[发明专利]一种台风致灾影响的评估方法和装置

说明书

本发明提供一种台风致灾影响的评估方法和装置。包括：获取利用中尺度数值模式模拟台风风场输出的格点风场参数；对于同一水平面内，每一个满足预设要求的格点：计算该格点的破坏力参数，所述破坏力参数包括风速空间切变量、风速时间切变量、风向角空间切变量和风向角时间切变量中的任意一个或多个；基于得到的各个格点的风速空间切变量、风速时间切变量、风向角空间切变量和风向角时间切变量中的任意一个或多个，并结合风速值，据此对台风致灾影响进行评估。本发明能够较为全面准确地反映出受台风影响的工程中各部分间破坏力参数特性差异，保证了台风致灾影响的评估准确度。

技术领域

本发明涉及风工程技术领域，尤其涉及一种台风致灾影响的评估方法和装置。

背景技术

强风致灾是经济社会各行业关注的焦点问题，是防灾减灾各领域研究的重点。一直以来，国内外在建筑结构、交通运输、能源电力、城市规划等各个专业领域，均制定了具有本国/本地专业特色的抗风规范。

在国内外现行的抗风设计中，常选取工程区域抗风参数的最大值“以点代面”评估强风的影响。然而，现代大型工程，如大跨度和超长桥梁、大型风电场等工程的范围涵盖几十甚至上百平方公里，且此类大型工程往往建造在海陆或海岛交界、深切峡谷等复杂地形下垫面上，使得同一工程场地的抗风参数特性差异十分显著。尤其是在台风影响下，由于台风风场具有的涡旋结构，风速风向及其相关特征量在空间、时间上变化迅速，加上特殊地形和复杂下垫面，抗风参数的情况更为复杂。此外，研究表明，复杂地形和下垫面会增大台风结构的非对称性，如台风在趋近大陆过程中受地形影响可能产生诱生低压、中尺度背风涡旋、地形辐合飑线、雷暴、重力波等系统，从而改变台风结构。而台风结构的改变常造成台风风场的复杂变化，从而使抗风参数的性质和大小随之改变。

因此，以选取的工程区域抗风参数的最大值“以点代面”来考虑工程所在地的抗风参数特性，无法全面准确地反映出工程中各部分间抗风参数特性差异，不适用于实际工程设计，尤其在台风影响下更不宜采用，无法实现对台风影响的准确评估。

目前，也出现一些参数化或半经验半数值的风场模型，如Batts(1980)风场模型，Shapiro(1983)风场模型、Yan Meng风场模型(Meng et al.1995)、Vickery(2000)模型、CE(the U.S.Army Corps of Engineers)风场模型(1996)等，被用来评估台风影响。然而这些模型并未考虑复杂的大气物理过程、下垫面影响，模拟的台风强度和近地层风场与实况差异显著，准确度较差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种台风致灾影响的评估方法和装置，以提高台风致灾影响的评估准确度。技术方案如下：

基于本发明的一方面，本发明提供一种台风致灾影响的评估方法，包括：

获取利用中尺度数值模式模拟台风风场输出的格点风场参数；

对于同一水平面内，每一个满足预设要求的格点：计算该格点的破坏力参数，所述破坏力参数包括风速空间切变量、风速时间切变量、风向角空间切变量和风向角时间切变量中的任意一个或多个；其中，风速空间切变量为该格点与其周边相邻的各格点间风速矢量差的最大值，风向角空间切变量为该格点与其周边相邻的各格点间风向角矢量差的最大值，风速时间切变量为该格点在t时刻的风速与t-1时刻和t+1时刻的风速矢量差的最大值，风向角时间切变量为该格点在t时刻的风向角与t-1时刻和t+1时刻的风向角矢量差的最大值；

基于得到的各个格点的风速空间切变量、风速时间切变量、风向角空间切变量和风向角时间切变量中的任意一个或多个，并结合风速值，对台风致灾影响进行评估。

可选地，所述满足预设要求的格点为周边相邻的格点的个数为8个的格点。

可选地，计算格点的风速空间切变量包括：

利用公式计算格点的风速空间切变量

计算格点的风向角空间切变量包括：