云南2021年补短板工程X波段天气雷达（凤庆）建设环评报告

云南2021年补短板工程X波段天气雷达（凤庆）建设项目电磁环境影响评价专题编制单位：贵州创洁环保科技有限公司编制日期：二〇二二年七月1总则1.1项目概况凤庆县位于临沧、保山、大理三州（市）交界，正好处于临沧、大理国家天气雷达盲区内，近地面无天气雷达探测覆盖。凤庆县气象灾害较多。常见的气象灾害主要有干旱、暴雨、洪涝、冰雹、低温、霜冻、大风等。重旱平均三年一遇，冰雹大风、雷电灾害、泥石流滑坡灾害每年都有发生，是全省重灾区之一，近几年平均每年因气象灾害造成的损失约7000多万元。《2021年气象监测预警补短板工程建设实施方案》提出：通过气象监测预警补短板工程建设，增加雷达观测覆盖率，增强突发性、灾害性天气监测能力。在临沧凤庆建设X波段雷达，既能弥补现有新一代天气雷达网观测空白区，也能有效提高灾害监测预警能力要求。凤庆县气象局拟投资508万元，建设“云南2021年补短板工程X波段天气雷达建设（凤庆）”项目。根据《建设项目环境影响评价技术导则总纲》（HJ2.1-2016）及《辐射环境保护管理导则—电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T10.3-1996）要求，我单位编制了云南2021年补短板工程X波段天气雷达（凤庆）建设环境影响报告表及专题评价部分。云南2021年补短板工程X波段天气雷达（凤庆）建设项目位于临沧市凤庆县绿荫塘山，工程建设内容及规模如下：依据《2021年气象监测预警补短板工程年度实施方案》，在云南临沧凤庆建设1部X波段天气雷达系统，本项目主要包括雷达设备及配套、配套基础设施等部分。（1）雷达设备及配套雷达系统包括1部X波段双偏振多普勒天气雷达发射系统、接收系统、天伺系统、信号处理系统（含终端及配套软件）、雷达标准输出控制器和8年设备质保。附属设备包括供电系统、UPS不间断电源、通信辅助设备和防雷设施。（2）配套基础设施主要是指雷达硬件部署所需的钢结构架设塔、配套的雷达机房等设施的建筑安装工程。工程建设的总投资为508万元，其中环保投资为5万元，占总投资比例为0.98%。1.2评价因子电场强度。1.3评价标准（1）《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）中有关规定公众暴露控制限制执行《电磁环境控制限值》（GB8702-2014），本项目设备发射频率为9.3～9.5GHz，执行公众暴露控制限值见下表：表1-1《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）公众暴露控制限值频率范围MHz电场强度E（v/m）磁场强度H（A/m）磁感应强度B（μT）等效平面波功率密度Seq(W/㎡)3000~150000.22f1/20.00059f1/20.00074f1/2f/7500注:①0.1MHz~300GHz频率，场量参数是任意连续6分钟内的方均根值；②对于脉冲电磁波，除满足上述要求外，其功率密度的瞬时峰值不得超过表中所列限值的1000倍，或场强的瞬时峰值不得超过表中所列限值的32倍。根据《电磁环境控制限值》(GB8702-2014)，100kHz以上时，远场区可以只限制电场强度或磁场强度，或等效平面功率密度。因此，计算远场区时，以等效平面波功率密度作为本项目的主要评价因子。（2）《辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法与标准》(HJ/T10.3-1996)规定①第4.1款公众总的受照辐射剂量：公众总的受照辐射剂量包括各种电磁辐射对其影响的总和，即包括拟建设施或已经造成的影响，还要包括已有背景电磁辐射的影响。总的受照射剂量不应大于国家标准的要求。②第4.2款单个项目的影响：为使公众受到的总照射剂量小于规定值，对单个项目的影响必须限制在限值的若干分之一。在评价时，对于由国家环境保护总局负责审批的大型项目可取标准由场强限值的1/，或功率密度限值的1/2。其他项目可取场强限值的，或功率密度限值的1/5作为评价标准。本项目雷达系统发射频率为9.3~9.5GHz（9300MHz~9500MHz），保守考虑，本项目取最低限值作为最不利因素为本项目电磁辐射控制限值。③执行标准的确定综上①②所列的电磁辐射的标准及规定，确定本项目采用的电磁辐射标准限制见下表：表1-2本项目采用的电磁辐射标准限制设备名称工作频段MHz适用对象电场强度E（v/m）等效平面波功率密度Seq(W/㎡)平均值瞬时峰值平均值瞬时峰值X波段天气雷达系统9500总受照射剂量限制21.44689.081.261260单个系统贡献限制9.59306.880.253253从严格管理和便于验收的角度考虑，本次评价电场强度方均根值的标准限值统一限定为21.44V/m，对应的瞬时峰值的标准限值为689.08V/m。本次评价的环境管理目标值选取《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）中电场强度的1/√5作为评价标准，即以9.59V/m作为电场强度方均根值的控制限值，以306.88V/m作为电场强度瞬时峰值的控制限值。1.4评价范围根据《辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T10.3-1996）中第3.1.2项规定执行，发射机功率P≤100kw时：评价范围为以天线为中心，半径为500m。本项目X波段雷达发射机的峰值功率P为200w，小于100kw，因此确定本项目电磁辐射的评价范围为以发射塔天线为中心周围500m范围内。1.5电磁环境保护目标通过实地踏勘，本工程评价范围内无环境敏感目标。2电磁环境现状评价2.1监测单位云南天博环境检测有限公司2.2监测因子工频电场强度2.3监测方法及规范GB/T12720-1991工频电场测量2.4监测频次在昼间好天气下监测1次2.5监测仪器低频电磁场辐射测试仪NF-5035。2.6监测时间、监测条件及监测工况监测条监测时间及监测条件见下表。表2-1监测环境条件监测日期气压（KPa）气温（℃）湿度（％）风速（m/s）主导风向天气2022年6月30日2.7监测结果及分析根据监测布点要求，对项目所在区域工频电场及工频磁感应强度进行了监测，监测结果见下表。表2-2工频电场强度监测结果检测内容检测点位检测结果电场强度（V/m）12345最大值平均值工频电场雷达站拟建站址中央2.11站址中心东外50m处1.41站址中心东外100m处1.07站址中心东外200m处0.67站址中心东外300m处0.44站址中心东外400m处0.34站址中心东外500m处0.36站址中心南外50m处1.34站址中心南外100m处0.90站址中心南外200m处0.52站址中心南外300m处0.35站址中心南外400m处0.29站址中心南外500m处0.29站址中心西外50m处1.08站址中心西外100m处0.68站址中心西外200m处0.40站址中心西外300m处0.34站址中心西外400m处0.27站址中心西外500m处0.31站址中心北外50m处1.47站址中心北外100m处0.91站址中心北外200m处0.82站址中心北外300m处0.42站址中心北外400m处0.27站址中心北外500m处0.28根据监测结果，拟建雷达站工频电场强度为0.23--2.11V/m，低于《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）中对应的公众曝露控制限值要求。3电磁环境影响预测与评价3.1雷达站电磁环境影响分析本工程电磁环境影响评价等采用类比监测的方式来分析投运后的影响。（1）选择类比对象本项目选取北京市平谷区气象雷达站X波段双偏振多普勒天气雷达做类比监测对象，对本项目电磁辐射进行电磁环境类比监测及分析。主要技术参数指标对比见下表。表3-1拟建项目和平谷区气象雷达站技术参数指标对照表项目拟建雷达站平谷区气象雷达站可比性分析雷达类型X波段双偏振多普勒天气雷达X波段双偏振多普勒天气雷达一致工作频率9.3～9.5GHz9480±5MHz一致方位角扫描范围0～360°0~360°一致仰角扫描范围-2°～+90°0.5°~19.5°峰值发射功率200W75kW本项目优增益≥44dBi45dBi一致天线架设高度15m20m本项目优波束宽度≤1°≤1.0°一致天线口径2.4m2.4m一致根据表可以看出，两个雷达站有较高的相似性，因此具有可比性。北京市X波段双偏振多普勒天气雷达组网建设项目（平谷站）竣工环境保护验收电磁辐射环境监测数据已进行仪器响应时间修正。（2）类比监测因子电场强度、功率密度。（3）类比监测时间、监测单位及检测气象条件监测时间：2021年7月9日--10日监测单位：中核化学计量检测中心/和工业北京化工冶金研究院分析测试中心天气状况：晴气温19~31℃相对湿度35~60%大气压强101.4kPa数据来源：《北京市X波段双偏振多普勒天气雷达组网建设项目检测报告》（2021HYYFX-03666）类比监测仪器：表3-2监测仪器情况一览表监测仪器名称及编号仪器型号量程校准单位电磁辐射分析仪SEM-600&RF-26NoYQ-HJ-0068电场：0.6V/m~1000V/m响应频率：300MHZ--26.5GHZ中国计量科学研究院（4）类比监测结果分析雷达站类比监测结果见下表。表3-3类比雷达站电场强度、磁感应强度监测结果序号监测点位置与雷达的方位距离位置关系监测时雷达发射机峰值功率电场强度E（V/m）功率密度（w/㎡）1厂界南侧雷达南侧6m75KW1.090.322厂界北侧雷达北侧39m1.120.333站址西南侧50m雷达西南侧50m0.990.264站址西南侧100m雷达西南侧100m0.890.215站址西南侧200m雷达西南侧200m0.810.176站址西南侧300m雷达西南侧300m＜0.6＜0.17站址西南侧400m雷达西南侧400m＜0.6＜0.18站址西南侧500m雷达西南侧500m＜0.6＜0.19某大院雷达西侧351m＜0.6＜0.110印刷厂雷达西南侧386m＜0.6＜0.111山东庄村原林业队用房雷达西南侧425m＜0.6＜0.112山东庄养鹿协会雷达西南侧318m＜0.6＜0.113看护房1雷达南侧267m0.720.1414看护房3雷达南侧181m0.780.1615看护房4雷达东南侧229m0.690.1316看护房5雷达南侧387m＜0.6＜0.117看护房6雷达东南侧361m＜0.6＜0.118看护房7雷达东南侧403m＜0.6＜0.119看护房8雷达东南侧200m0.690.1320看护房9雷达东侧234m0.720.1421看护房10雷达东北侧346m＜0.6＜0.122看护房11雷达东侧311m＜0.6＜0.123看护房12雷达北侧101m0.680.1224看护房13雷达东南侧68m0.830.1825看护房14雷达西北侧84m0.790.1726看护房15雷达西北侧160m0.710.1327看护房16雷达西北侧390m＜0.6＜0.128看护房17雷达西北侧343m＜0.6＜0.129看护房18雷达南侧206m0.690.1330厂界西侧雷达西侧34m1.070.331厂界东侧雷达东侧16m1.030.28从上表可知，雷达站正常运行时，平谷雷达站周围区域电场强度范围为<0.60~1.12V/m，满足《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）和《辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T10.3-1996）的要求，也满足环境影响评价报告书批复中电场强度不大于9.56V/m的要求。根据本次监测雷达的峰值功率与实际平均功率，可以得出电场强度的瞬时峰值Epeak=E*43.3。根据计算结果，平谷雷达站电场强度瞬时峰值范围为<25.98~48.496V/m，满足环境影响评价报告书批复中电场强度不大于305.92V/m的要求。因此，通过类比可得出，本项目气象雷达投产运行后，雷达塔周围500m范围内（电磁环境防护区域外）均能满足《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）和《辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T10.3-1996）中的限值要求。3.2电磁环境影响分析天气雷达由室内设备和室外天线两部分组成。雷达发射机、功率放大器及馈线等设备在设计、制造时已采取屏蔽措施，并且设备放置在机房内，经过墙体和机房门的屏蔽，正常运行时电磁辐射对地面的影响较小。室外部分的主要设备有发射天线和馈线。电磁辐射污染主要来自雷达系统采集工序(RAD)。天气雷达运行时，在晴空时段里雷达处于定时的间断开机状态；而在观测责任区内有降雨的时段内雷达是处于连续的开机状态。雷达运行时，发射机通过旋转抛物面天线向天空发射脉冲探测信号进行空间扫描，其峰值功率大于或等于200W，使空中天线主射方向的电磁辐射场强增高，从而产生电磁辐射污染。同时，当发射信号在空中碰到某种障碍物，如云、冰雹、龙卷风等，立即产生发射波，使高空环境电磁辐射场强增高，反射波经介质吸收、距离衰减后传至地面时已十分微弱，其对环境的污染可以忽略。脉冲雷达天线具有很强的方向性，辐射能量主要聚集在发射天线的主瓣，该雷达天线主游非常集中，波束宽度不大于1°，第一旁瓣电平不大于-29dB，远区副瓣(10°以外)不大于-40dB，在主要探测方向上对雷达天线的遮角应小于0.5%，其他方向一般应小于1(孤立障碍物可适当降低要求)。因此，天线产生的电磁辐射环境影响主要集中在天空上方。管状波束以外区域电磁辐射是由天线电磁波副瓣引起的，辐射功率密度远远低于主波束辐射功率密度，并且随着离轴距离增大，辐射功率密度迅速衰减。X波段天气雷达天线仰角固定，安装调试后天线方位角做0°~360°环扫。扫描速度为±48m/s，形成脉冲信号，经射频单元发射脉冲电磁波。根据《辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T10.3-1996）中第3.1.2项规定执行，发射机功率P≤100kw时：评价范围为以天线为中心，半径为500m。本项目X波段雷达发射机的峰值功率P为200w，小于100kw，因此确定本项目电磁辐射的评价范围为以发射塔天线为中心周围500m范围内。3.2.1预测评价方法根据项目工程的特点，电磁场在近场内电场和磁场没有固定关系，衰减剧烈，本项目分别模式计算及模拟类比监测分析二种方法进行预测分析电磁环境影响，从理论角度及类比实测两方面说明项目投产后可能产生的电磁环境影响。(1)电磁场的远场和近场划分电磁辐射源产生的交变电磁场可分为性质不同的两个部分，其中一部分电磁场能量在辐射源周围空间及辐射源之间周期性地来回流动，不向外发射，称为感应场；另一部分电磁场能量脱离辐射体，以电磁波的形式向外发射，称为辐射场。一般情况下，电磁辐射场根据感应场和辐射场的不同而区分为近场（感应场）和远场（辐射场）。近场通常具有如下特点：近场内，电场强度与磁场强度的大小没有确定的比例关系。近场的电磁场强度比远区场大得多。近场的电磁场强度随距离的变化比较快，在此空间内的不均匀度较大。远场的主要特点如下：在远场中，所有的电磁能量基本上均以电磁波形式辐射传播，这种场辐射强度的衰减要比近场慢得多。远场为弱场，其电磁场强度均较小。根据《气象探测环境保护规范天气雷达站》(GB31223-2014)及天线波束形成理论(MI斯特尔尼克，雷达手册，谢卓译：北京；国防工业出版社，1978)，其计算公式如下，通过比较，选择其中较大值来确定电磁场分布的远场。近、远场划分参数取值及计算结果见下表：L=2D2/λ式中：L-近场和远场的分界距离，m；D-天线直径，m:λ-雷达工作波长，m；λ=c/fc-自由空间光速，取3.0x108m/s:f-发射频率，9.5×109Hz。表3-4近远场划分参数取值及计算结果表项目本项目雷达最终取值发射频率（GHz）9.3~9.59.5天线口径（m）2.42.4L=2D2/λ364.8364.8近场区域（m）0≤r＜364.80≤r＜364.8远场区域（m）r≥364.8r≥364.8本项目雷达天线系统对应的近场和远场分界距离约为364.8m（2）计算公式及参数的选取本项目雷达站工作频率属于微波波段。本次预测采用《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器和方法》（HJ/T10.2-1996）中提供的计算公式如下：①近场区最大功率密度计算公式(mw/cm2)式中:Pt--送入天线净功率（mW）；S天线实际几何面积（cm2），R：天线半径（cm）。②远场区轴向功率密度计算公式式中：P：雷达发射机平均功率（mw）G：天线增益（倍数）,G=10(G(dB)-L)/10，本项目雷达站天线最大增益44dB（9.5GHz），L：天线系统损耗，2.83dBi。本项目天线增益（倍数）G=13091倍r：测量位置与天线距离（cm）Pd：远场功率密度（w/㎡）雷达平均功率可以按下式进行计算：式中：PM—发射功率(峰值功率)，本处为200W。τ—脉冲宽度；0.5μs。T—脉冲周期，T=1/f，f为脉冲重复频率Hz。由于脉冲宽度与重复频率存在对应关系，重复频率500Hz。k—波形修正系数，本处取1。由上式求出雷达平均功率为0.05W。③方均根值的计算需要说明的是，通过以上计算得到的仅仅是瞬时功率密度值，由于天线工作过程中是360º转动的（旋转速度：2.25rpm），天线的水平波束宽度≤1º。对于某一固定位置大部分时间是没有受到主波束的辐射。对于任意6分钟内方均根值可以通过下式计算：式中：—功率密度方均根值，mW/cm2Pd—功率密度瞬时峰值，mW/cm2ηs—主波束扫过固定目标的时空比，雷达天线以10rmp转速水平面内旋转，波束宽1°，任意连续6min内的辐射功率密度，扫描占空比ηs=1°×6×10/360°=0.1667，即任意连续6min内预测点位于天线主瓣方向内的概率为0.1667。④电场强度与功率密度的换算电场强度和功率换算公式：P=E2/3763.6，磁场强度和功率换算公式：P=376.36H2：，（3）计算结果根据X波段天气雷达参数，确定以天线发射中心364.8m范围内为近场区。在近场区保守起见，取f(θ，φ)：方向行函数，仰角扫描范围，方位角扫描范围，在近场区取值=1；射频损耗系数K=10-0.6=0.251，最大功率密度如下：峰值功率下Pdmax=ηs=7.4w/㎡平均功率下max=ηs=0.0018w/㎡电场强度和功率换算公式：P=E2/3763.6，磁场强度和功率换算公式：P=376.36H2，由公式换算出电场强度和磁场强度的数值如下：表3-5天线近场区相关预测结果一览表情形功率密度(W/㎡)电场强度E（v/m）磁场强度（A/m）平均功率预测值0.00182.640.0007标准值2539.59/瞬时功率预测值7.41670.14标准值1260306.88/综上，近场区功率密度和电场强度可满足《电磁环境控制限值》（GB8702-2014）的要求。当预测点位于远场区时，通过导则推荐的计算公式可以得到远场区电场强度值。具体预测结果见表。表3-6天线轴向电场强度预测计算结果与天线轴向直线距离(m)电场强度方均根值（V/m）364.80.503700.493800.483900.464000.454100.444200.434300.424400.414500.404600.394700.384800.384900.375000.36环境管理目标值9.59（4）计算结果分析根据以上计算结果可以看出：①雷达站发射天线近场区的电场强度方均根值最大值为2.64V/m，满足9.57V/m的单个项目环境管理目标限值要求。②在距雷达天线364m~500m的远场区范围内轴向的电场强度方均根值为0.36V/m~0.5V/m，满足9.57V/m的单个项目环境管理目标限值要求，且电场强度随与天线距离的增加呈衰减趋势。（5）周边建筑物的安全距离及控高计算当近场区内建筑度高度低于雷达发射中心时，本项目主波束不会对其造成影响。本项目天线中心线对地高度为15m，项目周围500m范围内无环境敏感点。500m范围外存有环境敏感点，但海拔均低于项目雷达站选址，因在近场区内没有建筑会受主波束照射影响。4电磁环境保护措施4.1雷达站辐射防护距离计算①水平安全防护距离由上述分析可知，雷达天线的远场区内任一点在任意6分钟内所照射到的平均功率密度为:P(6min)dmax===0.0018，R=170m以本次评价规定的功率密度0.05W/m²限值为标准，代入上式计算得距离R=170m，即在雷达天线远场区0~170m范围内，平均功率密度超标;由上式可知，平均功率密度随距离增加而降低，推导出在本项目雷达天线远场区170~500m范围内，平均功率密度满足环境管理目标值(0.0018W/m2)。因此，按照辐射防护“可合理达到尽量低”的原则，本项目公众照射电磁辐射水平安全距离为170m。②垂直安全防护距离由于项目雷达塔高度为15m，正常运行时，仰角范围为-2~90°。天线产生的电磁辐射环境影响主要集中在雷达发射中心正前方，为了不会有敏感目标进入雷达电场超标区域，要求雷达近场区半径364.8m范围内不得新建超过15m的建(构)筑物。综上，本项目需设置以雷达天线为中心辐射防护半径距离为170m范围内不得建设建(构)筑物，同时在其170~364.8m范围内不允许建设海拔高度超过15m的建(构)筑物。4.2电磁辐射防