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1、第1期(总第143期)山西水利科技No.1(TotalNo.143)2002年2月SHANXIHYDROTECHNICSFeb.20021006-8139(2002)01-10-33地形高差对风速影响的探讨陈启新(山西省水利水电勘测设计研究院)文摘:微地形对风速的影响是明显而复杂的。本文研究了风向与地形倾向间不同关系中风速沿高程变化的影响量,并探讨了其变化规律,得出较为满意的地形高差对风速影响量估算的方法。可供山、丘区工程设计风速计算中,对工程区与引用气象台(站)观测场地有较大地形高差时,实测高水位期最大风速资料改正值估算的参
2、考。关键词:微地形;风速;风向;地形倾向;地形改正;符合率地形对风的影响是明显而复杂的,某些特殊情接近正对地形倾向面及其相邻两侧两个风向的况,如狭管效应、林区阻隔等需要根据当地的具体地风称“向坡风”;与之相反的相应三个风向的风称“背形地物条件进行研究,此处暂不予探讨。本文特研坡风”:剩余十个风向的风中,空出与向坡风及背坡究地形倾向对不同风向的多年平均最大风速随高程风相紧邻的四个风向的风称为“过渡带风”外,其余变化的影响量,以供工程设计中引用气象台(站)观六个风向的风称“顺坡风”。测风速时,根据工程所在地的实际情况进行风速的2采
3、用对比站分析地形高差对风速的影响地形高差改正参考。2.1选择对比站的条件1地形倾向与风向间关系的划分与定义风速的地形高差改正,采用对比站100m高差地形条件是固定不变的,而风向则随时而异。改正数的办法。选择对比站的条件为:故地形倾向与风向间的关系多种多样,为分析及引(1)根据资料条件及精度要求,采用站距在用方便计,现划分为迎风面、背风面、顺风面及过渡40km以内,观测场地高差在100m以上,以尽量减少带四种地形倾向与风向的关系(见图1)。现以风向地域差别及观测误差对改正数的影响;为主导,将上述四种地形倾向与风向的关系,具体定(
4、2)无分水岭阻隔、不在Ⅴ型山谷两个坡面上,义如下:且无特殊地形、地物影响(例如狭管效应、林区阻隔等)。2.2地形高差影响分析成果因对比站所在地面位置的连线不一定垂直地形倾斜面走向线,故不能直接引用对比站高差与风速差的比例关系,给对比分析增加了很多复杂因素。在分析对比站高差改正数时,其风向与地形倾向的关系,应由风向与“站间坡向”(即对比站连线由高向低的方向线,见图1)决定,而不是前面定义的风向与地形倾向的关系,例如图1中甲、乙两站的“站间坡向”,基本平行于按地形与风向关系定义的“过渡带风(1)”,则原来按地形倾向与风向关系定义图
5、1风向坡向关系定义图的“过渡带风(1)”,此时应作为“背坡风”(与“站间3本文承高级工程师陈南村指导。·10·第1期(总第143期)No.1(TotalNo.143)陈启新:地形高差对风速影响的探讨2002年2月Feb.2002坡向”一致),其相反方向的风,作为“向坡风”(与“站2.3合理性分析间坡向”相反)。以上统计规律,可以作如下解释:风速的改变,受动力条件的控制,由于顺坡风及过渡带风是沿不规则地形运动,地经对符合2.1节两个对比站条件的10对对比面的沟(凹陷)、粱(凸出)及坡面扭曲等变化,对风产生较大站(基本是全省全部符
6、合条件的对比站)进行上述处扰动,使地面风速沿高程变化较小;向坡风基本沿坡面上升,理,然后进行统计分析,结果表明,在平均情况下,风而山坡坡面地形起伏变化较小,对风速的干扰影响小,在抬速均随地形的增高而加大,结果见表1。已如前述,升作用的影响下,风速随高程的增加较大;地形对背坡风的表中向坡风与背坡风是三个风向的平均改正值,顺干扰影响与向坡风同,但在运动过程中,同时受扩散作用与坡风是六个风向的平均改正值,过渡带风是四个风下沉作用的影响,此两项力学作用,会使风速沿高程的变化,向的平均改正值。统计的30个向坡风改正值中,有在一定程度上起
7、到一些相消的作用,对大尺度的风而言,扩4个为不符合规律的负值,一个无反应(改正值为散作用有限,故背坡风随高程降低而减小的风速,与迎坡风0),其余25个均为正值改正,如以正值改正数与有随高程抬高而增大的风速接近,即高差改正数近似。四个符合率的变化规律,也是可作解释的,例如顺坡风符合率最低,效统计数(等于统计个数减无反应个数)之比计算符背坡风符合率最高,过渡带风符合率基本位于向坡风与顺坡合率,则符合率为86%,每100m高差平均增大风速风符合率及背坡风与顺坡风符合率之间等。0.66m/s。统计57个顺坡风有9个为负值,4个无反通过
8、以上分析,说明风速的高程变化,受地形高差的影应,其余44个为正值,符合率83%,每100m高差平响较大,不同的风向与地形倾向关系的影响,也有一定的差均增大风速0.55m/s。统计的25个背坡风中,除一别,且规律明显,风速随着地形高程的增加而加大的符合率个无反映外,其余24个全
