风速降低对环境的影响

遮挡效应可以定义为：由地貌中障碍物引起的风速的相对降低。一个障碍物是否对某点产生遮挡效应取决于^[4]：

1）关注点与障碍物的距离x；

2）障碍物的高度h；

3）关注点的高度H；

4）障碍物的长度L；

5）障碍物的孔隙率P。

图2-19为由无限长的二维实心障碍物引起的遮挡效应和风速降低的百分比。遮挡效应随着障碍物长度的减小和孔隙率的增加而降低。

对于图2-19中的这种情况，可以认为当关注点与障碍物的距离超过障碍物高度的50倍，关注点的高度超过障碍物高度3倍时，障碍物的遮挡效应消失，或可忽略不计，可称之为3乘以50原则。这是比较保守的经验规则，可以用来粗略判断障碍物的影响。

【例2-3】 测风塔与一个4m高的房子的距离为60m，测风高度分别为10m、30m、50m和70m。哪个风速仪可能受到了房子的遮挡效应？

根据3乘以50原则，遮挡效应的影响范围为12m高和200m远。显然，10m高的风速仪可能受到了房子的遮挡效应影响，而30m、50m和70m的风速仪没有受到遮挡效应影响。

图2-19 由无限长的二维实心障碍物引起的遮挡效应和风速降低的百分比（障碍物可理解为一堵实心的且无限长的墙^[4]）

障碍物的形式十分多样，和其他地理元素的界限也并不十分清晰。比如，树木是粗糙度的组成部分（粗糙元），有些情况下，也可以成为障碍物。山体是地形的组成部分，但有些时候也可以理解为障碍物。因此，障碍物的思想在微观选址时可以灵活运用：可能有遮挡效应时，按照障碍物考虑；若无遮挡效应，则按照粗糙元或地形考虑。(www.xing528.com)

由于风力发电机组的大型化，轮毂高度高达数十米，因此障碍物的遮挡效应在风资源评估中的重要性降低了。在安装测风塔时，一般习惯在10m高处安装一个风速仪，但实际用处不大。首先，10m高的风速仪受到与其他高度不同的地貌影响，因此不建议用来拟合垂直风廓线。另外，做长期风数据相关性分析时也不建议使用10m高的风速仪，因为该风速仪往往噪声较大、相关性差，而直接分析轮毂高度附近的风速仪的数据更有意义。

作为一般性规律，可以认为：建筑物的孔隙率为0；树木的空隙率约为0.5；一排类似的建筑物，间距约为建筑物长度的1/3，孔隙率约为0.33；防风林（墙）可以按照表2-1取值^[4]。由于落叶、树木的孔隙率随着季节变化，因此应该视为气象参数，取年平均值。

表2-1 防风林（墙）的孔隙率取值[4]

图2-19为理想化的二维障碍物，是一堵墙或篱笆的形态。如果障碍物的长度是有限的，那么障碍物的遮挡效应将由于尾流侧面的空气混合而降低。另外，某一特定扇区的角度范围内，障碍物的纬度一定是有限的，因此对平均风速的降低效应也会降低。

在某一特定的30°扇区内，平均风速的降低程度（R₂）可以通过降低图2-19中的遮挡效应来大概估计。由简单的障碍物几何形状可以推导出

那么

U_cor=U（1-R₂R₁（1-P）） （2-13）

式中 U_cor和U——有遮挡和无遮挡的平均风速；

R——图2-19中风速降低的比例，R₁=ΔU/U；

P——障碍物的孔隙率。