复杂地形地貌桥址区风特性现场实测与数值模拟_交通运输

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前言

山区峡谷地形较为常见，其地形复杂多变，现有相关规范和文献对山区风特性及其成因的研究较少。本书以两个典型的深切峡谷桥址区地形为工程背景，采用现场实测和数值模拟相结...

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第1章　绪　论

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1.1　研究背景

近年来，随着“一带一路”倡议的实施和西部大开发进程的不断推进，社会发展对我国西部交通能力的要求也不断提高。因此，在西部复杂地形地貌区将修建越来越多的高速铁路和高...

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1.2　国内外研究现状

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1.2.1　地表风特性研究

1）现场实测现场实测研究一般首先通过区域内已有的气象站台或临时架设的观测点获得一定观测期内的风特性，然后根据某些相关关系或守恒特性建立区域内其他位置与已有风速...

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1.2.2　热力效应对空气流动的影响

随着西部大开发的进一步实施，在川西高原地区将修建越来越多的大跨度桥梁。川西青藏高原过渡段常年少雨，山上植被较少，太阳照射较为强烈，同一地点的日温差波动通常为10...

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1.3　存在的问题

西部高海拔山区桥梁所处地理位置非常特殊，路线通过的绝大部分地区没有历史气象资料，缺乏沿线风特性相关的研究资料，同时国内外目前对高海拔高温差复杂地形地貌区风场时空...

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1.4　本书章节安排

本研究拟围绕上述亟待解决的带有基础性的问题，以现场实测和数值模拟为主要的研究手段，以西部山区中两座在建的大跨度桥梁为研究背景，对桥址区的风特性开展研究。本书第...

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第2章　桥址区平均风特性实测与分析

峡谷区风特性较平原地区有较大不同，峡谷区地形的不同以及大桥所处的高度差异将导致相关风特性有较大改变，而现场实测是较有效的一种研究手段。S.Finardi等基于质...

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2.1　实测概况

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2.1.1　观测站点设置

根据大桥所处的位置、走向、地区地形特点及已有气象站分布，经过多次现场勘察确定了观测点位置。2012年12月4日在泸定县咱里村安装了1套MFAS型相控阵声雷达（S...

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2.1.2　声雷达风廓线仪系统

桥址区风剖面测量采用了由德国SCINTEC公司生产的MFAS型相控阵声雷达（SODAR）风廓线仪系统进行风廓线的实测。该声雷达能测量三维风速和风向及湍流竖向剖面...

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2.1.3　自动气象站系统

CAWS600-RT型四要素自动气象站广泛应用于气象、交通、水文、农业及环保等领域，为各种灾害预警提供决策服务。它可监测10 m高度处风速、风向、地面降雨及空气...

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2.1.4　观测仪器检验及数据完整性

依照中国气象局制订的《地面气象观测规范》[130]、《气象资料的整理和统计办法》[131]，对现场采集的实时资料进行整理、审核。所有气象仪器在进入现场安装前，...

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2.2　风　速

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2.2.1　最大风速

在观测期间，桥位处出现的最大风速和极大风速均发生在2013年2月28日，对应的极大风速为44.5 m/s，最大风速为29.6 m/s，风向为东南风。工程抗风计...

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2.2.2　大风降温过程

几个典型的大风降温过程如图2.12所示。可知，几次出现大风过程中均伴随着明显的降温过程。以2013年1月上旬的一次大风降温过程为例，可以发现从1月1日中午开始至...

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2.2.3　日常大风过程

部分伴随降温的大风过程持续时间较长，最长的大风降温过程发生在2013年2月28日—3月3日，持续时间为61 h。为了考察每天日常大风的平均起风时间和停风时间，本...

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2.2.4　大风过程分类

根据上述分析，可将桥址区的大风过程分为两大类：一类是冬春季中出现较多的大风降温过程，定义该类大风降温过程为第Ⅰ类大风，其持续时间一般为2 d以上，该类大风的风速...

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2.3　风　向

气象学中通常用8方位或16方位来表示大气中风向的情况，本研究采用16方位来描述风向。如图2.19所示为风向16方位对应的风向角。如图2.20—图2.31所示为按...

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2.4　阵风系数

《公路桥梁抗风设计指南》规定，阵风风速一般是指平均时距为1~3 s时的风速。当缺乏阵风风速数据时，可在设计基准风速的基础上，考虑平均风速因时距缩小而提高的阵风风...

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2.5　地表粗糙度系数

桥位处风剖面仍近似假定大气边界层内风速沿竖直高度的分布服从幂指数规律。因此，桥址区的风速剖面可表示为式中　VZ——高度Z处的风速； V10——桥址区的基本风...

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2.5.1　统一拟合法

如图2.40所示为1 080条典型风剖面数据按指数规律采用最小二乘法统一性拟合的地表粗糙度系数。可知，统一次拟合的地表粗糙度系数为0.23。由实测点的分布规律可...

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2.5.2　独立拟合法

对前面选定的风剖面数据采用最小二乘法按指数规律分别进行拟合，拟合得到各自的地表粗糙度系数。独立拟合后的地表粗糙度系数概率分布情况如图2.43所示。可知，地表粗糙...

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2.6　风攻角

本节分析数据仍选择桥面设计高度处平均风速大于10.0 m/s和有效测试高度超过桥面设计高度的平均风剖面观测样本进行分析，共筛选出了1 080条风剖面观测样本。实...

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2.7　紊流度

实测采用的测试仪器MFAS型相控阵声雷达（SODAR）风廓线仪，可同时得到紊流度沿高度方向的变化。紊流度是脉动风速的标准差与主风速方向上的平均风速的比值。本试验...

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2.8　不同站点风速相关性

本节选取声雷达站点桥梁设计高度处平均风速大于5.0 m/s的实测数据对进行分析，一共筛选出2 041对数据组。两个测试站点风速线性拟合如图2.52所示。可知，...

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2.9　小　结

本章以位于高海拔高温差U形峡谷区的大渡河大桥为工程背景，采用CAWS600-RT型四要素自动气象站和MFAS型相控阵声雷达（SODAR）风廓线仪，对桥址区的风特...

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第3章　日常大风成因分析

山区峡谷地形在我国中西部地区较为常见，其地形复杂多变。已有的分析表明，山区峡谷地形条件下风环境较复杂，且不同桥址区的风特性差异较大。部分研究人员通过现场实测发现...

《复杂地形地貌桥址区风特性现场实测与数值模拟》简介

前言

目录

第1章　绪　论

1.1　研究背景

1.2　国内外研究现状

1.2.1　地表风特性研究

1.2.2　热力效应对空气流动的影响

1.3　存在的问题

1.4　本书章节安排

第2章　桥址区平均风特性实测与分析

2.1　实测概况

2.1.1　观测站点设置

2.1.2　声雷达风廓线仪系统

2.1.3　自动气象站系统

2.1.4　观测仪器检验及数据完整性

2.2　风　速

2.2.1　最大风速

2.2.2　大风降温过程

2.2.3　日常大风过程

2.2.4　大风过程分类

2.3　风　向

2.4　阵风系数

2.5　地表粗糙度系数

2.5.1　统一拟合法

2.5.2　独立拟合法

2.6　风攻角

2.7　紊流度

2.8　不同站点风速相关性

2.9　小　结

第3章　日常大风成因分析

《复杂地形地貌桥址区风特性现场实测与数值模拟》简介

前言

目录

第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 地表风特性研究

1.2.2 热力效应对空气流动的影响

1.3 存在的问题

1.4 本书章节安排

第2章 桥址区平均风特性实测与分析

2.1 实测概况

2.1.1 观测站点设置

2.1.2 声雷达风廓线仪系统

2.1.3 自动气象站系统

2.1.4 观测仪器检验及数据完整性

2.2 风 速

2.2.1 最大风速

2.2.2 大风降温过程

2.2.3 日常大风过程

2.2.4 大风过程分类

2.3 风 向

2.4 阵风系数

2.5 地表粗糙度系数

2.5.1 统一拟合法

2.5.2 独立拟合法

2.6 风攻角

2.7 紊流度

2.8 不同站点风速相关性

2.9 小 结

第3章 日常大风成因分析

第1章　绪　论

1.1　研究背景

1.2　国内外研究现状

1.2.1　地表风特性研究

1.2.2　热力效应对空气流动的影响

1.3　存在的问题

1.4　本书章节安排

第2章　桥址区平均风特性实测与分析

2.1　实测概况

2.1.1　观测站点设置

2.1.2　声雷达风廓线仪系统

2.1.3　自动气象站系统

2.1.4　观测仪器检验及数据完整性

2.2　风　速

2.2.1　最大风速

2.2.2　大风降温过程

2.2.3　日常大风过程

2.2.4　大风过程分类

2.3　风　向

2.4　阵风系数

2.5　地表粗糙度系数

2.5.1　统一拟合法

2.5.2　独立拟合法

2.6　风攻角

2.7　紊流度

2.8　不同站点风速相关性

2.9　小　结

第3章　日常大风成因分析