆冰、积雪等。

3.1.2 气象资料搜集时应对气象台站历史沿革、观测场的变迁、观测仪器设备的更替、观测环境变化,以及观测项目、观测高度、观测质量等情况进行考证。

3.1.3 核电厂厂址代表站应从各个参证气象站与核电厂厂址之间的距离、相对关系、地形、下垫面特征以及区域气候特点等方面综合分析后确定。当核电厂气象专用站积累一定资料后,应搜集同步代表气象站资料进行验证。

3.1.4 气象资料的一致性可通过要素逐年变化图、多站差值或比值序列的比较、多站距平序列的比较以及相关图等方法审查。代表性可通过长短系列均值对比等方法分析,宜采用系列长于30年的气象站资料作为对比参照。

【条文说明】

 

3.2 极端气象现象调查

3.2.1 极端气象现象应包括热带气旋、温带气旋及寒潮大风、龙卷风、沙暴、暴风雪、雷暴、闪电、冰雹、飑线风等。极端气象现象调查应符合下列规定:

    1 极端气象现象调查应广泛搜集气象报表、天气图、气象年鉴、台风年鉴、气候年鉴、县志、民政和历史档案等当地汇编的系统数据以及影像、媒体报道等资料;

    2 应对区域内造成严重灾害和近期发生的造成灾害的极端气象现象进行现场调查。调查应根据历史上的重大事件以及被调查人自身容易记忆的事件,结合搜集到的资料,查明灾害发生过程、当时天气变化过程、气象要素极值等。

3.2.2 极端气象现象调查范围应符合下列规定:

    1 热带气旋调查范围应以厂址为中心,半径300km~400km区域内所有已知的热带气旋;

    2 龙卷风的调查范围应以厂址为中心,经度宽为3°、纬度宽为3°的区域所有已知的龙卷风;

    3 其他极端气象现象应以厂址为中心,100km~200km范围内进行调查。

3.2.3 热带气旋资料收集应包括下列内容:

    1 热带气旋路径、历年最小中心气压、历年最大风速及相应风向;

    2 有条件时还应收集下列热带气旋有关参数的资料:

        1)沿地面风的水平剖面、风眼的形状和大小;

        2)风眼内的温度和湿度的垂直廓线;

        3)风眼上空对流层顶的特征、海面温度等;

    3 有条件时还应收集下列区域尚未出现热带气旋时的有关资料:

        1)海平面压力和海面温度;

        2)标准气压高度处和对流层顶的温度、高度和露点温度。

3.2.4 龙卷风收集资料和调查应包括下列内容:

    1 龙卷风袭击区域的灾情描述、现场破坏景象、破坏程度和灾情景象的照片、视频等资料;

    2 龙卷风发生时的天气情况;

    3 龙卷风的路径长度及宽度;

    4 龙卷风产生的飞射物。

【条文说明】

 

3.3 厂址气象观测

3.3.1 厂址气象观测应包括气象专用站建站观测及大气湍流观测、现场大气扩散试验等。气象专用站宜包括地面气象观测和气象塔风温廓线观测。地形复杂时应根据设计和大气弥散评价要求增加观测点。

3.3.2 气象专用站站址应结合厂址地形、地貌的实际情况,选择在厂址附近代表性较好的地点,避免受周围突变地形的影响;测站站址宜结合核电厂规划,选择在受工程施工与运行影响小的位置。

3.3.3 测站场地宜选择便于气象观测装置施工、有较好的地质和接地条件的地区。气象塔宜建在常规地面气象观测场附近,但不得影响常规地面气象观测。

3.3.4 地面气象观测项目应包括气压、空气温度和湿度、风向和风速、降水、辐射等,并可根据厂址气象特点和设计要求增加观测项目。

3.3.5 气象塔高度宜为102m,观测层次宜为4层~5层,其中应包括10m层和有效释放点高度附近层。

3.3.6 厂址气象专用站除人工观测项目可采用每天08时、14时、20时或02时、08时、14时、20时外,宜采用自动观测方式,观测应符合现行行业标准《地面气象观测规范 第1部分:总则》QX/T 45和《地面气象观测规范 第17部分:自动气象站观测》QX/T 61的有关规定。资料联合获取率不应低于90%。

3.3.7 核电厂建造前气象专用站观测不应少于一年,观测年资料代表性差时应延长观测。运行期气象专用站应持续观测,但可根据厂址区域的气象特点减少地面气象观测项目。

3.3.8 大气湍流观测、现场大气扩散试验应安排在夏季、冬季进行,并不宜少于20d。

3.3.9 大气湍流观测设备宜放置于10m层和有效释放点高度附近层。现场大气扩散试验宜选在厂址及厂址附近进行。

【条文说明】

 

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4 区域气候和当地气象评价

4.1 区域气候

4.1.1 核电厂厂址区域气候概况宜从以下方面描述:

    1 气候类型;

    2 四季气候变化特点;

    3 宏观天气尺度大气过程与厂址区域气象条件之间的关系;

    4 局地气候特点。

4.1.2 核电厂厂址区域天气要素统计特征值应根据本规范第3.1.1条的要求收集资料,按第4.2节的要求进行统计,并应分析分布规律。区域内气象观测资料缺乏或收集困难时可以采用已有气候统计结果。

4.1.3 有关设计和运行基准的区域气象条件应按第5章和第6章的要求分析计算。

4.1.4 当气候变化以及人类活动对气候的影响对核电厂的设计有明显影响时,可在有关科学研究机构对气候变化研究的基础上评价。

【条文说明】

 

4.2 当地气象

4.2.1 当地气象要素特征值应根据厂址代表站的气象资料进行统计,有气象专用站一年或一年以上观测数据后,应统计其特征值。

4.2.2 厂址代表站资料系列年限应符合下列要求:

    1 厂址代表站宜包括近期资料在内的30年以上资料。不足30年者按实有年份采用,但不应少于10年;

    2 冻融交替循环次数的统计年份可取近10年;

    3 二次循环供水系统设计气象参数的统计年份可取近5年;

    4 风玫瑰图统计年份可取近10年。

4.2.3 资料系列少于10年时,应选用邻近地形、气候条件大体一致的气象站长期资料,通过差值法、比值法和相关分析等途径进行插补延长。在核电厂工程前期阶段,无资料地区可通过分析地区气候等值线图,查取有关气象参数。

4.2.4 积雪深度、冻土深度及降雪、积雪、结冰、雨凇、雾凇、暴风雪、雾、霜冻等天气日数、冻融交替次数应按气象年度(每年7月至次年6月)统计,其他项目应按日历年统计。

4.2.5 常规气象特征值应采用下列方法统计:

    1 气压、气温、湿度、风速、地温、天气日数等气象要素的均值宜采用日、月、年和累年平均值,降水、蒸发宜采用分、时、日、月、年总量值和累年总量平均值,极值项目宜采用一定时段内的最大(多)、最小(少)值及出现时间;

    2 冻融交替循环次数,应按逐时气温从3.0℃以上降至—3.0℃以下,然后再回升到3.0℃以上算1次冻融交替循环,累计每年度冻融交替循环次数,得到最近10年出现的年最多冻融交替循环次数;

    3 最大日温差,应根据多年日气温的最大变幅(即最大日较差),统计一定年限的最大日温差;

    4 累年最热月平均最高(低)气温,应为该月逐日最高(低)气温的月平均值,取多年平均值,应按多年平均气温最高(低)月确定最热(冷)月;

    5 累年平均最高(低)温度,应为历年最高(低)温度的多年平均值;

    6 相对湿度最高月份的平均相对湿度,应将该月逐日最大相对湿度进行月平均,取多年平均值;

    7 太阳辐射应分为太阳总辐射和太阳净辐射,太阳总辐射应按实测资料统计,无实测资料地区可用邻近地区实测资料进行修正后采用,或按无资料地区太阳总辐射经验公式进行计算;

    8 太阳净辐射是太阳总辐射扣减地面反射辐射后的辐射量,应按实测资料统计,无实测资料地区可用邻近地区实测资料进行修正后采用,或按无资料地区太阳净辐射经验公式进行计算。

4.2.6 常规采暖通风与空气调节室外空气计算参数应按现行国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019第3.2节、第3.3节的规定统计。

4.2.7 其他气象要素应按下列要求计算:

    1 风向、风速玫瑰图应按下列方式绘制:

        1)风向玫瑰图应按统计时段分为全年、夏季、冬季,也可按设计要求而定;风向玫瑰图宜按16个方位多年平均出现率绘制;

        2)风速玫瑰图应按16个方位统计出的平均风速、最大风速绘制;

        3)主导风向为当地气象站多年各风向(不含静风)频率最大者,风向频率接近且难以确定主导风向的,可同时列出各频率较大的风向及其风向频率;

    2 地区暴雨强度公式,一般场地内雨水的排水计算所需的地区暴雨强度公式,应搜集当地短历时暴雨资料编制当地暴雨强度公式;或收集当地比较成熟并被广泛使用的暴雨强度经验公式。核岛区排水所需的地区暴雨强度公式应采用本规范第5.3节厂址各历时可能最大暴雨推算;

    3 二次循环供水系统设计要求的最炎热3个月频率为10%的日平均湿球温度应按下列要求计算:

        1)当气象站有实测湿球温度资料时,应按从高到低顺序排列日平均湿球温度,计算累积频率,查找累积频率为10%的日平均湿球温度,其相应的日平均干球温度、相对湿度、风速、气压应选取累积频率为10%的日平均湿球温度出现日的对应值;

        2)当气象站缺乏实测湿球温度资料时,可以采用干球温度、相对湿度查算湿球温度。

    4 50年一遇10m高度10min平均最大风速应按本规范第5.2节要求计算。

4.2.8 气象专用站积累一年或一年以上观测数据后,应分析判定工程地点与代表站的气候情况的一致性;当相关关系良好时,宜将代表站的资料通过相关的方法转移到厂址后再进行统计分析。

【条文说明】

 

4.3 环境气象

4.3.1 大气稳定度应根据厂址气象代表站风速、总云量、低云量、太阳高度角、太阳辐射等资料,采用多种方法计算;并应根据厂址条件推荐出适用于厂址的大气稳定度分类法,计算厂址各月、季及全年中各稳定度出现的小时数,分析厂址大气稳定度年、季分布特征。

4.3.2 季、年风向、风速、稳定度三维联合频率以及风向、风速、稳定度、雨况四维联合频率应根据厂址气象代表站近一年以上的逐时观测数据计算,雨况应分有雨和无雨两种情况。

4.3.3 风向、风速持续性应根据厂址气象代表站资料进行分析,包括各高度风向持续时间统计,各高度静风和小风持续时间统计和分析。

4.3.4 风廓线幂指数应根据气象梯度观测分析不同稳定度与不同来流条件下的塔层风廓线规律确定。厂址的地表粗糙度参数应利用中性层结的风速廓线或风速比确定。

4.3.5 当厂址气象观测积累资料达到一年以上时,应根据厂址气象资料统计分析环境气象。

【条文说明】

 

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5 设计基准气象参数分析计算

5.1 一般规定

5.1.1 设计基准气象参数应在区域气候分析的基础上,采用概率论法进行分析计算,可能最大降水应采用确定论法和概率论法分析计算。计算结果应进行区域安全性、合理性评价后作为厂址设计基准。

5.1.2 概率论法样本系列应选择气象代表站气象资料,有厂址气象专用站资料时,宜将长系列气象资料相关至厂址后进行分析计算。当厂址区域无气象要素特大值观测资料,而邻近地区出现特大值时,可移用该资料加入厂址区域气象资料系列进行频率分析;对移用的可行性及重现期应进行分析,可根据地区差别作必要的改正。

5.1.3 极端气象参数应按其年内变化特点划分“气象年”统计。资料年限应尽量长,并不少于30年。资料系列不足30年时,应采用邻近气候特性相似的资料进行相关延长。

5.1.4 概率论法宜采用皮尔逊Ⅲ型和极值Ⅰ型频率计算等多种方法进行计算,并应计算置信区间。

【条文说明】

 

5.2 风

5.2.1 设计基准风应计算离地10m高度重现期百年一遇极大风速;必要时,还应计算离地10m高度重现期百年一遇最大风速。

5.2.2 设计基准风计算宜先通过离地10m高度10min平均年最大风速系列,采用概率论法推算重现期百年一遇最大风速,再根据10min平均和极大风速的相关关系推算设计基准风。极大风速和10min平均最大风速的相关关系宜通过实测资料统计分析得出,资料缺乏时可采用比值1.5。年极大风速资料可靠时也可直接进行频率计算得出设计基准风。

5.2.3 对历史特大风应进行调查和考证,分析产生大风的背景,确定其重现期,然后再进行频率计算。

5.2.4 当工程地点与气象台(站)的地貌、地形不相同时,应考虑局部地区地貌、地形的影响,对设计基准风进行修正使用。

【条文说明】

 

5.3 降 水

5.3.1 设计基准降水应计算不同历时(10min、60min、6h和24h等)的可能最大降水(PMP)。

5.3.2 设计基准降水可采用可能最大暴雨等值线图查算结果,经与厂址区域特大暴雨实测值分析比较后确定。当设计基准降水对工程技术经济比较影响大时,应采用概率论法和确定论法两种方法评价。

5.3.3 概率论法计算时应对历史上特大暴雨进行调查和考证,确定其重现期。频率计算应推算不同历时(10min、60min、6h、24h)频率1%、0.5%、0.1%、0.01%的降水量。

5.3.4 确定论法可先推求24h可能最大降雨(PMP),可用当地暴雨放大法、暴雨移置法、暴雨组合法及暴雨时面深概化法等水文气象法推算,资料丰富时可采用多种方法计算。其他历时的可能最大降雨(PMP)可采用概率法计算的相对关系推求。

5.3.5 当工程地点局部地区地形对降水有影响时,应对计算结果进行修正使用。

【条文说明】

 

5.4 积 雪

5.4.1 当核电厂厂址所在区域降雪产生的雪荷载对结构设计有明显影响时,应分析计算设计基准积雪。设计基准积雪应计算重现期百年一遇最大积雪深度及相应雪压。

5.4.2 设计基准积雪宜采用概率论法计算。最大积雪深度资料短缺时,可结合历史积雪调查及邻近地区有较长资料系列进行对比分析法、模比法综合取值,并与全国雪压等值线图相验证。

5.4.3 当采用平坦空旷气象台站资料时,山区积雪应结合历史积雪调查进行修正。

5.4.4 具有较长积雪深度、密度平行观测资料系列时,可计算雪压。当缺乏平行观测的积雪密度资料时,可采用当地的平均密度资料计算雪压。

5.4.5 北方寒冷地区厂址应将冬季48h可能最大降水量加入到积雪中去。冬季可能最大降水量样本应采用气温低于0℃时降水量值。冬季48h可能最大降水量可采用百年一遇重现期。

【条文说明】

 

5.5 气 温

5.5.1 设计基准气温应计算重现期百年一遇年极端最高气温、年极端最低气温。

5.5.2 设计基准气温宜采用概率论法计算。

【条文说明】

 

5.6 最终热阱及其有关系统气象条件

5.6.1 最终热阱及其有关系统气象条件应采用逐时气象资料。当缺乏逐时资料时,应分析逐时和非逐时平均值的关系,对采用非逐时平均值的计算结果进行修正。

5.6.2 最终热阱及其有关系统气象条件应根据设计要求确定对热交换或水量损失有决定意义的环境气象参数及其数值,包括所考虑不同气象参数的各种不利组合。环境气象参数宜包括干球温度、湿球温度、风速、气压、相对湿度、太阳辐射等。该参数组中的各参数,应只在总时间的一小部分时间内会被超过,那一小部分可取为1%~5%。

5.6.3 对于热交换有决定意义的气象条件的确定,应判断会引起最终热阱最低热耗散的环境气象参数,对每个环境气象参数的最不利值,应在长系列气象资料中统计每个环境气象参数在三个参照时限内的最不利移动平均值。最终热阱的环境气象参数的三个参照时限应根据最终热阱的特点确定,宜按下列要求设定:

    1 t
1为关键时限,应根据最不利的环境气象参数值,估算最小时限,在这个最小时限之内或其终点,最终热阱仍能提供可接受的冷却效果;

    2 t
2为24h;

    3 t
3为事故恢复时间,宜取为30d。

5.6.4 对于水量损失有决定意义的气象条件的确定,应判断会导致最终热阱水量最大损失的环境气象参数。计算最不利移动平均值时,移动时间可为保证补给水的时间,可取为30d。

5.6.5 当资料系列少于30年时,可采用不少于5年的资料,但应论证5年资料系列的代表性。当资料系列代表性不好时,应偏安全地估计。

5.6.6 当存在低温和结冰对最终热阱的影响时,应根据设计要求提供有关设计气象条件参数。

【条文说明】

 

.

6 设计基准气象现象评价

6.1 一般规定

6.1.1 极端气象现象应包括热带气旋、温带气旋、龙卷风、飑线风、沙暴、暴风雪、雷暴、闪电、冰雹等,应对厂址所在区域的各种极端气象现象发生的可能性进行评定。如果可能存在,应统计现象发生的频度和强度。

6.1.2 对于热带气旋、温带气旋、龙卷风、飑线风等设计基准气象现象的分析计算,应在厂址区域极端气象调查的基础上,采用概率论法,有条件时采用确定论法等途径,分析计算极端气象现象的设计基准气象参数。

6.1.3 设计基准气象现象计算结果应进行区域安全性、合理性评价后作为厂址设计基准。

6.1.4 概率论法宜采用皮尔逊Ⅲ型和极值Ⅰ型频率计算等多种方法进行计算,并应计算置信区间。

【条文说明】

 

6.2 热带气旋

6.2.1 在厂址区域有出现热带气旋的可能,且有严重影响时,应在调查基础上分析计算确定厂址设计基准热带气旋。

6.2.2 设计基准热带气旋可由下列参数表示:

    1 气旋中心气压(P
0);

    2 边缘气压(P
w);

    3 最大风速半径(R);

    4 最大风速(V
max);

    5 气旋中心移动速度(V
c);

    6 气旋运动的方向角(θ);

    7 气流的流入角(Φ)。

6.2.3 设计基准热带气旋分析样本宜包括以厂址为中心,300km~400km范围内通过的所有已知的热带气旋。

6.2.4 设计基准热带气旋最低中心气压应采用概率论法计算,重现期应采用千年一遇;有条件时,可进行确定论法计算,但应与概率论法计算结果分析比较后采用。

6.2.5 设计基准热带气旋最低中心气压样本系列应选择历年进入厂址区域的最低热带气旋中心气压。厂址区域范围应按本规范第6.2.3条的要求确定。如某年没有热带气旋进入厂址区域,则该年热带气旋中心气压宜取为进入该区域的热带气旋系列中的最大值。

6.2.6 设计基准热带气旋最低中心气压,采用确定论法时,可采用大气动力学和大气热力学基本方程计算,计算时应合理确定下列参数:

    1 对流层顶的高度;

    2 对流层顶的温度;

    3 海面温度;

    4 风眼内温度分布;

    5 风眼内湿度分布。

6.2.7 设计基准热带气旋边缘气压P
w,可采用热带气旋外边界上的平均海面气压,可从热带气旋中心到东、南、西、北四个方向上从气旋性曲率为零的平均气压来计算。

6.2.8 设计基准热带气旋最大风速半径R,可根据热带气旋航空探测统计资料估算。

6.2.9 设计基准热带气旋中心移动速度V
c,可根据统计分析,以厂址为中心,300km~400km范围内通过的所有已知的热带气旋的移速规律,采用偏不利原则确定。

6.2.10 设计基准热带气旋运动的方向角θ,宜结合现有风暴潮模型计算,选取产生最大风暴潮增水或减水的方向角。

6.2.11 设计基准热带气旋气流的流入角(Φ),可根据最大风速半径R按图6.2.11确定。


《核电厂工程气象技术规范 GB/T 50674-2013》




图6.2.11 设计基准热带气旋气流的流入角(Φ)与距气旋中心距离的关系图

    注:虚线上的圆表示对应各最大风速半径R的最大流入角(Φ)。

6.2.12 设计基准热带气旋最大风速V
max可采用下列方法计算,经比较后合理确定:

    1 利用热带气旋的压力廓线和梯度风平衡公式,计算最大梯度风;

    2 根据实测台风中心气压与最大风速相关关系推求;

    3 频率分析千年一遇台风最大风速。

6.2.13 设计基准热带气旋对厂址的影响,应按下列要求确定:

    1 按对厂址最不利的可能发生热带气旋的运动途径确定登陆地点;

    2 设计基准热带气旋最大风速V
max修正到10m高度10min平均风速;

    3 对特定的沿海和内陆厂址,考虑热带气旋登陆的摩擦作用和填塞的影响,修正设计基准热带气旋的中心压力、风场和最大风速;

    4 对设计基准热带气旋的风场进行由于气旋向前运动引起的风速修正,给出影响厂址的最大风速。

【条文说明】

 

6.3 温带气旋

6.3.1 当厂址区域有出现温带气旋及寒潮大风的可能性且有严重影响时,应统计分析出现温带气旋及寒潮大风的频率和季节变化、分析温带气旋的来源、活动路径、最大风速、移动速度和影响范围等。

6.3.2 设计基准温带气旋宜采用概率论法计算最小中心压力、最大风速等参数。最小中心压力、最大风速的重现期宜为千年一遇。

6.3.3 设计基准温带气旋运动路径应选择对厂址最不利的可能路径。

【条文说明】

 

6.4 龙卷风

6.4.1 设计基准龙卷风的评价区域应为以厂址为中心,经度宽为3°、纬度宽为3°的区域,分析龙卷风在区域上的分布规律。当龙卷风样本较多时,可将区域分成若干个子区,对于每一个子区分别统计不同强度龙卷风发生的次数,选择偏保守的子区作为分析计算设计基准龙卷风的样本来源区域。

6.4.2 龙卷风强度等级应根据本规范第3.2.4条要求获得的调查资料,按本规范附录A富士达F等级对龙卷风强度的分类方法逐个确定。当龙卷风资料详细时,龙卷风强度等级可采用改进富士达F等级分类法。分级差宜细分至0.1或0.2。

6.4.3 对给定等级的龙卷风最大风速VF的下限值可按下列公式计算:


《核电厂工程气象技术规范 GB/T 50674-2013》

    式中:V'
Fi——富士达强度F等级为i时的最大风速下限值,时距为风程1/4 mile平均风速;

          V″
Fi——富士达强度F等级为i时的最大风速下限值,时距为3s平均风速;

          V
EFi——改进型富士达强度EF等级为i时的最大风速下限值,时距为3s平均风速。

6.4.4 龙卷风的设计基准,宜采用最大风速、总气压降、最大气压降速率等要素表示。

6.4.5 设计基准龙卷风最大风速宜采用龙卷风风险度方法,按下列步骤进行分析计算:

    1 对厂址周围区域确定面积-强度关系;

    2 对厂址周围区域确定事件-强度关系;

    3 计算区域内某个点遭受给定风速范围内某一风速的概率;

    4 确定区域内风速大于某个给定阈值的概率。

6.4.6 龙卷风平均破坏面积与风强度的关系确定,应利用厂址周围区域收集的龙卷风破坏资料,根据龙卷风平均破坏面积和相应风速,建立以下形式的面积-强度关系公式:


《核电厂工程气象技术规范 GB/T 50674-2013》

    式中:a
i——龙卷风等级为i时的平均破坏面积,km²;

          V
Fi——龙卷风等级为i时的最大风速下限值;

          c、k——根据最小二乘线性回归分析得到的常数。

6.4.7 当按本规范第6.4.6条的方法建立的面积-强度关系拟合不好时,各等级龙卷风的平均破坏面积宜采用下式计算:


《核电厂工程气象技术规范 GB/T 50674-2013》

6.4.8 龙卷风事件-强度关系确定,应根据本规范第6.4.2条得到的龙卷风分级结果,统计高于每个强度等级事件发生的累积次数,按下式拟合年次数分布与强度等级关系:


《核电厂工程气象技术规范 GB/T 50674-2013》

    式中:n
i——最大风速超过某个阈值风速ui的龙卷风发生的累积次数;

          u
i——等级为i的阈值风速;

          c'、k'——根据最小二乘线性回归分析得到的常数。

6.4.9 厂址遭受龙卷风给定风速范围内某一风速的概率宜采用下式计算:


《核电厂工程气象技术规范 GB/T 50674-2013》

    式中:P(V
j,V
j+1)——厂址在一年之内经受风速区间为富士达强度等级j和j+1龙卷风的概率;

          λ
i——区域内i等级龙卷风年平均发生的次数;

          a
ij——i等级龙卷风风速在V
j和V
j+1之间的破坏面积;

          A——区域的面积;

          n——区域内所考虑的最强的龙卷风等级,可取为6。

6.4.10 厂址经受风速大于或等于强度等级k的风速的概率宜采用下式计算:


《核电厂工程气象技术规范 GB/T 50674-2013》

6.4.11 设计基准龙卷风最大风速V
F可按本规范式(6.4.8)建立概率-风速曲线确定,设计基准概率值应为每年10
-7

6.4.12 设计基准龙卷风最大气压降速率和总气压降可按下列公式计算:


《核电厂工程气象技术规范 GB/T 50674-2013》

    式中:

《核电厂工程气象技术规范 GB/T 50674-2013》

——最大气压降速率;

          V
F——龙卷风最大风速;

          R
m——最大旋转风速半径,可取50m;

          ρ——空气密度;

          △P——总气压降。

6.4.13 龙卷风产生飞射物碰撞速度宜按设计基准龙卷风最大水平风速的35%取值,飞射物宜采用下列物体:

    1 一个1800kg的汽车;

    2 一个125kg重的20cm直径穿甲炮弹;

    3 一个2.5cm直径实心钢球。

【条文说明】

 

6.5 其他气象现象

6.5.1 其他设计基准气象现象和气象参数应根据核电厂厂址所在地区的气候特点确定,其项目应包括飑线风、暴风雪、尘暴、干旱、雷电、冰层、霜冻、雾、冰雹等。

6.5.2 根据厂址的地形条件和气候特性,其他设计基准气象现象和气象参数的评价范围,应为包括厂区在内的100km~300km。

6.5.3 其他设计基准气象现象和气象参数的确定,应统计分析厂址区域范围内在历史上出现的极端灾害性气象现象的特征、发生的季节、持续时间、初终期、出现的频率和强度、移动路径、影响范围及其危害程度等;必要时,应采用概率论方法分析计算,气象要素重现期宜为百年一遇。

【条文说明】

 

.

7 核电厂气象各勘测设计阶段工作内容和要求

7.1 厂址查勘阶段

7.1.1 厂址查勘阶段气象应通过搜集区域气候特征、气象要素及极端气象现象等资料,并进行现场调查,就核电厂厂址查勘阶段所涉及的厂址区域气候特征、气象条件、极端气象现象等主要气象条件进行初步评定;对优选厂址方案提出存在的主要气象问题及下阶段进一步工作的建议。

7.1.2 厂址查勘阶段核电厂气象工作内容应符合下列规定:

    1 了解区域内气象台站情况;

    2 搜集与调查区域内的一般性气候资料,掌握区域气候特征;

    3 搜集与调查区域内历史上极端气象现象发生频度与特性;

    4 搜集累年平均、极端最高(最大)、极端最低(最小)气压、气温、风速(相应风向)、水汽压、降水量、蒸发量特征值;搜集累年最小、平均相对湿度及平均风速特征值;搜集累年最大风速、极大风速、风向和出现日期;全年平均风速、风向玫瑰图;

    5 初步分析厂址大气稳定度年分布特征;

    6 根据初步分析的气候、气象条件和极端气象事件等因素,排除厂址颠覆性气象因素。

7.2 初步可行性研究阶段

7.2.1 初步可行性研究阶段气象应通过搜集区域气候特征、气象要素及极端气象现象等资料,并进行现场调查、必要的短期观测、专题分析论证,就核电厂厂址初步可行性研究所涉及的厂址区域特征、气象条件、极端气象现象等主要气象条件进行初步评定;对推荐厂址方案提出存在的主要气象问题及下阶段进一步工作的建议。

7.2.2 初步可行性研究阶段核电厂气象工作内容应包括下列内容:

    1 了解区域内气象台站,测站资料三性(可靠性、一致性、代表性)初步分析;

    2 搜集与调查区域内的一般性气候资料(气团类型、天气系统特性等)以及温度和湿度、风速和风向、降水量等区域性时空分布与变化特性;

    3 搜集与调查区域内累年极端最高(最大)和极端最低(最小)风速(风向)降水量,气温、积雪深;

    4 搜集与调查区域内历史上极端气象现象发生季节、频度、持续时间、路径、随时间变化和空间分布的特点、物象破坏情况、初估其风力等级及最大风速;搜集对区域有影响的历史龙卷风和热带气旋,调查历史严重龙卷风发生频率、灾害情况等;初估对区域有影响的热带气旋、温带气旋、飑线风、龙卷风、寒潮大风等值;

    5 搜集累年平均、极端最高(最大)、极端最低(最小)气压、气温、风速(相应风向)、水汽压、降水量、蒸发量特征值;搜集累年最小、平均相对湿度及平均风速特征值。搜集累年最大风速、极大风速、风向和出现日期。全年平均风速、风向玫瑰图;累年最大积雪深和最大冻土深;

    6 初步分析厂址大气稳定度年、季分布特征;

    7 根据初步分析的气候、气象条件和极端气象事件等因素,对有关厂址安全方面的可接受性做出评价。

7.3 可行性研究阶段

7.3.1 可行性研究阶段气象应在经过审定的初步可行性研究阶段拟建厂址的基础上,通过进一步搜集调查区域气象资料,对可能影响厂址的主要气象条件进行全面的勘测、测试和试验、专题研究工作,进一步研究核电厂工程建设条件和方案,落实建厂条件;对核工程气象条件进行专题论证,并根据工程需要,对某些重要气象事件进行专题分析研究,提供工程地点的气象条件定量数据和结论。针对厂址在气象条件上存在的问题,提出下阶段进一步开展气象勘测工作的意见与建议。

7.3.2 可行性研究阶段应全面开展现场调查、设立气象观测站,厂址应有一年以上实测资料。

7.3.3 区域气候条件评价应符合下列规定:

    1 全面搜集、调查与分析区域气候的特性-气团类型、天气系统特征(高压、低压以及锋面系)、气流模式(风速、风向)天气尺度、宏观大气过程与厂址气象条件的关系等;

    2 厂址与参证站资料三性深入分析。

7.3.4 厂址极端气象参数分析计算应符合下列规定:

    1 调查、核定历史最大风速,极大风速,风向和出现日期,计算频率1%、0.1%极端风速及最大风速,确定设计基准风;

    2 调查、核定不同历时历史特大暴雨记录及出现日期,计算频率1%、0.1%及0.1%~0.01%不同历时暴雨量以及可能最大暴雨,确定设计基准降水;

    3 搜集、调查历史最大积雪深度,计算频率1%的积雪深度,确定设计基准积雪;

    4 调查、核定历史极端最高(最低)气温及出现日期,持续时间,计算最近5年夏季最热三个月累积频率1%日平均气温;计算最近5年冬季最冷三个月累积频率99%日平均气温;确定设计基准气温;

    5 根据厂址特征,确定其他需评估的如冰层、霜冻、雾和冰雹等特征值;

    6 根据最终热阱的具体特性及设计要求,评价有关环境气象参数值。

7.3.5 厂址极端气象现象分析计算应符合下列规定:

    1 全面搜集、调查和分析厂址历史上极端气象现象发生的季节、频度、路径、随时间变化和空间分布的特点、物象破坏情况;

    2 分析确定可能最大热带气旋各项参数、风场和最大风速,评价设计基准热带气旋;

    3 分析确定可能最大温带气旋最大风速,评价设计基准温带气旋;

    4 对厂址所在区域全面调查龙卷风,搜集逐年各月龙卷风的发生时间及灾情,分析确定龙卷风强度的等级,评价设计基准龙卷风;

    5 根据厂址特征,确定其他需评估的如暴风雪、尘暴、干旱和雷电发生频度及持续时间等特征值。

7.3.6 厂址气象特征值统计分析应符合下列规定:

    1 全面搜集、修正累年各月平均最高(最大)和最低(最小)气压、气温、风速(风向)、水汽压、降水量、蒸发量特征值;

    2 全面搜集、调查累年各月极大风速、风向及出现时间,全年、冬季、夏季各风速、风向玫瑰图;

    3 统计分析最近10年最热月累积频率1%、10%的日平均湿球温度和相应的干球温度、相对湿度、大气压力;

    4 统计分析累年各月最大冻土深度;累年各月各种天气现象,平均、最多、最少日数,最长连续日数,发生频率和持续时间;

    5 统计分析采暖通风有关气象参数。

7.3.7 环境气象评价应符合下列规定:

    1 分析计算厂址大气稳定度,推荐出适用于厂址的大气稳定度分类法;

    2 计算季、年风向、风速、稳定度三维联合频率以及风向、风速、稳定度、雨况四维联合频率;

    3 统计分析风向、风速持续性,应根据厂址气象代表站资料进行分析,包括各高度风向持续时间统计,各高度静风和小风持续时间统计和分析;

    4 分析风廓线幂指数。

7.3.8 从厂址气象方面对厂址的适应性总结评价,明确存在的气象问题和提出下一步开展工作的建议。

7.4 初步设计阶段和施工图设计阶段

7.4.1 初步设计阶段气象应在已确定厂址的基础上,通过进一步补充搜集资料、调查、勘测、试验研究和分析计算工作,对可行性研究阶段确定的成果进行进一步补充分析,同时解决可行性研究阶段的遗留问题,并提出气象分析报告。

7.4.2 施工图设计(包括建造开始至运行前)阶段气象应根据设计对工程技术方案的调整要求,初步设计阶段尚未确定的气象参数和厂址附近气象条件发生特殊变化时,进行相关的气象分析工作,并提出气象分析报告。

附录A 富士达F等级对龙卷风强度的分类

A.0.1 富士达F等级龙卷风强度分类应符合表A.0.1的规定。

表A.0.1 富士达F等级龙卷风强度分类



《核电厂工程气象技术规范 GB/T 50674-2013》

    注:风速时距按风程1/4 mile平均风速计。

本规范用词说明

1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:

    1)表示很严格,非这样做不可的:

      正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;

    2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:

      正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;

    3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:

      正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;

    4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。

2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。

引用标准名录

    《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019

    《地面气象观测规范 第1部分:总则》QX/T 45

    《地面气象观测规范 第17部分:自动气象站观测》QX/T 61


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