核電廠可能最大降水（PMP）計算方法與應用

李超

摘 要：核電廠可能最大降水（PMP）是核電廠選址階段評價廠址安全性的重要參數，討論核電廠可能最大降水（PMP）的計算方法具有重要意義。本文以水文氣象法（當地暴雨法、暴雨移置法）為例，詳細闡述了可能最大降水（PMP）的計算過程，并對計算結果進行合理性評估，希望能為核電項目可能最大降水計算工作提供參考。

關鍵詞：核電廠；最大降水；水文氣象法

中圖分類號：TV122 文獻標識碼：A

為保障核電廠的安全，避免外部洪水事件對核電廠產生的潛在威脅，核電項目需遵循國家核安全局批準發布的相關法規標準，評價廠址所在區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，從而為核電項目防洪設施的設計提供可靠的參數和計算依據。采用水文氣象法計算核電廠可能最大降水，首先需對廠址地區發生的暴雨洪水事件進行暴雨普查，選取區域代表性暴雨點，然后采用當地暴雨法、暴雨移置法進行PMP計算，并對PMP推薦結果進行合理性分析，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，按此方法進行PMP計算并進行了合理性分析。

1.暴雨普查

為保證資料的可靠性、真實性與權威性，搜集的資料范圍必須是具有權威性的專業部門及國家正式頒布的水文氣象年鑒、圖集、規劃等，暴雨普查的主要依據應包括：水利部水文局、南京水利科學研究院編制《中國暴雨統計參數圖集》制作過程中所提供的暴雨普查資料；《水文年鑒》（第3卷第5、6、7冊）；《歷史天氣圖》（中國氣象局）；《臺風年鑒》和《熱帶氣旋年鑒》（中國氣象局）；《可能最大暴雨圖集》；《設計暴雨圖集》；《水情年報》（水利部水文局編著）；國家防汛抗旱指揮部辦公室繪制的全國日雨量圖和天氣圖；《中國之暴雨》（陶詩言等著）、《中國暴雨》（王家祁著）、《中國氣象災害大典》（溫克剛主編）等暴雨專著和資料。

另外，由國家氣象局和水文部門正式刊印的水文、氣象資料，數據準確、可靠，也可供設計計算直接使用。但是從有關防汛部門、氣象部門的水情、天氣公報、年、月報和暴雨專著得來的信息，大部分只能作為普查的線索，為進一步查實作參考。

2. PMP分析計算

水文氣象法，即當地暴雨法、暴雨移置法及暴雨組合法。具體選擇何種方法較為合適，應根據設計地區的流域大小、地區暴雨特性及成因、資料條件和設計要求來選定。本文以當地暴雨法和暴雨移置法為例來估算PMP。

2.1 當地暴雨法

當地暴雨法，是對歷史上發生的典型暴雨進行水汽和水汽動力因子聯合放大，從水汽入流二維層流模式、水量平衡連續方程出發，可得到計算降水量的公式：

（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為垂直于周界的風速分量，入為正，出為負；l為指定面積F的周界長度；z為上升高度；t為時間；P為降水量；W為可降水。

從一般規律來講，如果形成雨量大、范圍廣、歷時長的大暴雨，必須要有充沛的水汽、強烈持續的上升運動以及不穩定的大氣層結。

通過以上當地暴雨法計算公式可以估算設計地區的可能最大降水（PMP）。

2.2 暴雨移置法

暴雨移置法，即當設計地區缺少時空分布較惡劣的特大暴雨、而鄰近水文氣象一致區內具有可供移置的實測特大暴雨資料時，可將此特大暴雨移置到設計地區，然后再加以必要的改正和放大，以估算PMP。

暴雨移置法要求設計地區和移置地區（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、濕度分布、風的大小和時空分布不致發生較大的改變，暴雨天氣系統和雨區相對位置基本不變，暴雨的時空分布形式基本也不變。

對于暴雨中心點暴雨量的移置，由于設計地區和移置地區地形、地理條件不同，影響雨量有差異，因此必須進行地理地形綜合改正，考慮地形、地理條件對水汽因子和動力因子的綜合影響。

3. PMP推薦成果合理性分析

以河北某核電廠為例，采用當地暴雨法和暴雨移置法計算后，PMP推薦估算值為1000mm。為分析PMP推薦成果的合理性，需進一步將PMP推薦估算值分別與河北省可能最大24h點雨量等值線和國內外特點暴雨記錄進行比較。

3.1 與河北省可能最大24h點雨量等值線比較

河北某核電廠址地區PMP推薦估算值為1000mm，較1979年的河北省可能最大24h點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又多次出現了24h雨量超過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生了有實測資料以來年最大24h降水量新記錄值。結合核電建設工程設計的需要，經多方面合理性論證，將原來PMP查圖成果從890mm調整到1000mm是合理的、可以接受的，同時也符合核電安全導則的要求。

3.2 與國內外特大暴雨記錄比較

將PMP推薦估算值點繪在國內外最大點雨量記錄圖上比較，如圖1所示。從圖1中可以看出，廠址PMP推薦估算值，與國內外記錄定線趨勢一致，說明點據是合理可信的。

結論

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

參考文獻

[1]國家核安全局.中華人民共和國核與輻射安全法規匯編[M].北京：法律出版社，2014：199-200.

[2]魏生生，等.國內外求算可能最大降雨量研究的綜述[J].氣象科技，1988（1）：16-22.