核電廠大氣穩(wěn)定度分類方法的對比研究

翁碇強

摘? 要：為了分析驗證哪種大氣穩(wěn)定度分類方法更適用于核電廠。分別通過?T，?T/U和?T/U2法對2009年—2013年昌江核電廠的氣象要素進行對比分析。通過比較分析得出?T法由于單純依賴溫度梯度，判斷依據(jù)單一，導致D類和E類偏高，其他類型分布概率過低。?T/U2法對地形要求比較敏感，均無法正常反映準確的穩(wěn)定度分類。?T/U法更適用于昌江核電廠。

關鍵詞：昌江核電廠? 氣象站? 大氣穩(wěn)定度? 風向? 風速? 溫度

中圖分類號：P404? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）08（b）-0080-03

Abstract： In order to analyze and verify which atmospheric stability classification method is more suitable for nuclear power plants.The meteorological elements of Changjiang Nuclear Power plant from 2009 to 2013 were analyzed by ?T， ?T/U and ?T/U2 respectively.Through comparative analysis， it can be concluded that ?T method relies solely on temperature gradient and is based on a single judgment， leading to higher distribution probability of D and E and lower distribution probability of other types. The ? T / U2 method is sensitive to the terrain requirements and can not reflect the accurate stability classification normally. The ?T / U method is more suitable for Changjiang nuclear Power plant.

Key Words： Changjiang nuclear power plant;Meteorological station;Atmospheric stability; Wind direction; Wind speed; Temperature

1? 大氣穩(wěn)定度簡介

大氣穩(wěn)定度是大氣邊界層和大氣環(huán)境研究中最重要的參數(shù)之一，也是影響污染物在大氣中擴散的關鍵因素。當大氣層結不穩(wěn)定時，熱力湍流發(fā)展旺盛，對流強烈，污染物易擴散，但是當全層不穩(wěn)定時，污染物不易擴散稀釋。當大氣層結穩(wěn)定時，湍流受到抑制，對流顯弱，污染物不易擴散稀釋，特別當逆溫層出現(xiàn)時，通常風力弱或無風，使煙羽聚集地表，造成嚴重污染。所以，大氣穩(wěn)定度的觀測是核電廠的重要觀測項目之一。

2? 大氣穩(wěn)定度各分類方法介紹

計算大氣穩(wěn)定度的方法有多種，包括：P-T法、?T法、?T/U法、?T/U2法等。其中P-T法在實際生活中應用最為廣泛，它將大氣穩(wěn)定度分為強不穩(wěn)定、不穩(wěn)定、弱不穩(wěn)定、中性、弱穩(wěn)定和穩(wěn)定這6類，并分別用A，B，C，D，E，F(xiàn)來表示[1]。但由于P-T法是要借助云量來判斷分類，云量則需進行人工觀測，受主觀因素影響較大，所以這里暫不作討論。

2.1 ?T法

?T法是采用100m與10m的溫差來確定大氣穩(wěn)定度[2]，表1為劃分標準。

2.2 ?T/U法

?T/U法是運用溫度梯度與風速相結合的分類判斷方法，它能較好地反映熱力湍流和機械湍流兩者的影響，采用100m與10m的溫差聯(lián)合地面風速來確定大氣穩(wěn)定度，實際計算時地面風速運用鐵塔10m風速即可。表2給出了劃分方法。

2.3 ?T/U2法

?T/U2法是運用重力加速度、30m風速、30m層高和10m與30m溫差計算得出無量綱參數(shù)Rib，然后根據(jù)該參數(shù)來判定穩(wěn)定度分類。

其中為重力加速度，T2取30m高度的溫度，u2為30m高度的風速，z2為30m，?θ為10m與30m之間的溫差，最后根據(jù)表3對計算出的Rib進行穩(wěn)定度分類。

3? 結果分析

圖1～3分別通過3種方法對穩(wěn)定度進行分類得到的結果對比。

3.1 ?T法的結果分析

通過圖1可以看出?T法D類和E類的概率分別為43.1中性或近中性來流所致，從該方法的判斷依據(jù)可看出由于單純依賴溫度梯度，導致D類和E類偏高，其他類型分布概率過低。

3.2 ?T/U法的結果分析

?T/U法根據(jù)溫度梯度和風速為判斷依據(jù)，通過圖2可以看出D類的概率為45.35%，A類和E類的概率分別為2.75%和6.81%，B類、C類和F類的概率分別為13.34%，13.31%和18.46%。同樣受到海上中性來流影響，導致D類偏高。

3.3 ?T/U2法的結果分析

通過圖3可以看出?T/U2法A類的分布概率高達61.53%，F(xiàn)類的分布概率為22.62%，其他類型的分布概率偏低，都不超過6%。因為該方法對30m的溫度和風速精度要求比較高，海南昌江核電廠氣象站位于坡地的頂部，地勢不平坦，且站址周圍被海防林包圍，這對熱力湍流和機械湍流都會造成影響。所以這對測量和分析結果造成極大的干擾，無法正常反映準確的穩(wěn)定度分類。

4? 結論

經(jīng)過對比分析，得出以下認識。

（1）?T法是運用10m和100m溫差來進行判定大氣穩(wěn)定度的分類。從圖1可以看出，歷年各穩(wěn)定度類型分布都較為穩(wěn)定，沒有大的起伏，但是D類和E類偏高，分布不合理。且該方法判定依據(jù)單一。

（2）?T/U法綜合考慮了熱力湍流和機械湍流。從圖2可以看出，運用該方法進行分類，各穩(wěn)定度分布合理，且年與年之間分布也穩(wěn)定。

（3）從圖3可以看出，運用?T/U2法作為判據(jù)的分析結果顯示，年與年之間各類穩(wěn)定度分布穩(wěn)定，但A類過高，分布不合理。

本文通過運用?T法、?T/U法和?T/U2法進行統(tǒng)計分析，可以看出：?T/U法的結果做好，適用于海南昌江核電廠氣象站。?T/U2法受地形影響較大，?T法由于判斷依據(jù)過于單一，從而導致測量結果都不理想。

參考文獻

[1] 楊銘，溫青云，吳淑玉.淺析環(huán)境溫度對海南昌江核電廠機組熱效率的影響[J].科技視界，2016（16）：28-29.

[2] 劉偉容，齊宇虹，林峰，等.海南昌江核電廠兩次海域放射性調(diào)查結果分析[J].應用海洋學學報，2020，39（1）：63-70.

[3] 李晨，符蘭，陳麗琴.昌江核電廠外圍瞬時和累積空氣吸收劑量率分析[J].中國高新科技，2019（16）：32-34.

[4] 肖明明.核電廠核事故放射性污染物擴散模擬研究[D].遼寧大學，2015.

[5] 郭瑞萍，楊春林，張瓊，等.不同氣象場對核電廠核素大氣擴散的影響[J].環(huán)境科學與技術，2017，40（6）：171-178，191.

[6] 張凌燕，王煜宏，楊杰，等.確定核電廠氣載放射性流出物排放限值的設計方法研究[J].輻射防護，2016，36（3）：167-172.