气候可行性论证技术规范第3部分：水利工程

1气候可行性论证技术规范水利工程本规范规定了水利工程项目气候可行性论证的基本要求、技术流程、重点解决的问题、工作步骤、论证规范和论证标准。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T28592—2012降水量等级QX/T55-2007地面气象观测规范QX/T118-2010地面气象观测资料质量控制QX/T423-2018气候可行性论证规范报告编制QX/T426-2018气候可行性论证规范资料收集QX/T457-2018气候可行性论证规范气象观测资料加工处理QX/T469-2018气候可行性论证规范总则QX/T85-2018雷电灾害风险评估技术规范SL252－2017水利水电工程等级划分及洪水标准SL303-2017水利水电工程施工组织设计规范SL106-2017水库工程管理设计规范SL258-2017水库大坝安全评价导则SL744-2016水工建筑物荷载设计规范SL/Z720-2015水库大坝安全管理应急预案编制导则DB15/T932-2015内蒙古地区高寒标准DB15/T933—2015内蒙古地区极端高温、低温和降雨标准3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1气候可行性论证climaticfeasibilitydemonstration指对与气候条件密切相关的规划和建设项目进行气候适宜性、风险性以及可能对局地气候产生影响的分析、评估活动。[来源：QX/T469，术语和定义3.1]3.2水利工程WaterConservancy指为了控制、调节和利用自然界的地面水和地下水，以达到除害兴利的目的而兴建的各种工程。水利工程按其服务对象可以分为防洪工程、农田水利工程（灌溉工程）、水力发电工程、航运及城市供水、排水工程等。23.3气候适宜性climaticadaptability指通过分析光照、温度、降水等要素值来评价一个地区的地理气候对人类以及动植物生产生活的适宜程度，表述的是大气物理特征的长期平均状态。3.4气候风险性：Climaticrisk指与气候相关的致险因子（极端事件与变化趋势）、承险体（承灾体暴露度与脆弱性）相互作用，是对风险的可能性和脆弱性的评估。气候风险性包括两个维度（即致险因子和承险体）、三个单方面（可能性、脆弱性及暴露度）的综合风险。3.5特征参数characteristicparameter指与关键气象因子或高影响天气现象关联，并表征论证对象受影响特征的因子。3.6高影响天气事件high-impactweatherevent指直接影响论证对象建设或运营的天气气候事件。[来源：QX/T423-2018,术语和定义3.4]]3.7参证气象站referencemeteorologicalstations指在拟论证项目区域内或附近，可利用其长序列气象观测资料进行气候可行性论证的国家气象站。国家气象站包括GB31221中定义的国家基准气候站，国家基本气象站和国家一般气象站。[来源：QX/T423-2018,术语和定义3.1]3.8专用气象站dedicatedmeteorologicalstations为工程项目选址或建设项目获取气象要素值而设立的气象观测站。[来源：QX/T423-2018,术语和定义3.2]3.9气象灾害meteorologicaldisaster由于气象原因给有关行业、部门和人民生命财产造成损失的灾害。3.10工程气象参数engineeringmeteorologicalparameter用于规划和建设项目工程设计的气象特征值。[来源：QX/T469-2018,术语和定义3.7]4工作流程4.1收集资料根据相关法律法规和规范标准，对项目类型、规模以及敏感气候要素等进行初步分析，编制水利工程项目气候论证性论证工作方案，收集与工作相关的资料等。4.2现场踏勘对项目工程场址区域进行实地踏勘，了解区域地形地貌和周边环境特征，开展现场气象灾害调查，必要时进行现场测试。4.3计算分析依据相关规范和标准，对工程所在区域的气候特征、主要气象灾害、极端天气气候事件出现概率、与工程设计建设运行相关的气象参数以及局地小气候环境等进行计算分析评估。4.4报告编制对分析论证结果进行汇总，结合分析评估的内容，编制《水利工程项目气候可行性论证报告》。4.5专家评审由项目建设单位组织项目评审会，邀请相关领域专家（至少5人）参加评审会，对《水利工程项目气候可行性论证报告》进行评审，并提出意见和建议。4.6后期服务3根据项目评审会专家意见，对报告进行补充、修改和完善，形成最终报告。向气象主管机构提出审查申请，并提交最终的《水利工程项目气候可行性论证报告》。审查结束后，由气象主管机构出具《重大工程项目气候可行性论证报告审查意见书》。5资料收集与处理5.1参证气象站选取5.1.1参证气象站选取原则（1）可靠性参证气象站一般应从项目建设地点周边的国家气象站中选取，从而保证参证气象站观测资料的可靠性。（2）代表性参证气象站的代表性一方面指其对论证区域的气候代表性，应从气候分区以及各拟选气象站与项目实施点之间的距离、相关关系、地形、下垫面特征、海拔及区域气候特点等方面综合分析。一般选取与项目实施点距离50km范围内，地理条件较为相近，且属于同一气候分区的国家气象站作为参证气象站。另一方面是指现有资料序列的统计特性能较好地反映项目区域的统计特性，资料序列连续且年限应在30年以上。（3）一致性参证气象站资料序列的一致性是指气象条件有无根本变化，观测仪器设备、观测方法及观测环境等有无变化。应对气象台站历史沿革进行分析，包括观测场变迁、观测仪器设备变更、观测环境变化以及观测项目、观测高度和观测方法的变化等。一般应选择观测场址保持不变或迁站次数较少的国家气象站。在气象台站历史沿革分析的基础上，应对气象资料序列进行均一性检验，并给出检验方法说明和检验结果。若资料序列不满足一致性要求，应进行一致性订正，并给出订正方法和订正结果。均一性检验和订正方法可根据实际情况进行选择，常用的均一性检验方法包括滑动t检验法、标准正态检验法（SNHT）、E-P检验法、惩罚最大F检验法（PMFT）、最大惩罚T检验法（PMT）、potter法、Pairwise法等，常用的订正方法包括回归订正法、比值订正法等。5.1.2参证气象站选取方法若项目所在地缺乏合适的参证气象站，应在项目论证范围内设立一个或几个专用气象观测站进行短期气象观测，以获取拟选参证站与项目所在地的对比统计分析资料序列。根据专用气象观测站现场观测成果，选择论证区域内的所有国家气象站同期观测要素（一般包含风向、风速、气温、地温、相对湿度、气压、水汽压、降水量及日照时数等）进行相关分析，选择相关性最好的标准站作为参证站（可以一个或几个，离项目场址最近，或包围项目场址区域）。5.2气象资料来源与要求5.2.1长期气象观测资料收集拟选参证气象站的基本情况信息，包括气象站经度、纬度、海拔高度、建站时间、迁站时间、拔海高度、仪器型号、观测方式（是定时还是逐时）、台站周围环境变化等情况，以及距离项目所在地的最短距离和相对位置。收集参证气象站至少30年以上（必须包括最近年份）逐年和逐月的相关气象观测资料，观测要素包括气温、降水、日照、风速、地温、积雪、结冰、雷电、暴雨、干旱以及云、能见度、沙尘暴、扬沙、雨凇、雾凇、冻土等天气现象等。此外，收集项目论证范围内主要气象灾害数据及灾情，典型气象灾害案例等资料。5.2.2格点资料收集水利工程及周边区域至少10年的NCEP/FNL2.5°×2.5°格点的全球再分析资料。4收集水利工程及周边区域气候监测数据集ERA5近30年的逐小时再分析数据，空间分辨率为收集长序列的全国智能网格实况分析产品（CLDAS2.0实时数据产品空间分辨率为0.05。×0.05。。5.2.3其他资料与水利工程项目有关的水文、地形、地貌以及灾害等资料。5.3气象数据质量控制5.3.1数据质量检验（1）数量收集到的数据数量应等于预期的数据数量。（2）时间顺序数据的时间顺序应符合预期开始、结束时间，中间应连续。（3）数据有效性国家气象站有人值守，具有规范的气象观测系统和完善的数据质量控制技术体系，观测数据完整性好，并经过地市、省（自治区、直辖市）和中国气象局质量审核，气象资料可靠有效。区域自动观测站或专用气象观测站应在基础建设、观测仪器选型和安装、观测方法等方面按照中国气象局制定的QX/T45～61-2007《地面气象观测规范》严格执行，且记录处理及质量控制应符合QX/T65-2007《地面气象观测规范第21部分：缺测记录的处理和不完整记录的统计》、QX/T66-2007《地面气象观测规范第22部分：观测记录质量控制》的相关要求，并由气象专业技术人员进行质量检验和订正，从而保证观测数据的有效性。5.3.2有效数据的完整率有效数据完整率计算公式如下：应测数目−缺测数目−无效数据数目应测数目其中：应测数目——测量期间小时数；缺测数目——没有记录到的小时平均值数目；无效数据数目——确认为不合理的小时平均值数目。一般要求参证气象站资料的有效数据完整率达到100%，区域自动观测站或临时气象观测站的有效数据完整率应在90%以上。6区域气候背景分析6.1气候特征根据参证气象站近30年观测资料统计结果，描述项目所在区域总体气候特征及四季气候特点。6.2大气环流特征描述工程建设地区四季大气环流特征，尤其是灾害性天气特征。7气候适宜性分析统计参证气象站近30年相关气象要素的累年值以及建站至今的相关气象要素极值情况。近30年相关气象要素一般应包括气温、平均最高气温、平均最低气温、日较差、气压、降水量、风速、主导风向、水汽压以及相关湿度等。极值统计应包括极值的数值和出现时间，极值气象要素一般包括极端最高气温、5极端最低气温、日最高水汽压、日最低水汽压、日最低相对湿度、日最高相对湿度、日最大降水量、年最大蒸发量、最大风速及其风向、最大冻土深度、最大积雪深度等。根据区域气候特点和水利工程项目需求，可增加或减少统计要素。8气候风险性分析应根据项目所在区域特点，对相关资料进行分析研究，筛选出对水利工程项目的建设和运营有重要影响的气象灾害，一般包括干旱、暴雨洪涝、雪灾、低温冰冻、大风沙尘、高温灾害、雷电灾害、冻融、电线积冰、冰雹等。统计项目所在区域建站以来灾害发生频率及强度等规律特点，分析其风险性，给出规避主要气象灾害的对策建议。8.1干旱利用参证气象站建站至今的降水资料，统计各等级干旱出现频率及强度，分析干旱的风险性，指出干旱对水利工程项目可能造成的影响，并提出防御措施和建议。8.2暴雨洪涝利用参证气象站建站至今的降水资料，从最大降水量、降水日数、短时强降水、极端降水、暴雨强度、各重现期最大降水量等方面进行分析，指出暴雨洪涝对水利工程项目可能造成的影响，并提出防御措施和建议。8.3雪灾利用参证气象站建站至今的气象资料，统计分析降雪日数、积雪日数、最长连续积雪日数、最大积雪深度、最大雪压等气象要素，分析论证雪灾对水利工程项目可能造成的影响，并提出防御措施和建议。8.4低温冰冻利用参证气象站建站至今的逐日气温资料，统计日最低气温低于0以下各等级出现频次及强度，分析分布特征，论证低温灾害对水利工程项目造成的影响，并提出防御措施和合理建议。8.5大风沙尘利用参证气象站建站至今的气象资料，就大风日数、大风日数季节性变化、最大风速、极大风速、各重现期最大风速推算结果、沙尘暴日数、沙尘暴出现频率等方面论述大风沙尘天气可能对水利工程项目造成的影响，并提出防御措施。8.6高温灾害利用参证气象站建站至今的气象资料，统计分析日最高气温、极端高温、高温日数、高温灾害频次、极端最高气温推算等方面论述高温灾害可能对水利工程项目造成的影响，并提出防御措施。8.7雷电灾害利用参证气象站建站至今的雷电观测资料，从雷暴日数、闪电出现季节、出现概率等方面论述雷电灾害可能对水利工程项目造成的影响，并提出防御措施。8.8冻融灾害利用参证气象站建站至今的气象资料，统计分析地表温度及不同深度温度的垂直变化、冻土生消特点、最大冻土深度等变化规律，分析冻融灾害可能对水利工程项目造成的影响，并提出防御措施。8.9电线积冰利用参证气象站建站至今的年气象观测资料，从雨凇、雾凇出现概率、分布特征，不同重现期设计冰厚的计算等方面论述电线积冰可能对水利工程输电线路造成的影响，并提出防御措施。8.10冰雹利用参证气象站建站至今的年气象观测资料，分析冰雹出现概率、分布特征，论述冰雹可能对水利工程项目造成的影响，并提出防御措施。69相关工程设计气象参数依据《水利水电工程施工组织设计规范》、《水库工程管理设计规范》、《地面气象观测规范》、《工程抗风设计计算手册》、《水工建筑物荷载设计规范》、《电力工程气象勘测技术规程》、《洪水风险图编制导则》、《水利水电工程等级划分及洪水标准》等技术规范标准与水利工程项目设计要求，利用参证气象站资料，计算分析相关的工程设计气象参数。9.1防洪、防积水设计气象条件利用参证气象站建站至今的降水资料，给出一年中日降水量≥25mm、≥50mm、≥100mm日数，不同重现期（100年、50年、30年、10年、2年）最大降水量（包括一日最大降水量、过程最大降水量和小时最大降水量）等防洪、防积水设计气象参数。9.2极端气温推算利用参证气象站建站至今的气象资料，给出各重现期极端最低气温、各重现期极端最高气温推算结果等设计气象参数。9.3抗风设计气象参数利用参证气象站建站至今的测风资料，给出各重现期最大风速推算结果及不同重现期风压值等抗风设计气象参数。9.4设计冻土深度推算利用参证气象站建站至今的气象观测资料，从地温的变化规律、地温的垂直分布特征、冻土的生消规律、最大冻土深度等方面论述冻土对水利工程项目地下结构的不利影响，给出地下工程设计的气象参数。9.5基本雪压根据参证气象站历年的最大积雪深度，采用极值Ⅰ型推算100年一遇、50年一遇和10年一遇最大积雪深度，结合《建筑结构荷载规范》中内蒙古不同区域的积雪平均密度，得到各重现期的雪压值。10工程对局地气候影响分析工程所在位置无现场观测，通过数值模拟了解工程建设前后对周边区域气象要素场的影响，模拟工程建设对局地气候的可能影响。10.1模拟方案说明根据项目对气象场模拟的要求，可酌情选择符合相关技术要求的模拟方案。推荐采用中尺度数值模式WRF+小尺度模式CALMET的模拟方案，WRF模式模拟水平分辨率9km，再用CALMET模式