ISSN 1004-4965

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超强台风“威马逊”登陆期间近地层风速变化特征分析

王海龙 吴新桥 黄增浩 蔡彦枫 张灿亨

王海龙, 吴新桥, 黄增浩, 蔡彦枫, 张灿亨. 超强台风“威马逊”登陆期间近地层风速变化特征分析[J]. 热带气象学报, 2018, 34(3): 297-304. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.03.002
引用本文: 王海龙, 吴新桥, 黄增浩, 蔡彦枫, 张灿亨. 超强台风“威马逊”登陆期间近地层风速变化特征分析[J]. 热带气象学报, 2018, 34(3): 297-304. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.03.002
Hai-long WANG, Xin-qiao WU, Zeng-hao HUANG, Yan-feng CAI, Can-heng ZHANG. STUDY ON THE BOUNDARY LAYER WIND VARIATION CHARACTERISTICS OF SUPER-TYPHOON RAMMASUN DURING LANDING ON XUWEN COUNTY[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2018, 34(3): 297-304. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.03.002
Citation: Hai-long WANG, Xin-qiao WU, Zeng-hao HUANG, Yan-feng CAI, Can-heng ZHANG. STUDY ON THE BOUNDARY LAYER WIND VARIATION CHARACTERISTICS OF SUPER-TYPHOON RAMMASUN DURING LANDING ON XUWEN COUNTY[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2018, 34(3): 297-304. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.03.002

超强台风“威马逊”登陆期间近地层风速变化特征分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2018.03.002
基金项目: 

2017年中国南方电网有限责任公司科技项目 SEPRI-K175012

详细信息
    通讯作者:

    王海龙, 男, 山东省人, 高级工程师, 博士, 研究方向:近海海洋水文及工程应用、台风及电力工程防灾。E-mail:wanghailong@gedi.com.cn

  • 中图分类号: P444

STUDY ON THE BOUNDARY LAYER WIND VARIATION CHARACTERISTICS OF SUPER-TYPHOON RAMMASUN DURING LANDING ON XUWEN COUNTY

  • 摘要: 利用1409号超强台风“威马逊”登陆广东徐闻期间勇士风电场观测数据,计算分析了“威马逊”风切变、湍流强度、阵风系数和风向等的时程变化特征,拟为沿海台风影响严重区域输电线路设计和风电机组选型提供参考依据。分析发现“威马逊”风切变指数相比年平均风速(即常态风)切变指数减小,随台风中心逼近和经过呈现先减小再增大的规律;台风中心过后风向回南之后,幂指数函数拟合较差。阵风系数呈现随高度增加而减小的趋势,该趋势在台风中心经过前较好地吻合幂函数,而在台风中心经过后吻合较差;各高度阵风系数以及不同高度之间的差值随台风中心逼近、风速增加而趋于减小,随台风中心远离、风速下降而缓慢增大。湍流强度随高度增加而减小,强风时段湍流强度较小且相对平稳,轮毂高度处湍流强度基本不超IEC-B类。测站位于台风中心路径右侧眼壁区时,所测风向随时间呈顺时针旋转。

     

  • 图  1  “威马逊”登陆徐闻路径及各风速观测点相对位置示意图

    1代表角尾风电场,2代表盐井风电场,3代表勇士风电场,4代表洋前风电场,5代表和安风电场,6代表东里风电场,★为徐闻气象站。a~f分别表示1~6各风电场测得10 min平均风速的最大值时刻的台风中心位置,对应时刻分别为20:10、18:25、20:20、18:10、19:03、18:00。

    图  2  10 min平均风速及风切变指数随时间变化

    点画线为风切变指数。

    图  3  阵风系数及相应垂向切变指数随风速等级(时间)变化(a,风速下降至13级风后幂函数拟合较差,故图中未体现)和切变指数随风速等级变化(b,尾部红色区间段表示幂函数拟合较差)

    图  4  各高度阵风系数随时间变化

    点画线为90 m高的风速。

    图  5  各高度湍流强度随时间变化

    点画线为90 m高风速。

    图  6  各高度湍流强度随风速等级(时间)变化

    图  7  30 m和90 m高湍流强度随风速变化及与GL/IEC规范湍流强度模型对比

    图  8  90 m高10 min平均风速(蓝线,左纵坐标,单位:m/s)和70 m高风向(绿线,右纵坐标,单位:°)随时间变化

    表  1  2014年7月18日“威马逊”期间徐闻部分风电场最大风速和极大风速统计

    风电场 角尾 盐井 勇士 洋前 和安 东里
    概况 距离/km 33 22 24 50 48 65
    高度/ m 80 75 90 75 80 75
    瞬时风速 风速/(m/s) 68.1 62.71 63.2 50.32☆ 60.5 50☆
    时间 20:10 18:25 20:20 16:45—17:20 19:02 17:30—19:30
    编号 12 25 测风塔 4 12 1/15/33★
    10 min平均风速 风速/(m/s) 51 无数据 51.44 48.51 51.8 42.34
    时间 20:10 无数据 20:20 18:10 19:03 18:00
    编号 21、24 无数据 30 18 12 平均
    注:除勇士风电场为测风塔数据外,其他风电场的风速为风电机组机舱顶部风速仪测得。表中瞬时风速均为1 s测量结果。☆:风机上测风仪满量程。★:本风电场仅剩3台风机有测量结果。
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    表  2  “威马逊”不同风速等级对风速切变指数统计表风速等级

    风速等级 11 12 13 14 15 14 13
    开始时间 14:50 16:40 18:20 19:00 19:40 21:00 22:10
    停止时间 16:30 18:10 18:50 19:30 20:50 22:00 22:40
    切变指数 0.192 0.168 0.165 0.129 0.114 0.127 0.135
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    表  3  “威马逊”不同风速等级对应阵风系数统计风速等级

    风速等级 11 12 13 14 15 14 13
    对应时间 14:50 16:40 18:20 19:00 19:40 21:00 22:10
    16:30 18:10 18:50 19:30 20:50 22:00 22:40
    各高度(单位:m)阵风系数 90 1.304 1.268 1.247 1.262 1.233 1.253 1.239
    80 1.308 1.278 1.262 1.242 1.249 1.259 1.233
    70 1.342 1.283 1.275 1.256 1.236 1.274 1.249
    50 1.362 1.319 1.342 1.271 1.283 1.290 /
    30 1.440 1.357 1.406 1.327 1.295 1.337 1.296
    平均 1.351 1.301 1.307 1.272 1.259 1.283 1.254
    对应切变指数 -0.090 -0.063 -0.113 -0.052 -0.046 -0.058 -0.044
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    表  4  “威马逊”不同风速等级对应湍流强度统计表风速等级

    风速等级 11 12 13 14 15 14 13
    对应时间 14:50 16:40 18:20 19:00 19:40 21:00 22:10
    16:30 18:10 18:50 19:30 20:50 22:00 22:40
    各高度(单位:m)湍流强度 90 0.108 0.096 0.101 0.092 0.081 0.091 0.087
    80 0.111 0.101 0.106 0.095 0.081 0.094 0.089
    70 0.118 0.107 0.108 0.098 0.086 0.098 0.093
    50 0.131 0.118 0.118 0.104 0.094 0.107 0.095
    30 0.157 0.132 0.133 0.125 0.102 0.113 0.109
    平均 0.125 0.111 0.113 0.103 0.089 0.101 0.094
    对应切变指数 -0.345 -0.286 -0.247 -0.269 -0.226 -0.195 -0.191
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  • [1] 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50009-2012建筑结构荷载规范[S]. 北京: 中华人民共和国住房和城乡建设部, 2012: 1-240.
    [2] 中国机械工业联合会. GB/T 31519-2015台风型风力发电机组[S]. 北京: 中国机械工业联合会, 2015: 1-24.
    [3] 宋丽莉, 毛慧琴, 汤海燕, 等.广东沿海近地层大风特性的观测分析[J].热带气象学报, 2004, 20(6): 731-736.
    [4] 张容焱, 张秀芝, 杨校生, 等.台风莫拉克(0908)影响期间近地层风特性[J].应用气象学报, 2012, 23(2): 184-194.
    [5] 陈雯超, 宋丽莉, 植石群, 等.不同下垫面的热带气旋强风阵风系数研究[J].中国科学:科学技术, 2011, 41(11): 1449-1459.
    [6] 王志春, 植石群.登陆台风启德近地层强风特性观测研究[J].气象科技, 2014, 42(4): 678-681.
    [7] 邵德民, 端义宏, 张维. 上海地区大风风速剖面特性的观测和分析[C]//第十一届全国结构风工程学术会议论文集. 北京: 中国土木工程学会, 2004: 87-90.
    [8] 宋丽莉, 毛慧琴, 植石群, 等.登陆台风近地层湍流特征观测分析[J].气象学报, 2005, 63(6): 915-921.
    [9] 徐安, 傅继阳, 赵若红, 等.土木工程相关的台风近地风场实测研究[J].空气动力学学报, 2010, 28(1): 23-31.
    [10] 胡尚瑜, 宋丽莉, 李秋胜.近地边界层台风观测及湍流特征参数分析[J].建筑结构学报, 2011, 32(4): 1-8.
    [11] 刘东海, 宋丽莉, 李国平, 等.强台风"黑格比"实测海上风电机组极端风况特征参数分析和讨论[J].热带气象学报, 2011, 27(3): 317-326.
    [12] 林雯, 方平治, 雷小途, 等.台风条件下不同时距最大平均风速之间的转换系数研究[J].热带气象学报, 2016, 32(1): 42-50.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-02-27
  • 修回日期:  2018-02-28
  • 刊出日期:  2018-06-01

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