技术领域
[0001] 本
发明属于核安全评价技术领域，涉及一种核电厂厂址选择的极端气象设计基准评价方法。
背景技术
[0002] 在核电厂厂址选择、设计和安全评价中，必须调查
风、降雨、
雪、
温度等气象变量的极值，和龙卷风、
热带气旋等极端天气现象，并评价上述极端气象变量和极端天气事件的设计基准，以使核电厂的设计能够抵抗极端外部气象事件的影响，即在极端气象事件作用下核电厂不会丧失其安全功能。
[0003] 对于极端气象参数，由于在核电厂厂址选择和评价阶段，核电厂厂址现场气象观测资料不具备或序列太短，不满足数据统计分析的需求，因而通常根据核电厂厂址区域范围内气象台站的可用数据来进行评价，长期数据应
覆盖至少30年或更长的时期。对于龙卷风和热带气旋这类极端气象事件，一方面应收集由气象部
门等专门机构汇编的系统数据，另一方面还应通过气象灾害年鉴、报纸、网络等途径，收集相关的历史记录。
[0004] 我国目前还没有建立覆盖全国范围的极端气象
数据库，各个核电集团在选址和厂址评价时，都需要针对候选厂址开展详细的气象资料收集、数据统计分析和极端气象设计基准评价等工作。这样不仅工作量繁重，人工分析评价成本高，而且所得成果多以文字、表格和零散图表来表示，未建立起相关成果和全国地理空间的
位置关联和数据共享机制，数据应用效率相对低下。从核电厂选址阶段到建造和运行阶段，通常需历时好几年，为了满足
安全分析报告等相关文件的编制和审管要求，通常需要增补最近年份的相关资料，对极端气象设计基准进行复核，这又进一步增加了调查、分析、评价和审查的工作量和成本，且这类基于单个厂址的调查分析，不便于从整体上了解极端气象参数和极端气象现象的空间分布特征，为核电厂址安全评价、相关
申请文件的编制和厂址安全审查带来了诸多不便。
[0005] 因此，有必要建立一套核电厂址极端气象设计基准评价系统，该系统包括覆盖全国的极端气象资料数据库，数据库可更新和维护，通过引入极端气象设计基准评价的外部
算法，并与地理信息关联，能够对全国范围的目标厂址进行极端气象设计基准的快速评价和再分析，从而为核电厂址安全评价、核安全审查和定期安全审查提供便捷。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种核电厂厂址选择的极端气象设计基准评价方法，以能够将全国范围内的极端气象数据与全国地理空间进行位置关联，通过耦合
地理信息系统平台和各极端气象设计基准评价模型，快速计算和显示目标厂址的极端气象设计基准，从而为核电厂厂址安全评价提供技术支持。
[0007] 为实现此目的，在
基础的实施方案中，本发明提供一种核电厂厂址选择的极端气象设计基准评价方法，所述的评价方法包括如下步骤，
[0008] (1)极端气象数据收集：收集全国范围内与核电厂选址、厂址安全分析相关的极端气象参数和极端气象事件数据资料；
[0009] (2)
数据处理与提取：对收集到的原始资料进行订正与处理，提取与极端气象设计基准评价直接相关的信息；
[0010] (3)构建基于地理信息系统的极端气象数据管理系统：完成向地理信息系统平台的数据转换，将极端气象数据与全国地理空间进行位置关联，构建基于地理信息系统的极端气象数据管理系统，实现各项数据储存、管理、维护、查询、显示和输出；
[0011] (4)建立各极端气象参数和事件的设计基准评价模型；
[0012] (5)计算目标厂址的极端气象设计基准：选择合适的网格单元大小，设置虚拟网格目标厂址和离散目标厂址，通过二次编程，耦合地理信息系统平台和各极端气象设计基准目标参数的算法，计算目标厂址的极端气象设计基准；
[0013] (6)回顾或再分析：对评价模型计算结果进行空间分析和
可视化表达，通过加载与利用新数据，进行回顾或再分析。
[0014] 在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂厂址选择的极端气象设计基准评价方法，其中步骤(1)中所述的极端气象事件数据资料包括全国尽可能多的气象台站记录的历年最大风速、极大风速、极端最高和最低气温、历年影响全国的热带气旋资料和龙卷风资料。
[0015] 在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂厂址选择的极端气象设计基准评价方法，其中步骤(1)中所述的极端气象事件数据资料对于有降雪的气象台站，还包括历年冬季48小时最大降
水量和最大积雪深度。
[0016] 在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂厂址选择的极端气象设计基准评价方法，其中步骤(1)中所述的极端气象事件数据资料的收集时间为至少30年或有气象记录以来的所有年份。
[0017] 在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂厂址选择的极端气象设计基准评价方法，其中步骤(3)中所述的基于地理信息系统的极端气象数据管理系统包括空间数据库模
块、图层处理模块、查询及
定位模块、输出显示模块。
[0018] 在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂厂址选择的极端气象设计基准评价方法，其中所述的空间数据库模块又包括地图数据库模块与极端气象数据库模块。
[0019] 在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂厂址选择的极端气象设计基准评价方法，其中步骤(4)中所述的设计基准评价模型包括热带气旋、龙卷风、极端风、极端温度和极端积雪设计基准评价模型。
[0020] 本发明中使用的术语“地理信息系统”(Geographic Information System，GIS)是一种管理和分析空间地理数据，使空间信息可视化的计算机
软件系统(参见：吴秀芹，张洪岩，李瑞改等.ArcGIS 9地理信息系统应用与实践[M].北京:清华大学出版社,2007)，在计算机硬、软件环境的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，提供空间和动态的地理信息。
[0021] 本发明的有益效果在于，利用本发明的核电厂厂址选择的极端气象设计基准评价方法，能够将全国范围内的极端气象数据与全国地理空间进行位置关联，通过耦合GIS平台和各极端气象设计基准评价模型，快速计算和显示目标厂址的极端气象设计基准，从而为核电厂厂址安全评价提供技术支持。
[0022] 本发明提供了一种核电厂厂址极端气象设计基准评价系统的构建方法，该系统以GIS为平台，对与空间分布相关的极端气象数据资料进行采集、储存、管理、运算、分析和显示，通过引入极端气象设计基准评价的外部算法，使用户可以便捷地评价目标厂址各类极端气象参数或事件的设计基准，并以更加直观的形式来展示。
[0023] 通过本发明的评价方法构建的核电厂厂址极端气象设计基准评价系统包括一套覆盖全国的多源极端气象数据库，该极端气象数据与全国地理空间进行了位置关联，可实现各项数据储存、管理、维护和查询，气象数据库具备可扩充和可更新功能。该基准评价系统将GIS平台和各极端气象设计基准评价模型进行了耦合，可实现快速计算目标厂址的极端气象设计基准功能，这样既可以对全国范围极端气象设计基准进行高
质量的可视化表达，直观地从整体上掌握极端气象参数和极端气象现象的空间分布特征，又可显示特定厂址的设计基准，能够便捷地进行设计基准的复核或再分析。
[0024] 本发明的评价方法实用性强，大大提高了极端气象数据的应用效率，降低了调查、分析、评价和审查的工作量和成本，可应用于核电厂的厂址普选、初步可行性研究、可行性研究阶段极端气象设计基准评价，以及后续设计和运行阶段极端气象设计基准复核和再分析，从而为核电厂厂址安全评价、核安全审查和定期安全审查提供了便捷。
附图说明
[0025] 图1为示例性的本发明的核电厂厂址选择的极端气象设计基准评价方法的
流程图。
[0026] 图2为示例性的本发明的核电厂厂址选择的极端气象设计基准评价方法所构建的基于GIS的极端气象数据管理系统的功能模块图。
[0027] 图3为示例性的本发明的核电厂厂址选择的极端气象设计基准评价方法所建立的极端气象设计基准评价模型的组成图。
具体实施方式
[0028] 以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
[0029] 示例性的本发明的核电厂厂址选择的极端气象设计基准评价方法的流程如图1所示，先后包括如下步骤：
[0030] (1)极端气象数据收集；
[0031] (2)数据处理与提取；
[0032] (3)构建基于GIS的极端气象数据管理系统；
[0033] (4)建立极端气象设计基准评价模型；
[0034] (5)基于GIS的可视化显示。
[0035] 利用图1所示的方法流程构建的基于GIS的极端气象数据管理系统包括的功能模块如图2所示，包括空间数据库(又包括地图数据库与极端气象数据库模块)、图层处理模块、查询及定位模块、输出显示模块。
[0036] 利用图1所示的方法流程建立的极端气象设计基准评价模型的组成如图3所示，包括热带气旋、龙卷风、极端风、极端温度和极端积雪设计基准评价模型。
[0037] 基于图1所示方法流程、图2所示功能模块、图3所示基准评价模型的组成，以下以极端气象要素中的最大风速为例，详细说明本发明的具体实施方式。
[0038] 如图1所示，示例性的本发明的核电厂厂址选择的极端气象设计基准评价方法包括以下步骤：
[0039] 1)收集全国范围内尽可能多的气象台站有记录以来或至少30年以上的历年最大风速。
[0040] 2)对收集到的各个台站最大风速序列进行检查，若最大风速中含有2分钟平均值，则将其转化为10分钟平均值；若测风高度不为10米，则利用风速幂指数律或对数风廓线律将其插值到10米高度值；若最大风速有缺测，则采用合适的方法对最大风速进行插补，得到各个台站10米高度10分钟平均的最大风速完整序列。
[0041] 3)在GIS中加载全国范围的矢量图层，矢量图层的获取可通过对全国范围进行地图数字化等方法获取。在矢量图层中对各个气象台站按照经纬度进行定位。对于各个台站，采用关系型数据库存储步骤2)中获得的最大风速完整序列，利用关系型数据库的存储过程及触发器管理最大风速数据集，构建空间数据库。
[0042] 采用基于分层的数据组织方法管理空间数据库，即基础地理数据由一个图层管理，最大风速数据由另一个图层管理，对所有极端气象要素分别建立不同图层，构建图层处理模块。
[0043] 构建查询及定位模块和输出显示模块。采用点选查询和条件查询两种方式实现极端气象数据的查询，即用户既可以通过点选图层中的要素查询要素信息，也可以通过输入查询条件，查询所关心的要素信息。执行条件查询后，满足条件的要素信息通过图表方式显示或输出。
[0044] 将空间数据库、图层处理模块、查询及定位模块和输出显示模块集成，构成基于GIS的极端气象数据管理系统(见图2)。
[0045] 4)建立各极端气象参数和事件的设计基准评价模型，包括热带气旋、龙卷风、极端风、极端温度和极端积雪设计基准评价模型(见图3)。
[0046] 对于最大风速等极端气象参数，采用极值统计方法，设置多种极值分布函数，通过比较和试算，选择最适合于数据组的统计分布来评价平均再现间隔值及其置信限。
[0047] 5)选择合适的网格单元大小，设置网格和离散目标厂址。例如，将全国划分为合适的网格，以网格
节点作为虚拟网格目标厂址；将已建、在建或拟建的厂址作为离散目标厂址。
[0048] 搜索目标厂址80km半径范围内的气象台站，提取最大风速图层中相关气象台站的最大风速数据序列，通过二次编程，将各个台站的最大风速序列引入极端风设计基准评价模型，计算各个台站对应的百年一遇最大风速。选择距离平方反比或其它适宜的插值方法，计算网格目标厂址的百年一遇最大风速，作为其最大风速设计基准。对于离散厂址，选择80km半径范围内各个台站百年一遇最大风速的最大值作为其最大风速设计基准。
[0049] 6)对基于网格目标厂址的极端气象设计基准进行空间插值，生成栅格图像，在GIS中显示为带有等值线的色斑图；对基于离散目标厂址的极端气象设计基准，将其标注或用气象符号显示在目标厂址上。用户通过更新和维护最大风速数据图层中相关台站的最大风速序列，可选择不同长度的数据序列，进行设计基准的复核、对比和再分析。
[0050] 上面以极端气象要素中的最大风速为例，对本发明的实施方式作了举例详细说明。对于极大风速、极端最高和最低气温、极端积雪、设计基准热带气旋和龙卷风，尽管收集的资料、数据处理方法、设计基准评价模型，以及设计基准相关参数有所不同，但其设计基准评价系统的构建方法是类似的。
[0051] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些
修改和变型属于本发明
权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。
