核電廠EC4-5子站與地面氣象站數(shù)據(jù)分析

翁碇強

摘? 要：為了驗證核電廠EC4-5監(jiān)測子站的氣象數(shù)據(jù)在地面氣象站不可用的情況下是否能起到替代作用，通過對比分析2016—2018年核電廠EC4-5監(jiān)測子站與地面氣象站氣象數(shù)據(jù)的監(jiān)測結(jié)果，可看出2016—2018年核電廠EC4-5監(jiān)測子站的氣象數(shù)據(jù)與地面氣象站相同監(jiān)測項目的氣象數(shù)據(jù)存在較大差異。結(jié)果表明核電廠EC4-5監(jiān)測子站的氣象數(shù)據(jù)不具有替代性。

關鍵詞：核電廠? 監(jiān)測子站? KRS系統(tǒng)? 風速? 風向

中圖分類號：P41 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2020）07（a）-0021-03

Abstract： In order to verify the accuracy of meteorological data of Nuclear Power Plant EC4-5 Monitoring Substation.Collected and analyzed the Meteorological data of EC4-5 Monitoring Substation and Surface Meteorological Station from 2016 to 2018.It can be seen that meteorological data there are big differences between EC4-5 and surface meteorological station from 2016 to 2018.The results show that the meteorological data of Nuclear Power Plant EC4-5 monitoring substation are not substitution.

Key Words： Nuclear power plant; Monitoring stations; KRS system; Wind speed; Wind direction

1? 核電廠EC4-5監(jiān)測子站與地面氣象站簡介

KRS系統(tǒng)作為廠區(qū)輻射與氣象監(jiān)測系統(tǒng)的簡稱，該系統(tǒng)主要由監(jiān)測子站、地面氣象站和鐵塔氣象站組成。其目的是為了對核電廠內(nèi)與周邊的環(huán)境因素進行24h不間斷的有效測量。

1.1 EC4-5監(jiān)測子站

EC4-5廠外監(jiān)測子站的連續(xù)監(jiān)測項目有：環(huán)境輻射γ劑量率、雨量、風向和風速。監(jiān)測子站的作用是為了獲取核電廠不同方位的環(huán)境γ輻射劑量率水平和氣象信息，評價核電廠內(nèi)外的環(huán)境變化水平。EC4-5監(jiān)測子站位于1號反應堆NNE方向1800m處，瀕臨北部灣，距離海岸線50m。

1.2 地面氣象站

核電廠地面氣象站設置在廠外，位于1號機組N方向2.1km處，距離與EC4-5監(jiān)測子站只有800m。監(jiān)測項目有風向、風速、雨量、天空總輻射、凈輻射、大氣溫度、地溫、氣壓和濕度。在電廠正常工況下可有效獲取電廠所需的基本氣象信息。事故工況下可通過氣象數(shù)據(jù)的輔助，判斷污染物擴散方向，進而快速采取有效措施。

2? 監(jiān)測方法與數(shù)據(jù)獲取

2.1 EC4-5監(jiān)測子站

本文采用核電廠EC4-5子站2016—2018年的風速風向數(shù)據(jù)進行研究，風速風向監(jiān)測設備為中環(huán)天儀（天津）氣象儀器有限公司生產(chǎn)的EL15-1A和EL15-2A型號，風速儀的測量范圍為0.3～60m/s，啟動風速為0.3m/s，分辨率為0.05m/s，抗風強度為75m/s，使用環(huán)境氣溫為-40℃～60℃，相對濕度為0～100%RH，最大允許誤差±0.3m/s。風向儀的測量范圍為0°～360°，分辨率為1.4°，精度為±5°（風速大于0.5m/s時）。因為EC4-5子站距離海岸線不到100m，所以該儀器設備都具備抗海水鹽霧腐蝕和抗雷擊感應電流保護。

2.2 地面氣象站

地面氣象站所用的風速風向儀也是采用的中環(huán)天儀（天津）氣象儀器有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，但型號不同，分別為EL15-1C和EL15-2C。該產(chǎn)品除了輸出脈沖和電源電壓與EC4-5子站所用的風速風向儀不同，其余參數(shù)都一致。

地面氣象站和廠外固定監(jiān)測子站所用的風速風向儀也是采用的中環(huán)天儀（天津）氣象儀器有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，但型號不同，分別為EL15-1C和EL15-2C。氣象站各傳感器在安裝之前均進行了標定。為了保證在不同高度獲取要素的一致性和可比性，消除系統(tǒng)偏差，必須了解經(jīng)過嚴格獨立標定的不同傳感器在實際測量環(huán)境中的一致性和差異，并在實際觀測現(xiàn)場開展探測傳感器的水平比較。這些都是保證準確有效獲取不同高度氣象要素的重要質(zhì)量保證措施。具體的實施辦法是：在觀測場附近選擇平坦的開闊地，將風速、風向和溫度傳感器分別獨立安裝在并排豎立和相同高度的觀測橫桿頂部。這種安裝方式是盡可能減小觀測橫桿對氣流的干擾。根據(jù)不同風速、風向和溫度傳感器的結(jié)果分析比較可知：（1）不通風速傳感器的測量結(jié)果偏差小于0.2m/s;（2）不同風向傳感器的測量結(jié)果偏差小于3°;（3）不同溫度傳感器的測量結(jié)果偏差小于0.2℃。在分析處理數(shù)據(jù)時會依據(jù)此結(jié)果對各個傳感器進行偏差修訂。環(huán)境γ輻射數(shù)據(jù)和氣象信息通過有線和無線的方式傳輸?shù)轿挥趹敝笓]中心（EM樓）的KRS中央站。主要監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)KRS中央站傳輸?shù)街骺厥绎@示，環(huán)境實驗室（EC1）也可通過VPN連接KRS中央站接口機獲取環(huán)境γ輻射數(shù)據(jù)和氣象信息。

3? 結(jié)果分析

根據(jù)核電廠EC4-5監(jiān)測子站和地面氣象站的更新時間，匯總分析EC4-5監(jiān)測子站和地面氣象站2016—2018年的風速風向監(jiān)測結(jié)果。

由圖1可見，2016—2018年核電廠EC4-5監(jiān)測子站和地面氣象站的風向頻率曲線在N、NNE、NE和ENE四個方向起伏相似，但出現(xiàn)的頻率相差比較大。可看出僅有SE和SSE兩個方向的頻率相近。EC4-5監(jiān)測子站2016—2018年的主導風向為NW，NW風的出現(xiàn)頻率為10.13%，次主導風向為WNW，頻率為9.57%。地面氣象站2016—2018年的主導風向為SSW，頻率為10.85%，次主導風向為N，頻率為10.07%。兩個站點的主導風向和次主導風向完全不同，且EC4-5監(jiān)測子站的主導風向和次主導風向分別相較于地面氣象站的主導風向和次主導風向都相差較遠。在NW方向EC4-5監(jiān)測子站與地面氣象站的頻率差別最大，相差8.53%。

由圖2可以看出，2016—2018年核電廠EC4-5監(jiān)測子站和地面氣象站各風向上平均風速的曲線也存在明顯差異。除了NE、SE、SSW、SW和WNW五個方向的平均風速相近之外，其余方向的平均風速均存在較大差異。EC4-5監(jiān)測子站NW方向的平均風速最大，達到3.84m/s，而地面氣象站在NW方向上的平均風速僅為1.83m/s，相差2.01m/s。地面氣象站在NE方向的平均風速最大，為3.09m/s。

經(jīng)過現(xiàn)場勘查后發(fā)現(xiàn)EC4-5監(jiān)測子站100m范圍內(nèi)超過80%的方位都被高大的海防林和建筑物遮擋，海防林和建筑物的高度均超過10m。導致EC4-5監(jiān)測子站的風向風速數(shù)據(jù)與地面氣象站存在較大差異。

4? 結(jié)語

從核電廠EC4-5監(jiān)測子站和地面氣象站2016—2018年風向風速監(jiān)測結(jié)果的比較可以看出：2016—2018年核電廠EC4-5監(jiān)測子站主導風向為NW，NW風的出現(xiàn)頻率為10.13%，次主導風向為WNW，頻率為9.57%。EC4-5監(jiān)測子站NW方向的平均風速最大，達到3.84m/s。地面氣象站的主導風向為SSW，頻率為10.85%，次主導風向為N，頻率為10.07%。地面氣象站在NE方向的平均風速最大，為3.09m/s。由分析結(jié)果可得出結(jié)論，EC4-5監(jiān)測子站由于海防林和建筑物遮擋的原因，所測得的風向風速數(shù)據(jù)與地面氣象站存在較大差異。所以EC4-5監(jiān)測子站的風向風速數(shù)據(jù)失真，不能反映真實的氣象狀態(tài)，不能起到替代的作用。

參考文獻

[1] 李晶，李弦，陳思，等.湘中地區(qū)降水天氣現(xiàn)象儀液態(tài)降水數(shù)據(jù)分析[J].氣象水文海洋儀器，2020，37（1）：12-15.

[2] 黃陽霞，李躍宏.影響自動氣象站數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量的因素分析及質(zhì)量控制[J].農(nóng)村實用技術(shù)，2020（1）：169-170.

[3] 楊永龍，古康樂.自動氣象站數(shù)據(jù)預處理分析[J].中國設備工程，2020（1）：200-202.

[4] 李洪，羅宇，范嘉智.湖南省新型自動氣象站與二型站數(shù)據(jù)對比分析與評估[J].科技創(chuàng)新導報，2018，15（12）：146-148.