线路周边气象环境测量优化方案

线路周边的气象关联要素是气温、湿度、风向、风速、露雨、雾、雾淞、雨淞、覆冰、降雪、雷电。为确保线路的安全运行,应对特殊区域的气象环境做必要的测量,并对事故状态的气象资料采集,气象区图和分析报告,以指导对灾害性天气对线路突发故障的防范。

表4-37　鸟类资源及习性

(1)气温的测量。

1)气温是指空气分子的运行的平均动能的大小。

2)地面温度是指离地面1.5m处百叶箱中观测到的空气温度,单位℃。理论计算使用单位,热力单位为K。

3)现场一般使用电子温湿度测量仪观测。

(2)湿度的测量。

1)湿度的定义是指大气中水气含量及大气潮湿程度的物理量。现场使用的是相对湿度仪与露点。

2)相对湿度是指空气的实际水蒸气压力与饱和水蒸气压力的比。公式如下:

式中 f——相对湿度%;

e——空气中所含水气压,Pa;

E——饱和水蒸气压力,Pa。

3)各种温度下的饱和水气压,见表4-38。

表4-38　各种温度下的饱和水气压(Pa)

4)水气压的日变化见图4-20。

5)相对湿度的日变化主要取决于气温。气温增高,蒸发加快,水气压增大,但饱和水气压增大更多反使湿度减小。气温降低时,蒸发减慢,水气压减小,但饱和水气压减少更多,反使湿度增大。

图4-20　水气压日变化图

图4-21　相对湿度日变化图

相对湿度的日变化图见图4-21。

6)测量湿度的注意事项。推荐使用电子湿度温度的测量仪,仪器应满足下列条件:

温度 -20～+50℃

湿度 25%～95%

测量精度 温度＜1℃

湿度＜1%

测量误差 温度 ±1℃ 0℃～+40℃

±2% ＜℃或＞40℃

湿度 在15～40℃的情况下 40%～80%(误差±5%)

在15～40℃的情况下 40%～80%(误差±7%)

具备湿度测量时应有温度补偿功能。自动显示,温度记忆功能。自动记录最大最小温湿度功能。

(3)露与霜的观察与分析。

1)露的形成。傍晚或夜间,地面或地物由于辐射冷却,使贴近地表空气层随之降温,降到露点以下,即空气中水汽含量过饱和时,地面或地物表面在0℃以上会有水汽凝结称为露。0℃以下称为霜。

2)形成露的条件,晴朗微风的夜晚。露的降水量:0.1～0.3mm的降水层,多露时可达3mm降水量。

(4)雾凇和雨凇的观察与分析。

1)雾凇的形成。树枝上或电线上及其他地物迎风而上的白色疏松的微小冰晶或冰粒。2)雾凇的分类:分两类即晶状雾凇和粒状雾凇。

a)晶状雾凇的形成原因。是由过冷却雾滴蒸发后,再有水汽凝华而成。一般是雾,微风或静稳,温度低于-15℃时三个条件具备时才会出现。

b)晶状雾凇的特征。外观“虾尾状”或“松针状”密度小于0.1g/cm3显微镜下是白色粒状结构。亦称软雾凇。结构松散,稍震动即脱落。

c)粒状雾凇的形成原因。是由过冷却的雾滴被风吹过碰到冷的物体表面速冻结而成的。一般是在有雾,风速较大,温度在-2～-7℃时出现。

d)粒状雾凇的特征。增长速度快,一夜可增长200～300mm,密度0.1～0.5g/cm3,结构紧密,不易脱落。

3)雨凇的形成原因。是由过冷却雨滴降到温度低于0℃的地面或地物上冻结而成的。

4)雨凇的特征,粘结在地面和地物迎风而上,透明的或毛玻璃的紧密冰层。亦称冻雨覆冰,温度0～2℃密度0.913g/cm3,在工程实际中常将大于0.9g/cm3冰称为雨凇。

5)混合凇是雨凇的一种,是以硬冰块形成或出现,结构是透明与不透明交替出现层状或板块形成,有孤立的内部微小气泡,粉结力相当强,密度在0.6～0.8g/cm3。

(5)导线的覆冰的观测与分析。

1)导线覆冰的必要气象条件:

a)0℃以下的冰结气温。

b)空气相对湿度不小于85%。

c)风速大于1m/s。

2)导线覆冰类型和性质见表4-39。

3)覆冰量测量。测量运行线路导线覆冰估算按下式计算:

式中 Mi——单位长度导线覆冰量,kg/m;

ρ——冰的密度;

d——导线直径;

d1——导线覆冰后直径;

k——导线直径系数,见表4-40。

表4-39　导线覆冰的类型和性质(www.xing528.com)

表4-40　k值与导线直径关系

雾凇类型:①针型粒状雾凇;②针状雾凇;③粒状雾凇;④扇形雾凇;⑤扇型雾凇;⑥晶状雾凇;⑦雾凇上雨凇;⑧雨凇叠加雾凇;⑨多层雨雾雾凇;⑩匣状雨凇;⑪波状雨凇;⑫椭圆雨凇;⑬梳状雨凇;⑭粘附雪;⑮冻结雪。

导线覆冰直径的测量:①圆柱形覆冰,测最大直径;②翼形覆冰,测最大直径和最小直径;③双分裂导线覆冰。

4)导线覆冰现场观测及记录方法。

a)覆冰各个阶段的基本特征:①覆冰形成阶段。在这一阶段,气象条件一般比较特殊,通常温度高于-5.0℃并伴随微风;②覆冰持续阶段。是指覆冰形成后至开始冰脱落的这一段时间。在这一段气象条件表现为很低的温度和较大的风速;③脱冰阶段。在这一阶段,气温将回升,蒸发或风力的作用将导致导线上局部的或全部的冰脱落,脱冰的结果将导致挡距间张力不平衡甚至导线断裂等。

b)覆冰观测应记录风速及风向。

(6)雾的观测与分析。

1)雾是悬浮于近地面空气中的大量水滴或冰晶,使能见度小于1km的物理现象。雾在相对湿度小于100%时的形成。

2)能见度1～10km范围内称为轻雾。

3)根据气团雾形成条件,可分为冷却雾、蒸发雾、混合雾。根据冷却过程不同可分为辐射雾,平流雾,上坡雾等。

4)辐射雾特点:它由地面辐射冷却使贴地气层变冷却而形成的,形成条件是,充足的水气;天气晴朗少云;风力在1～3m/s;大气层结稳定。产生低雾的高度在2～100m之间。低雾常出现在秋天的黄昏,夜晚在日出之前的低洼地区,日出前后浓度最大。

5)平流雾特点:它是由暖湿空气流经冷的下层面而逐渐冷却形成的。平流雾的范围和厚度都比辐射雾大,一般在海洋地区,夏季风盛行时,可在陆地形成平流辐射雾。

6)蒸发雾特点:它是由冷气流流经暖水面时产生的雾。

7)上坡雾的特点是:它是由稳定的空气沿高地或山坡上升时因绝热冷却而形成的。

8)锋面雾特点:它是由冷暖性质不同的气团多层处而形成的雾。

9)在城市附近,烟粒、尘埃多、凝结核多而充沛,容易形成浓雾。它属于辐射雾,也称都市雾。

10)在农村水塘或河湖附近能形成平流辐射雾,而且持续时间长,消散慢。

(7)风速与风向的测量。

1)风是指空气相对于地面的水平运动。它是一个水平矢量,具有风向和风速。

2)风向一般用16个方位或度数表示,如图4-22所示。

3)风速的单位:m/s、km/h。

4)气压的单位:温度0℃纬度45°的海平面气压为1个标准大气压(atm)。

1atm=7600mmHg=101325Pa

5)推荐使用便携式风速仪,选用仪器应满足下列条件:

范围 0.15～20m/s(风速) 　起动风速1.7m/s

-10～60℃(风温)　风向方位16个

仪器精度±(0.5+0.05)m/s

6)风速级的参考值见表4-41。

7)测风速风向的注意事项:

a)吹风使风杯转动,检查指针复位情况是否正常。

b)测量时将仪器举过头部上方。

c)风杯转动10～13s后,风速稳定方可读数。

d)测量阵风时应计算平均值。

e)测风向时应在指针稳定时方可读方位数。

(8)雨量的测量。

图4-22　风向的方向、度数表示图

表4-41　风速级别判定

1)测量降水的雨量筒,口径为20cm,量杯的刻度系mm,可直读雨量。

2)雨量筒应安放在距地面高70cm处的开阔地面上。测到雨在完整的倒入量杯方可精确读雨量值。

3)测量雨量时应注意记录降雨时间。分清连续性降水和阵性降水。

4)雨水的分析:降水来自云中,云滴小于100μm,大于100μm的水滴称为雨滴。标准雨滴半径为1000μm。对雨水必要时可测量其导电率和pH值。

(9)大气现象用语见表4-42。

(10)降水用语见表4-43。

(11)降雪见表4-44。

(12)天空状况用语见表4-45。

(13)雷电区域分布图的应用。根据雷电区域分布图可以了解多雷区雷电活动情况和雷电特性,为线路防雷提供科学指导,对多雷区应加强线路接地装置的检查:接地网及架空地线的锈蚀、必要时对多雷区的土壤电阻率和微地形、微气候进行记录和检查。

表4-42　气象用语定义

表4-43　降雨分类标准

注 d为天;h为小时。

表4-44　降雪分类标准

表4-45　天空状况用语