核电厂大气稳定度分类方法的对比研究

翁碇强

摘  要：为了分析验证哪种大气稳定度分类方法更适用于核电厂。分别通过?T，?T/U和?T/U2法对2009年—2013年昌江核电厂的气象要素进行对比分析。通过比较分析得出?T法由于单纯依赖温度梯度，判断依据单一，导致D类和E类偏高，其他类型分布概率过低。?T/U2法对地形要求比较敏感，均无法正常反映准确的稳定度分类。?T/U法更适用于昌江核电厂。

关键词：昌江核电厂  气象站  大气稳定度  风向  风速  温度

中图分类号：P404                             文献标识码：A                 文章编号：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  大气稳定度简介

大气稳定度是大气边界层和大气环境研究中最重要的参数之一，也是影响污染物在大气中扩散的关键因素。当大气层结不稳定时，热力湍流发展旺盛，对流强烈，污染物易扩散，但是当全层不稳定时，污染物不易扩散稀释。当大气层结稳定时，湍流受到抑制，对流显弱，污染物不易扩散稀释，特别当逆温层出现时，通常风力弱或无风，使烟羽聚集地表，造成严重污染。所以，大气稳定度的观测是核电厂的重要观测项目之一。

2  大气稳定度各分类方法介绍

计算大气稳定度的方法有多种，包括：P-T法、?T法、?T/U法、?T/U2法等。其中P-T法在实际生活中应用最为广泛，它将大气稳定度分为强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、弱稳定和稳定这6类，并分别用A，B，C，D，E，F来表示[1]。但由于P-T法是要借助云量来判断分类，云量则需进行人工观测，受主观因素影响较大，所以这里暂不作讨论。

2.1 ?T法

?T法是采用100m与10m的温差来确定大气稳定度[2]，表1为划分标准。

2.2 ?T/U法

?T/U法是运用温度梯度与风速相结合的分类判断方法，它能较好地反映热力湍流和机械湍流两者的影响，采用100m与10m的温差联合地面风速来确定大气稳定度，实际计算时地面风速运用铁塔10m风速即可。表2给出了划分方法。

2.3 ?T/U2法

?T/U2法是运用重力加速度、30m风速、30m层高和10m与30m温差计算得出无量纲参数Rib，然后根据该参数来判定稳定度分类。

其中为重力加速度，T2取30m高度的温度，u2为30m高度的风速，z2为30m，?θ为10m与30m之间的温差，最后根据表3对计算出的Rib进行稳定度分类。

3  结果分析

图1～3分别通过3种方法对稳定度进行分类得到的结果对比。

3.1 ?T法的结果分析

通过图1可以看出?T法D类和E类的概率分别为43.1中性或近中性来流所致，从该方法的判断依据可看出由于单纯依赖温度梯度，导致D类和E类偏高，其他类型分布概率过低。

3.2 ?T/U法的结果分析

?T/U法根据温度梯度和风速为判断依据，通过图2可以看出D类的概率为45.35%，A类和E类的概率分别为2.75%和6.81%，B类、C类和F类的概率分别为13.34%，13.31%和18.46%。同样受到海上中性来流影响，导致D类偏高。

3.3 ?T/U2法的结果分析

通过图3可以看出?T/U2法A类的分布概率高达61.53%，F类的分布概率为22.62%，其他类型的分布概率偏低，都不超过6%。因为该方法对30m的温度和风速精度要求比较高，海南昌江核电厂气象站位于坡地的顶部，地势不平坦，且站址周围被海防林包围，这对热力湍流和机械湍流都会造成影响。所以这对测量和分析结果造成极大的干扰，无法正常反映准确的稳定度分类。

4  结论

经过对比分析，得出以下认识。

（1）?T法是运用10m和100m温差来进行判定大气稳定度的分类。从图1可以看出，历年各稳定度类型分布都较为稳定，没有大的起伏，但是D类和E类偏高，分布不合理。且该方法判定依据单一。

（2）?T/U法综合考虑了热力湍流和机械湍流。从图2可以看出，运用该方法进行分类，各稳定度分布合理，且年与年之间分布也稳定。

（3）从图3可以看出，运用?T/U2法作为判据的分析结果显示，年与年之间各类稳定度分布稳定，但A类过高，分布不合理。

本文通过运用?T法、?T/U法和?T/U2法进行统计分析，可以看出：?T/U法的結果做好，适用于海南昌江核电厂气象站。?T/U2法受地形影响较大，?T法由于判断依据过于单一，从而导致测量结果都不理想。

参考文献

[1] 杨铭，温青云，吴淑玉.浅析环境温度对海南昌江核电厂机组热效率的影响[J].科技视界，2016（16）：28-29.

[2] 刘伟容，齐宇虹，林峰，等.海南昌江核电厂两次海域放射性调查结果分析[J].应用海洋学学报，2020，39（1）：63-70.

[3] 李晨，符兰，陈丽琴.昌江核电厂外围瞬时和累积空气吸收剂量率分析[J].中国高新科技，2019（16）：32-34.

[4] 肖明明.核电厂核事故放射性污染物扩散模拟研究[D].辽宁大学，2015.

[5] 郭瑞萍，杨春林，张琼，等.不同气象场对核电厂核素大气扩散的影响[J].环境科学与技术，2017，40（6）：171-178，191.

[6] 张凌燕，王煜宏，杨杰，等.确定核电厂气载放射性流出物排放限值的设计方法研究[J].辐射防护，2016，36（3）：167-172.