[发明专利]一种输电线路飑线大风风险图谱制作方法

说明书

本发明公开了一种输电线路飑线大风风险图谱制作方法，包括建立飑线大风数据集、计算网格化飑线大风重现期风速和基于不同重现期确定的风险等级，制作飑线大风风险图谱的步骤。本发明提供的输电线路飑线大风风险图谱制作方法，同时考虑风速和频率，风险区划更加精细，能够给出较为精细的飑线大风重现期风速分布和风险等级，采用该方法得到的飑线大风风险图谱，有助于输电线路选址，避开高影响区，或加强线路的抗飑线能力，降低飑线大风影响，为输电线路抗飑线风提供重要参考依据。

技术领域

本发明涉及气象观测技术领域，尤其涉及一种输电线路飑线大风风险图谱制作方法。

背景技术

飑线是由许多雷暴单体(其中包括若干超级单体)侧向排列而形成的强对流云带，其水平尺度长、宽均约几十至上百公里，持续时间几小时至十几小时。飑线移动迅速，发生时导致天气要素的急速变化，风向突然转变、风速突然上升，能达到十几米每秒，瞬时风速甚至可达40m/s，堪比台风的破坏力。虽然飑线维持时间不长，但过境时伴有的雷雨大风等强对流天气，易造成输电线路风偏倒塔等故障。根据Dowdy和Catto(2017)记载，全球雷暴相关的极端大风事件占21.6％。飑线在我国也经常发生。因此，飑线大风风险图谱有助于输电线路选址，避开高影响区，或加强线路的抗飑线能力，降低飑线大风影响。

由于飑线结构复杂多变，而且飑线大风的特征具有地区差异和季节差异，利用常规地面气象观测资料研究飑线大风特征时首先要识别飑线大风记录。Iwashita和Kobayashi(2019)通过日本的高密度自动站(2km-4km间隔)分钟级资料分析了风速、风向、气温、气压的变化与雷暴结构特征的关系，结果表明：在破坏时间之前10min左右出现第一个风速峰值，这个峰值是阵风锋过境造成的，在破坏时间之前约5min左右出现第二个风速峰值，这个峰值是由下沉气流出流造成的；风向突变发生在破坏时间之前10min左右，这是由下沉气流中心经过造成的；下沉气流中心的辐散风场可以在破坏时间之前10min左右出现；受损区域附近平均风速大于5m/s，阵风风速大于15m/s。Lombardo和Zickar(2019)利用美国机场地面站观测资料，根据雷暴和闪电开始和结束时间，以及气象站天气现象记录，区分雷暴和非雷暴大风。随着天气雷达的普及，基于雷达回波特征也可以判断飑线过程，结合地面气象站风速记录确定飑线大风记录。

飑线的发生具有一定的随机性，因此，可以采用随机事件分析的方法确定飑线大风的风险。Lombardo和Zickar(2019)利用美国机场地面站观测资料，通过极值分布和耿贝尔分布拟合对比分析，表明极值分布更适合雷暴大风的重现期计算，耿贝尔分布给出的结果更保守。与龙卷、台风类似，飑线大风的风险也需要考虑风速和频率。我国有些地方用气象站记录的雷暴大风风速和出现次数作为危险因子，结合承灾体特征进行风险区划分析。然而，上述这些风险区划比较粗略。本申请同时考虑风速和频率，可以采用泊松-耿贝尔函数来描述其概率分布。

发明内容

本发明的目的是提供一种输电线路飑线大风风险图谱制作方法，能够给出较为精细的飑线大风重现期风速分布和风险等级，为输电线路抗飑线风提供参考依据。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种输电线路飑线大风风险图谱制作方法，包括以下步骤：

S1、基于飑线过程地面气象要素快速变化特征，通过雷达回波和地面气象站的气象要素，结合历史灾情分析，综合给出飑线大风个例判据，建立飑线大风数据集；

S2、利用飑线大风数据集，通过对不同格距L选取确定各网格内样本，通过不同的时距TL分析确定各网格内飑线次数，对每个网格每次飑线过程选取最大值作为过程最大风速，建立各网格内的飑线大风序列，基于P-G算法和χ²检验，计算网格化飑线大风重现期风速；

S3、通过概率转换，计算重现期，基于不同重现期确定的风险等级，制作飑线大风风险图谱。