兰州中川机场激光测风雷达选址分析

文/明焱

兰州中川机场地处陇中黄土高原地区，秦王川盆地之中，其周围特殊的地形和气候造成了机场周围的风具有明显的地域性，具有风场变化多，变化快的特点，导致低空风场变化频发、航班起降不安全的现状。

机场现有风场探测设备主要有1套C波段多普勒雷达系统和1套自动气象观测系统。C波段多普勒雷达仅对降水粒子有良好的探测效果，而对晴空下的风场探测效果有限。同时由于现有自动气象观测系统风传感器探测设备布局的局限性，目前无法对跑道外围及延长线起降区走廊内的三维风场做到有效探测，而这一区域内的低空风场变化对起飞和降落的低空飞行器有着极大的安全威胁。

因此现有风场探测设备相对有限，无法客观、有效的探测机场周围低空风场变化情况，导致气象部门很难对低空风场变化做出及时、准确的预报，无法为航班正常起降提供强有力的保障。而激光测风雷达对晴空下的风场变化有着有效、客观的预警效果，弥补了现有气象探测手段的不足，同时可以与现有多普勒雷达结合，实施全天时、全天候的风场探测。

1 选址原则

考虑到选址受到众多制约因素，包括征用土地、机场地形、拟选场址与跑道的相对位置关系、周围环境因素、设备运行、维护因素、电力和通信线路配套设施等，本次选址遵循以下几个原则：

（1）拟建激光测风雷达为现有跑道服务，同时尽量兼顾规划的西2跑道；

（2）探测距离与角度最大程度覆盖飞行器起降区域。即激光扫描头至飞机下降过程（从3海里到落地点）的下滑道之间尽可能不要有遮挡物；

（3）能够通视现跑道并兼顾规划的西2跑道，场址应设置在跑道侧方；

（4）结合风切变检测与算法的相关建议；

（5）场址应尽量远离高大建筑物、大树、山坡等遮蔽物，尽可能远离强电场、磁场物体，例如高压线、变电站、其他发射天线等；

（6） 激光测风雷达的扫描头及雷达附属设施不应穿透ILS系统的基本ILS评价面；

（7）符合地方政府和机场总体规划的要求；

（8）场址的工程水文地质、可利用的公用设施较好，以节约投资；

（9）有利于台站设备维护及检修。

图1：兰州中川机场鸟瞰图

图2：拟选激光测风雷达站位置图

2 选址方案

结合《兰州中川国际机场总体规划（2016年版）》（审定稿）以及《兰州中川国际机场三期扩建项目预可行性研究报告》，本次将机场附近不同区域进行比较，初步确定选址区域分为机场航站区内较高建筑物区域（图1甲区域），跑道东侧现飞行区内（图1乙区域），现跑道西侧、平行滑行道东侧区域（图1丙区域）以及现飞行区站坪北侧区域（图1丁区域已考虑2030年站坪向北扩建的因素）。四个区域的分块图见图1。

2.1 机场航站区内较高建筑物区域

经计算分析并结合机场范围内建/构筑物的产权归属、建筑物的高度、位置（与跑道的相对关系）、周围环境因素以及小区规划等方面因素，初步确定该区域内无可利用场址。

2.2 跑道东侧现飞行区内

若将场址设置在现跑道东侧、现巡场路西侧、靠近跑道中部的区域，虽然该位置较为理想，但机场三期扩建完成后（预估激光测风雷达建成后3～4年时间），该场址将被联络道、平行滑行道以及跑道包围，联络道、平行滑行道及跑道上的飞机由于距离该场址较近，将会对该部雷达产生遮蔽。为了避免遮蔽，需要在此区域将激光测风雷达架高至少10m以上，并且该区域内塔体必须易折。由于该场址距离现跑道及机场三期新建的平行滑行道较近，且激光测风雷达设备整体较重、架设高度较高，考虑飞行安全，排除此区域。

该区域内靠近跑道北部、南部的区域与上述中部区域类似，故排除该区域。

2.3 现跑道西侧、平行滑行道东侧区域

若将场址设置在该区域，情况类似图中乙区域。考虑飞行安全，排除该区域。

2.4 现飞行区站坪北侧区域

结合兰州中川机场本期（2030年）总平面图，该区域仅在本期站坪北侧有可选空间，本期站坪南侧基本无空间可利用。初步确定场址位于现跑道西侧，距离跑道中心线350m，自现跑道北端头内撤750m处。

该场址至现跑道、规划西2跑道北端延长线3海里处，按照2°角（实际下滑角为3°）测算均可通视，并且对现跑道、规划西2跑道北下滑台3海里以内的水平覆盖范围均可通视。

该场址至现跑道、规划西2跑道南端延长线3海里处，按照2°角（实际下滑角为3°）测算最近站坪处的飞机对此将产生遮蔽，结合该场址距最近站坪处的距离以及站坪上的飞机高度，本次将激光测风雷达架高10m以上即可满足通视要求。

该场址对规划西2跑道南下滑台3海里以内的水平覆盖范围通视。

该场址对现跑道南下滑台3海里以内的水平覆盖范围通视（按照2°角测算T1、T2航站楼未对该处激光测风雷达形成遮挡）。

另外，该场址不在现南、北航向信标天线中心前向±10°、距离航向信标天线3000m的区域内。

结合兰州中川机场本期（2030年）总平面图，同时适当预留一定余量，本次将该处激光测风雷达架高15m。经复核计算，架高后的激光测风雷达及其附属设施（如避雷针等）均不超净空。经过以上分析，将该场址作为激光测风雷达推荐场址。

3 结论

兰州中川机场报告的因低空风场变化从而影响正常起降的航班次数逐年增多，甘肃空管分局气象台通过对机场附近低空风场变化的长期统计和研究，对其成因有了初步的结论。通过激光测风雷达的建设，增强了气象设施设备的探测和预警能力，为进出港航班提供必要的预警信息，减少因气象探测数据匮乏带来的隐患，提升航空气象服务品质。