沿海无资料地区设计水温计算方法研究

2011-08-15王起峰

科学之友 2011年8期

王起峰，林婵

（山东电力工程咨询院有限公司，山东济南 250100）

由于经济发展和当地生产生活的需要，在沿海地区越来越多的电厂正在逐步兴建。在沿海电厂的设计中，设计的水温计算常常由于缺少当地海洋站的实测资料而使该项工作无法进行。在多个项目中，笔者归纳总结出一套通过结合邻近海洋站和卫星遥感资料来推求当地设计水温条件的方法，并在实际工程中得到验证和检验，在此提出以供大家参考。

1 基本原理

目前，山东省内的沿海地区基本上很少有完整的长系列的水温观测站，因此，在设计中我们也就无法直接获得电厂所处海区的水温资料，这就需要我们移用其他海洋观测站的资料来作为参考。由于资料的短缺，无资料地区也无法直接和相邻的观测站建立起良好的相关关系，此时利用卫星遥感资料与已有观测站进行相关分析，从而推求当地设计的水温。其具体分为以下几步：

（1）卫星水温资料精度的验证。选取当地或附近海洋站温度资料序列：最近五年7、8、9月的日平均值，共460个数据。统计五年炎热时期最高水温、最低水温和平均水温。分析水温变化规律以及最高水温出现的时间。统计卫星遥感资料与当地或附近海洋站匹配资料的个数，分析两组资料的一致性。计算两者相关系数和平均绝对值误差，由此得出结论，卫星遥感资料精度如何，是否可作为本工程水温相关参数计算。

（2）电厂海区与当地海区卫星水温资料的一致性分析。在卫星水温资料精度满足要求的条件下，提取无云天气下电厂海区的卫星资料，得到多个温度值，取之与海洋站海区匹配的卫星资料进行数值拟合。得拟合方程为：

y＝ax＋b

式中，y：海洋站海区的卫星水温，℃；

x：电厂海区的卫星水温，℃；

a、b：系数。

拟合结果求得a和b的数值，计算相关系数及绝对值平均误差。根据上述结果可判断卫星水温资料的一致性，并以此为依据来决定是否可以建立电厂海区与当地或附近海洋站的水温关系。

（3）建立电厂海区卫星水温与当地或附近海洋站实测水温的数值关系方程，以便推算连续的电厂海区卫星水温资料。根据上述分析，当卫星水温资料精度较高、电厂海区与海洋站海区卫星水温资料一致性非常好时，可建立当地或附近海洋站实测水温与电厂海区卫星水温的关系方程。根据实测资料，提取匹配的多个水温数据进行数值拟合，拟合方程为：

y＝ax＋b

式中，y：电厂海区卫星水温，℃；

x：附近海洋站水温，℃；

a、b：系数。

拟合结果可得a和b的数值，然后进一步计算求的相关系数和绝对值平均误差。

（4）利用当地或附近海洋站连续的实测水温资料和数值关系方程，计算电厂海区连续的卫星水温资料，并以此计算本工程所需的水温参数。根据工程采用的当地或附近海洋站最近五年7、8、9月的实测日平均水温资料，根据上述关系方程推算相应时间的电厂海区卫星水温。根据推算的电厂海区卫星水温资料，得到设计日平均水温值，同时分析计算误差。

（5）合理性分析。为分析电厂海区设计水温参数计算结果的合理性，将计算工程计算结果与附近海域水温参数进行比较，得出比较客观的判断。

2 方法应用

本文以莱州电厂为例，对上述方法进行验证。莱州电厂附近无长时间序列的水温观测站，无法直接得到电厂所处海区的温度观测资料，为此采用卫星遥感资料与龙口海洋站温度资料，经计算分析确定本工程所需要的温度参数。本次计算采用龙口海洋站2001－2005年7、8、9月的实测日平均水温资料，根据上述关系方程推算相应时间的电厂海区卫星水温。

根据推算的电厂海区卫星水温资料，得到累积频率10%的日平均水温值为26.95 ℃，误差在1 ℃左右。

为分析本工程电厂海区水温参数计算结果的合理性，将该工程计算结果与附近海域水温参数进行比较，根据烟台八角电厂资料，八角电厂海区8月份平均水温为25.0 ℃；根据国电蓬莱电厂资料，国电蓬莱电厂海区8月份平均水温为25.4 ℃，P＝10%夏季日平均水温为26.5 ℃；从烟台八角电厂海区～国电蓬莱电厂海区8月份平均水温变化呈上升趋势，但变幅不大。莱州电厂海区计算结果P＝10%夏季日平均水温为26.95 ℃，较国电蓬莱电厂海区大0.45 ℃，因此认为本工程电厂海区水温计算比较合理。