核電廠可能最大降水（PMP）計(jì)算方法與應(yīng)用

李超

摘 要：核電廠可能最大降水（PMP）是核電廠選址階段評(píng)價(jià)廠址安全性的重要參數(shù)，討論核電廠可能最大降水（PMP）的計(jì)算方法具有重要意義。本文以水文氣象法（當(dāng)?shù)乇┯攴ā⒈┯暌浦梅ǎ槔?，詳?xì)闡述了可能最大降水（PMP）的計(jì)算過(guò)程，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行合理性評(píng)估，希望能為核電項(xiàng)目可能最大降水計(jì)算工作提供參考。

關(guān)鍵詞：核電廠；最大降水；水文氣象法

中圖分類號(hào)：TV122 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

為保障核電廠的安全，避免外部洪水事件對(duì)核電廠產(chǎn)生的潛在威脅，核電項(xiàng)目需遵循國(guó)家核安全局批準(zhǔn)發(fā)布的相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)廠址所在區(qū)域由降水引起的并影響核電廠安全的洪水泛濫的可能性，確定核電廠可能最大降水，從而為核電項(xiàng)目防洪設(shè)施的設(shè)計(jì)提供可靠的參數(shù)和計(jì)算依據(jù)。采用水文氣象法計(jì)算核電廠可能最大降水，首先需對(duì)廠址地區(qū)發(fā)生的暴雨洪水事件進(jìn)行暴雨普查，選取區(qū)域代表性暴雨點(diǎn)，然后采用當(dāng)?shù)乇┯攴?、暴雨移置法進(jìn)行PMP計(jì)算，并對(duì)PMP推薦結(jié)果進(jìn)行合理性分析，從而最終確定核電廠可能最大降水（PMP）。本文以河北某核電廠為例，按此方法進(jìn)行PMP計(jì)算并進(jìn)行了合理性分析。

1.暴雨普查

為保證資料的可靠性、真實(shí)性與權(quán)威性，搜集的資料范圍必須是具有權(quán)威性的專業(yè)部門及國(guó)家正式頒布的水文氣象年鑒、圖集、規(guī)劃等，暴雨普查的主要依據(jù)應(yīng)包括：水利部水文局、南京水利科學(xué)研究院編制《中國(guó)暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖集》制作過(guò)程中所提供的暴雨普查資料；《水文年鑒》（第3卷第5、6、7冊(cè)）；《歷史天氣圖》（中國(guó)氣象局）；《臺(tái)風(fēng)年鑒》和《熱帶氣旋年鑒》（中國(guó)氣象局）；《可能最大暴雨圖集》；《設(shè)計(jì)暴雨圖集》；《水情年報(bào)》（水利部水文局編著）；國(guó)家防汛抗旱指揮部辦公室繪制的全國(guó)日雨量圖和天氣圖；《中國(guó)之暴雨》（陶詩(shī)言等著）、《中國(guó)暴雨》（王家祁著）、《中國(guó)氣象災(zāi)害大典》（溫克剛主編）等暴雨專著和資料。

另外，由國(guó)家氣象局和水文部門正式刊印的水文、氣象資料，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，也可供設(shè)計(jì)計(jì)算直接使用。但是從有關(guān)防汛部門、氣象部門的水情、天氣公報(bào)、年、月報(bào)和暴雨專著得來(lái)的信息，大部分只能作為普查的線索，為進(jìn)一步查實(shí)作參考。

2. PMP分析計(jì)算

水文氣象法，即當(dāng)?shù)乇┯攴?、暴雨移置法及暴雨組合法。具體選擇何種方法較為合適，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)地區(qū)的流域大小、地區(qū)暴雨特性及成因、資料條件和設(shè)計(jì)要求來(lái)選定。本文以當(dāng)?shù)乇┯攴ê捅┯暌浦梅槔齺?lái)估算PMP。

2.1 當(dāng)?shù)乇┯攴?/p>

當(dāng)?shù)乇┯攴?，是?duì)歷史上發(fā)生的典型暴雨進(jìn)行水汽和水汽動(dòng)力因子聯(lián)合放大，從水汽入流二維層流模式、水量平衡連續(xù)方程出發(fā)，可得到計(jì)算降水量的公式：

（1）

p為氣壓（hPa）；q為比濕（g/kg）；ρw為水的密度（g/cm3）；g為重力加速度（9.8m/s2）；Vn為垂直于周界的風(fēng)速分量，入為正，出為負(fù)；l為指定面積F的周界長(zhǎng)度；z為上升高度；t為時(shí)間；P為降水量；W為可降水。

從一般規(guī)律來(lái)講，如果形成雨量大、范圍廣、歷時(shí)長(zhǎng)的大暴雨，必須要有充沛的水汽、強(qiáng)烈持續(xù)的上升運(yùn)動(dòng)以及不穩(wěn)定的大氣層結(jié)。

通過(guò)以上當(dāng)?shù)乇┯攴ㄓ?jì)算公式可以估算設(shè)計(jì)地區(qū)的可能最大降水（PMP）。

2.2 暴雨移置法

暴雨移置法，即當(dāng)設(shè)計(jì)地區(qū)缺少時(shí)空分布較惡劣的特大暴雨、而鄰近水文氣象一致區(qū)內(nèi)具有可供移置的實(shí)測(cè)特大暴雨資料時(shí)，可將此特大暴雨移置到設(shè)計(jì)地區(qū)，然后再加以必要的改正和放大，以估算PMP。

暴雨移置法要求設(shè)計(jì)地區(qū)和移置地區(qū)（暴雨原地）暴雨的天氣成因和地理地形條件相似，移置后的暴雨及其溫壓場(chǎng)、濕度分布、風(fēng)的大小和時(shí)空分布不致發(fā)生較大的改變，暴雨天氣系統(tǒng)和雨區(qū)相對(duì)位置基本不變，暴雨的時(shí)空分布形式基本也不變。

對(duì)于暴雨中心點(diǎn)暴雨量的移置，由于設(shè)計(jì)地區(qū)和移置地區(qū)地形、地理?xiàng)l件不同，影響雨量有差異，因此必須進(jìn)行地理地形綜合改正，考慮地形、地理?xiàng)l件對(duì)水汽因子和動(dòng)力因子的綜合影響。

3. PMP推薦成果合理性分析

以河北某核電廠為例，采用當(dāng)?shù)乇┯攴ê捅┯暌浦梅ㄓ?jì)算后，PMP推薦估算值為1000mm。為分析PMP推薦成果的合理性，需進(jìn)一步將PMP推薦估算值分別與河北省可能最大24h點(diǎn)雨量等值線和國(guó)內(nèi)外特點(diǎn)暴雨記錄進(jìn)行比較。

3.1 與河北省可能最大24h點(diǎn)雨量等值線比較

河北某核電廠址地區(qū)PMP推薦估算值為1000mm，較1979年的河北省可能最大24h點(diǎn)雨量等值線上的查圖值890mm有所抬高，其原因是從1979年至今，河北與山東北部平原地區(qū)又多次出現(xiàn)了24h雨量超過(guò)300mm的特大暴雨，特大暴雨資料更加豐富了，尤其是2011年8月宣惠河明泊洼雨量站、1988年7月德惠新河鄭店閘站均發(fā)生了有實(shí)測(cè)資料以來(lái)年最大24h降水量新記錄值。結(jié)合核電建設(shè)工程設(shè)計(jì)的需要，經(jīng)多方面合理性論證，將原來(lái)PMP查圖成果從890mm調(diào)整到1000mm是合理的、可以接受的，同時(shí)也符合核電安全導(dǎo)則的要求。

3.2 與國(guó)內(nèi)外特大暴雨記錄比較

將PMP推薦估算值點(diǎn)繪在國(guó)內(nèi)外最大點(diǎn)雨量記錄圖上比較，如圖1所示。從圖1中可以看出，廠址PMP推薦估算值，與國(guó)內(nèi)外記錄定線趨勢(shì)一致，說(shuō)明點(diǎn)據(jù)是合理可信的。

結(jié)論

本文詳細(xì)描述了水文氣象法的計(jì)算過(guò)程，并以河北某核電廠為例對(duì)PMP計(jì)算結(jié)果進(jìn)行合理地分析，最終證明了水文氣象法計(jì)算核電廠可能最大降水（PMP）是可行的，希望能為核電項(xiàng)目可能最大降水計(jì)算工作提供幫助。

參考文獻(xiàn)

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