氣候可行性論證技術規(guī)范第3部分：水利工程

1氣候可行性論證技術規(guī)范水利工程本規(guī)范規(guī)定了水利工程項目氣候可行性論證的基本要求、技術流程、重點解決的問題、工作步驟、論證規(guī)范和論證標準。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T28592—2012降水量等級QX/T55-2007地面氣象觀測規(guī)范QX/T118-2010地面氣象觀測資料質量控制QX/T423-2018氣候可行性論證規(guī)范報告編制QX/T426-2018氣候可行性論證規(guī)范資料收集QX/T457-2018氣候可行性論證規(guī)范氣象觀測資料加工處理QX/T469-2018氣候可行性論證規(guī)范總則QX/T85-2018雷電災害風險評估技術規(guī)范SL252－2017水利水電工程等級劃分及洪水標準SL303-2017水利水電工程施工組織設計規(guī)范SL106-2017水庫工程管理設計規(guī)范SL258-2017水庫大壩安全評價導則SL744-2016水工建筑物荷載設計規(guī)范SL/Z720-2015水庫大壩安全管理應急預案編制導則DB15/T932-2015內蒙古地區(qū)高寒標準DB15/T933—2015內蒙古地區(qū)極端高溫、低溫和降雨標準3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1氣候可行性論證climaticfeasibilitydemonstration指對與氣候條件密切相關的規(guī)劃和建設項目進行氣候適宜性、風險性以及可能對局地氣候產生影響的分析、評估活動。[來源：QX/T469，術語和定義3.1]3.2水利工程WaterConservancy指為了控制、調節(jié)和利用自然界的地面水和地下水，以達到除害興利的目的而興建的各種工程。水利工程按其服務對象可以分為防洪工程、農田水利工程（灌溉工程）、水力發(fā)電工程、航運及城市供水、排水工程等。23.3氣候適宜性climaticadaptability指通過分析光照、溫度、降水等要素值來評價一個地區(qū)的地理氣候對人類以及動植物生產生活的適宜程度，表述的是大氣物理特征的長期平均狀態(tài)。3.4氣候風險性：Climaticrisk指與氣候相關的致險因子（極端事件與變化趨勢）、承險體（承災體暴露度與脆弱性）相互作用，是對風險的可能性和脆弱性的評估。氣候風險性包括兩個維度（即致險因子和承險體）、三個單方面（可能性、脆弱性及暴露度）的綜合風險。3.5特征參數(shù)characteristicparameter指與關鍵氣象因子或高影響天氣現(xiàn)象關聯(lián)，并表征論證對象受影響特征的因子。3.6高影響天氣事件high-impactweatherevent指直接影響論證對象建設或運營的天氣氣候事件。[來源：QX/T423-2018,術語和定義3.4]]3.7參證氣象站referencemeteorologicalstations指在擬論證項目區(qū)域內或附近，可利用其長序列氣象觀測資料進行氣候可行性論證的國家氣象站。國家氣象站包括GB31221中定義的國家基準氣候站，國家基本氣象站和國家一般氣象站。[來源：QX/T423-2018,術語和定義3.1]3.8專用氣象站dedicatedmeteorologicalstations為工程項目選址或建設項目獲取氣象要素值而設立的氣象觀測站。[來源：QX/T423-2018,術語和定義3.2]3.9氣象災害meteorologicaldisaster由于氣象原因給有關行業(yè)、部門和人民生命財產造成損失的災害。3.10工程氣象參數(shù)engineeringmeteorologicalparameter用于規(guī)劃和建設項目工程設計的氣象特征值。[來源：QX/T469-2018,術語和定義3.7]4工作流程4.1收集資料根據(jù)相關法律法規(guī)和規(guī)范標準，對項目類型、規(guī)模以及敏感氣候要素等進行初步分析，編制水利工程項目氣候論證性論證工作方案，收集與工作相關的資料等。4.2現(xiàn)場踏勘對項目工程場址區(qū)域進行實地踏勘，了解區(qū)域地形地貌和周邊環(huán)境特征，開展現(xiàn)場氣象災害調查，必要時進行現(xiàn)場測試。4.3計算分析依據(jù)相關規(guī)范和標準，對工程所在區(qū)域的氣候特征、主要氣象災害、極端天氣氣候事件出現(xiàn)概率、與工程設計建設運行相關的氣象參數(shù)以及局地小氣候環(huán)境等進行計算分析評估。4.4報告編制對分析論證結果進行匯總，結合分析評估的內容，編制《水利工程項目氣候可行性論證報告》。4.5專家評審由項目建設單位組織項目評審會，邀請相關領域專家（至少5人）參加評審會，對《水利工程項目氣候可行性論證報告》進行評審，并提出意見和建議。4.6后期服務3根據(jù)項目評審會專家意見，對報告進行補充、修改和完善，形成最終報告。向氣象主管機構提出審查申請，并提交最終的《水利工程項目氣候可行性論證報告》。審查結束后，由氣象主管機構出具《重大工程項目氣候可行性論證報告審查意見書》。5資料收集與處理5.1參證氣象站選取5.1.1參證氣象站選取原則（1）可靠性參證氣象站一般應從項目建設地點周邊的國家氣象站中選取，從而保證參證氣象站觀測資料的可靠性。（2）代表性參證氣象站的代表性一方面指其對論證區(qū)域的氣候代表性，應從氣候分區(qū)以及各擬選氣象站與項目實施點之間的距離、相關關系、地形、下墊面特征、海拔及區(qū)域氣候特點等方面綜合分析。一般選取與項目實施點距離50km范圍內，地理條件較為相近，且屬于同一氣候分區(qū)的國家氣象站作為參證氣象站。另一方面是指現(xiàn)有資料序列的統(tǒng)計特性能較好地反映項目區(qū)域的統(tǒng)計特性，資料序列連續(xù)且年限應在30年以上。（3）一致性參證氣象站資料序列的一致性是指氣象條件有無根本變化，觀測儀器設備、觀測方法及觀測環(huán)境等有無變化。應對氣象臺站歷史沿革進行分析，包括觀測場變遷、觀測儀器設備變更、觀測環(huán)境變化以及觀測項目、觀測高度和觀測方法的變化等。一般應選擇觀測場址保持不變或遷站次數(shù)較少的國家氣象站。在氣象臺站歷史沿革分析的基礎上，應對氣象資料序列進行均一性檢驗，并給出檢驗方法說明和檢驗結果。若資料序列不滿足一致性要求，應進行一致性訂正，并給出訂正方法和訂正結果。均一性檢驗和訂正方法可根據(jù)實際情況進行選擇，常用的均一性檢驗方法包括滑動t檢驗法、標準正態(tài)檢驗法（SNHT）、E-P檢驗法、懲罰最大F檢驗法（PMFT）、最大懲罰T檢驗法（PMT）、potter法、Pairwise法等，常用的訂正方法包括回歸訂正法、比值訂正法等。5.1.2參證氣象站選取方法若項目所在地缺乏合適的參證氣象站，應在項目論證范圍內設立一個或幾個專用氣象觀測站進行短期氣象觀測，以獲取擬選參證站與項目所在地的對比統(tǒng)計分析資料序列。根據(jù)專用氣象觀測站現(xiàn)場觀測成果，選擇論證區(qū)域內的所有國家氣象站同期觀測要素（一般包含風向、風速、氣溫、地溫、相對濕度、氣壓、水汽壓、降水量及日照時數(shù)等）進行相關分析，選擇相關性最好的標準站作為參證站（可以一個或幾個，離項目場址最近，或包圍項目場址區(qū)域）。5.2氣象資料來源與要求5.2.1長期氣象觀測資料收集擬選參證氣象站的基本情況信息，包括氣象站經度、緯度、海拔高度、建站時間、遷站時間、拔海高度、儀器型號、觀測方式（是定時還是逐時）、臺站周圍環(huán)境變化等情況，以及距離項目所在地的最短距離和相對位置。收集參證氣象站至少30年以上（必須包括最近年份）逐年和逐月的相關氣象觀測資料，觀測要素包括氣溫、降水、日照、風速、地溫、積雪、結冰、雷電、暴雨、干旱以及云、能見度、沙塵暴、揚沙、雨凇、霧凇、凍土等天氣現(xiàn)象等。此外，收集項目論證范圍內主要氣象災害數(shù)據(jù)及災情，典型氣象災害案例等資料。5.2.2格點資料收集水利工程及周邊區(qū)域至少10年的NCEP/FNL2.5°×2.5°格點的全球再分析資料。4收集水利工程及周邊區(qū)域氣候監(jiān)測數(shù)據(jù)集ERA5近30年的逐小時再分析數(shù)據(jù)，空間分辨率為收集長序列的全國智能網(wǎng)格實況分析產品（CLDAS2.0實時數(shù)據(jù)產品空間分辨率為0.05。×0.05。。5.2.3其他資料與水利工程項目有關的水文、地形、地貌以及災害等資料。5.3氣象數(shù)據(jù)質量控制5.3.1數(shù)據(jù)質量檢驗（1）數(shù)量收集到的數(shù)據(jù)數(shù)量應等于預期的數(shù)據(jù)數(shù)量。（2）時間順序數(shù)據(jù)的時間順序應符合預期開始、結束時間，中間應連續(xù)。（3）數(shù)據(jù)有效性國家氣象站有人值守，具有規(guī)范的氣象觀測系統(tǒng)和完善的數(shù)據(jù)質量控制技術體系，觀測數(shù)據(jù)完整性好，并經過地市、?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）和中國氣象局質量審核，氣象資料可靠有效。區(qū)域自動觀測站或專用氣象觀測站應在基礎建設、觀測儀器選型和安裝、觀測方法等方面按照中國氣象局制定的QX/T45～61-2007《地面氣象觀測規(guī)范》嚴格執(zhí)行，且記錄處理及質量控制應符合QX/T65-2007《地面氣象觀測規(guī)范第21部分：缺測記錄的處理和不完整記錄的統(tǒng)計》、QX/T66-2007《地面氣象觀測規(guī)范第22部分：觀測記錄質量控制》的相關要求，并由氣象專業(yè)技術人員進行質量檢驗和訂正，從而保證觀測數(shù)據(jù)的有效性。5.3.2有效數(shù)據(jù)的完整率有效數(shù)據(jù)完整率計算公式如下：應測數(shù)目?缺測數(shù)目?無效數(shù)據(jù)數(shù)目應測數(shù)目其中：應測數(shù)目——測量期間小時數(shù)；缺測數(shù)目——沒有記錄到的小時平均值數(shù)目；無效數(shù)據(jù)數(shù)目——確認為不合理的小時平均值數(shù)目。一般要求參證氣象站資料的有效數(shù)據(jù)完整率達到100%，區(qū)域自動觀測站或臨時氣象觀測站的有效數(shù)據(jù)完整率應在90%以上。6區(qū)域氣候背景分析6.1氣候特征根據(jù)參證氣象站近30年觀測資料統(tǒng)計結果，描述項目所在區(qū)域總體氣候特征及四季氣候特點。6.2大氣環(huán)流特征描述工程建設地區(qū)四季大氣環(huán)流特征，尤其是災害性天氣特征。7氣候適宜性分析統(tǒng)計參證氣象站近30年相關氣象要素的累年值以及建站至今的相關氣象要素極值情況。近30年相關氣象要素一般應包括氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫、日較差、氣壓、降水量、風速、主導風向、水汽壓以及相關濕度等。極值統(tǒng)計應包括極值的數(shù)值和出現(xiàn)時間，極值氣象要素一般包括極端最高氣溫、5極端最低氣溫、日最高水汽壓、日最低水汽壓、日最低相對濕度、日最高相對濕度、日最大降水量、年最大蒸發(fā)量、最大風速及其風向、最大凍土深度、最大積雪深度等。根據(jù)區(qū)域氣候特點和水利工程項目需求，可增加或減少統(tǒng)計要素。8氣候風險性分析應根據(jù)項目所在區(qū)域特點，對相關資料進行分析研究，篩選出對水利工程項目的建設和運營有重要影響的氣象災害，一般包括干旱、暴雨洪澇、雪災、低溫冰凍、大風沙塵、高溫災害、雷電災害、凍融、電線積冰、冰雹等。統(tǒng)計項目所在區(qū)域建站以來災害發(fā)生頻率及強度等規(guī)律特點，分析其風險性，給出規(guī)避主要氣象災害的對策建議。8.1干旱利用參證氣象站建站至今的降水資料，統(tǒng)計各等級干旱出現(xiàn)頻率及強度，分析干旱的風險性，指出干旱對水利工程項目可能造成的影響，并提出防御措施和建議。8.2暴雨洪澇利用參證氣象站建站至今的降水資料，從最大降水量、降水日數(shù)、短時強降水、極端降水、暴雨強度、各重現(xiàn)期最大降水量等方面進行分析，指出暴雨洪澇對水利工程項目可能造成的影響，并提出防御措施和建議。8.3雪災利用參證氣象站建站至今的氣象資料，統(tǒng)計分析降雪日數(shù)、積雪日數(shù)、最長連續(xù)積雪日數(shù)、最大積雪深度、最大雪壓等氣象要素，分析論證雪災對水利工程項目可能造成的影響，并提出防御措施和建議。8.4低溫冰凍利用參證氣象站建站至今的逐日氣溫資料，統(tǒng)計日最低氣溫低于0以下各等級出現(xiàn)頻次及強度，分析分布特征，論證低溫災害對水利工程項目造成的影響，并提出防御措施和合理建議。8.5大風沙塵利用參證氣象站建站至今的氣象資料，就大風日數(shù)、大風日數(shù)季節(jié)性變化、最大風速、極大風速、各重現(xiàn)期最大風速推算結果、沙塵暴日數(shù)、沙塵暴出現(xiàn)頻率等方面論述大風沙塵天氣可能對水利工程項目造成的影響，并提出防御措施。8.6高溫災害利用參證氣象站建站至今的氣象資料，統(tǒng)計分析日最高氣溫、極端高溫、高溫日數(shù)、高溫災害頻次、極端最高氣溫推算等方面論述高溫災害可能對水利工程項目造成的影響，并提出防御措施。8.7雷電災害利用參證氣象站建站至今的雷電觀測資料，從雷暴日數(shù)、閃電出現(xiàn)季節(jié)、出現(xiàn)概率等方面論述雷電災害可能對水利工程項目造成的影響，并提出防御措施。8.8凍融災害利用參證氣象站建站至今的氣象資料，統(tǒng)計分析地表溫度及不同深度溫度的垂直變化、凍土生消特點、最大凍土深度等變化規(guī)律，分析凍融災害可能對水利工程項目造成的影響，并提出防御措施。8.9電線積冰利用參證氣象站建站至今的年氣象觀測資料，從雨凇、霧凇出現(xiàn)概率、分布特征，不同重現(xiàn)期設計冰厚的計算等方面論述電線積冰可能對水利工程輸電線路造成的影響，并提出防御措施。8.10冰雹利用參證氣象站建站至今的年氣象觀測資料，分析冰雹出現(xiàn)概率、分布特征，論述冰雹可能對水利工程項目造成的影響，并提出防御措施。69相關工程設計氣象參數(shù)依據(jù)《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》、《水庫工程管理設計規(guī)范》、《地面氣象觀測規(guī)范》、《工程抗風設計計算手冊》、《水工建筑物荷載設計規(guī)范》、《電力工程氣象勘測技術規(guī)程》、《洪水風險圖編制導則》、《水利水電工程等級劃分及洪水標準》等技術規(guī)范標準與水利工程項目設計要求，利用參證氣象站資料，計算分析相關的工程設計氣象參數(shù)。9.1防洪、防積水設計氣象條件利用參證氣象站建站至今的降水資料，給出一年中日降水量≥25mm、≥50mm、≥100mm日數(shù)，不同重現(xiàn)期（100年、50年、30年、10年、2年）最大降水量（包括一日最大降水量、過程最大降水量和小時最大降水量）等防洪、防積水設計氣象參數(shù)。9.2極端氣溫推算利用參證氣象站建站至今的氣象資料，給出各重現(xiàn)期極端最低氣溫、各重現(xiàn)期極端最高氣溫推算結果等設計氣象參數(shù)。9.3抗風設計氣象參數(shù)利用參證氣象站建站至今的測風資料，給出各重現(xiàn)期最大風速推算結果及不同重現(xiàn)期風壓值等抗風設計氣象參數(shù)。9.4設計凍土深度推算利用參證氣象站建站至今的氣象觀測資料，從地溫的變化規(guī)律、地溫的垂直分布特征、凍土的生消規(guī)律、最大凍土深度等方面論述凍土對水利工程項目地下結構的不利影響，給出地下工程設計的氣象參數(shù)。9.5基本雪壓根據(jù)參證氣象站歷年的最大積雪深度，采用極值Ⅰ型推算100年一遇、50年一遇和10年一遇最大積雪深度，結合《建筑結構荷載規(guī)范》中內蒙古不同區(qū)域的積雪平均密度，得到各重現(xiàn)期的雪壓值。10工程對局地氣候影響分析工程所在位置無現(xiàn)場觀測，通過數(shù)值模擬了解工程建設前后對周邊區(qū)域氣象要素場的影響，模擬工程建設對局地氣候的可能影響。10.1模擬方案說明根據(jù)項目對氣象場模擬的要求，可酌情選擇符合相關技術要求的模擬方案。推薦采用中尺度數(shù)值模式WRF+小尺度模式CALMET的模擬方案，WRF模式模擬水平分辨率9km，再用CALMET模式