[发明专利]一种风气候实测资料的精细化分析方法

说明书

本发明涉及一种风气候实测资料的精细化分析方法，主要用来修正气象站点周围地形及地貌对附近某研究位置局地风气候特征的影响。本发明方法包括以下四个步骤：获取研究点附近气象站点风气候实测资料；通过开展风洞实验或数值风洞模拟，确定气象站周边地形及地貌特征对研究点风速及风向的影响；对气象站实测风向及风速数据进行逐条修正，得到与研究点对应的风气候资料；对上述得到的资料进行统计分析，得到研究点局地风气候特征。本发明以风气候实测资料为基础，通过开展风洞实验或数值模拟，实现对气象站周边任一测点在任一高度处风气候特征的准确测定。

技术领域

本发明涉及风工程研究领域，具体涉及一种风气候实测资料的精细化分析的研究方法。

背景技术

风气候资料是风工程领域诸多实践活动的基础，如大型建筑及大跨桥梁的抗风设计，风场选址和风能评估，以及城市污染物浓度扩散和空气流通性评估等。风气候资料一般来源于既有气象站点的实测资料。不少工程应用中会直接采用研究点附近气象站点的实测资料来确定研究点水平位置上空同等高度处的风气候特征。而实际情况中，由于研究点与附近气象站点往往存在一定距离，而该距离范围内可能存在明显的地形/地貌特征，如山丘、周边建筑物等，此外气象站的测量高度与研究点的位置高度也往往不同；因此研究点与气象站点局地风气候特征间通常有所差异。因而，直接采用研究点附近气象站点的实测资料来确定研究点处的风气候特征将可能给后续分析结果带来较大误差。

为解决上述问题，风工程领域一种较为普遍的做法是：先通过研究点附近气象站点的气候资料确定研究点来流风气候统计特征，然后通过开展风洞实验或数值风洞模拟对上述风气候统计特征中有关风速的部分进行修正，进而得到研究点对应的风气候统计特征。上述方法存在以下两个典型问题：(1)没有考虑气象站点与研究点间地形/地貌特征对两点同时刻风向角所可能造成的差异；(2)由于风气候统计特征一般以风玫瑰形式表示(即一系列风向角扇区及风速组别所对应的发生频率)，每个风气候统计特征值均对应占有一定带宽的某一风向角扇区(如0°-30°)及风速组(如5-8m/s)。在对上述风气候统计特征值进行修正时，实际是用某特定来流风向角(如15°)下确定的修正信息对整个风向角扇区及风速组别进行修正，这不但会给修正结果带来较大误差，还会对修正后风气候资料的风向角扇区(如考虑实测数据风向资料的修正)划分及风速类别划分带来诸多不便。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种风气候实测资料的精细化分析方法。该发明方法以风气候实测资料为基础，通过开展风洞实验或数值模拟，实现对气象站周边任一测点在任一高度位置处风气候特征的准确测定。

为实现上述目的，本发明提供了一种风气候实测资料的精细化分析方法，包括如下步骤：

S001、获取研究位置附近气象站点实测风气候资料，包括逐条记录的风速和风向信息,并确定气候资料风向角的分辨率Δθ；确定实测资料对应的测量高度h和气象站点周边地貌类型；确定研究点相对气象站点的位置及研究点高度，该高度为多个，并记为H_j，j＝1,2,3,…,M；

S002、选取模型几何缩尺比λ_L，制作以研究位置为中心且能涵盖气象站点与研究位置间地形、地貌及建筑特征的风洞测试模型或数值风洞模型；

S003、将研究点来流风向角N等分，并将上述风向角从正北方向开始按顺时针旋转方向依次记为θ_i，i＝1,2,3,…,N,θ_i＝360°×(i-1)/N；

S004、调整风洞实验或数值风洞中不同来流风向角θ_i对应的来流风场；

S005、开展风洞实验测试，获得不同来流风向角θ_i对应的如下信息：

①来流风场h×λ_L高度处的平均风速以及研究位置H_j×λ_L的平均风速，分别记为和