台风“浣熊”近地风特性研究

巩一达

【摘 要】本文基于浦东国际机场附近的同济大学实测基地获取了台风“浣熊”影响下的近地风速，研究了“浣熊”台风影响下格构式塔架结构的近地脉动风速随平均风速的变化规律，同时得出在“浣熊”台风作用下，脉动风速概率密度函数与高斯分布曲线吻合较好。

【关键词】台风；“浣熊”；脉动风速；平均风速；概率密度分布

0 引言

经调查文献[1]，全球每年由风灾引起的损失高达数百亿美元，而我国东南沿海部分位于台方风高发区域，每年都会造成巨大的人员伤亡和财产损失。针对此种现状，同济大学土木工程防灾国家重点实验室和上海机场建设指挥部合作建立了风荷载现场实测基地，用于实地测量浦东机场附近地区的强风特性。通过长期的积累风速数据，可以为以后的结构抗风设计提供足够的实测数据支持。

本文基于“浣熊”台风作用下上海浦东近海岸边10m高度的风速数据，之后对平均风速、风向角、脉动风速变化以及概率密度函数做出统计与整理。

1 现场实测概况

1.1 台风“浣熊”介绍

本课题组通过实测基地在2014年第8号台风“浣熊”于7月4日上午在西北太平洋洋面上生成，随后四度加强由热带风暴变为超强台风，并于7月9日5时衰减成台风。“浣熊”的详细路径如图1。

1.2 试验仪器及设备介绍

实测基地位于北纬：31°11'46.36"；东经：121°47'8.29"，紧邻海面，四周地面空旷。基地内建造有一座40米高的格构式钢管塔；根据实测的要求，将三维风速仪安装在格构式塔架10m高度处，定义正北方向的来流为0°风向角，并按俯视顺时针方向递增。定义竖向风向角仰角为正，俯角为负。

2 平均风速和风向

按照我国规范[2]的规定时距（ 10 min） 将数据进行分割处理，之后采用“矢量分解法”[3]，可以得到台风“浣熊”影响下10m高度处风速仪采集数据的平均风速、平均风向。

图2给出了上海浦东机场附近在台风“浣熊”影响下10m高度处平均风速及风向角随时间变化图形。从图中我们可以看出在7月8号21点左右有明显的风速上升段，然后之后平均风速一直维持在8m/s以上，而风向角从一开始就维持在30°左右，之后略微下降直至到7月9号凌晨4点左右风向角为0°，平均风速在凌晨2点左右达到峰值约9.8m/s，在7月9号15点左右，风速开始下降而风向角也随着风速下降由北向东转变。

3 脉动风速以及风速概率密度分布

3.1 脉动风速

图3给出了“浣熊”台风作用下，脉动风速随平均风速的变化规律，从图中我们可以观察出，脉动随平均风速一般均随平均风速的增大呈线性增大趋势，同时顺风向脉动风速峰值为2.5m/s，横风向脉动风速峰值为2m/s，顺风向的脉动风速在同一平均风速条件下要大于横风向脉动风速。

3.2 脉动风速概率密度分布

图4给出了10米高度处“浣熊”台风影响下两个10min时段的脉动风速概率密度分布散点图以及利用矩估计得到的高斯函数曲线。通过观察10m高度处不同风速作用下的脉动风速概率密度分布函数与高斯分布曲线吻合较好，这与文献[4]关于台风“Maemi”得到的结论一致。

4 结论

本文根据浦东实测基地测得的2014年第08号台风“浣熊”影响下的浦东地区近地风速，研究了10米高度处近地风特性，并得到如下结论：

（1）脉动风速随着平均风速的增大呈线性增大，顺风向的脉动风速在同一平均风速下大于横风向脉动风速，且增长速率大于横风向脉动风速；

（2）“浣熊”台风影响下，脉动风速的峰值不发生在平均风速的最大值处，脉动风速峰值一般出现在平均风速最大值的80%处；

（3）同一高度不同风速下，三方向的脉动风速概率密度分布函数与高斯分布曲线吻合较好。

【参考文献】

[1]黄鹏，陶玲，全涌，顾明.浙江省沿海地区农村房屋抗风情况调研[J].灾害学，2010，25（4）：90-95. Huang Peng， Tao Ling， Quan Yong， Gu Ming.Investigation of wind resistance performance of rural housesin coastal areas of Zhejiang Province[J].Journal of Catastrophology，2010，25（4）：90-95

[2]中華人民共和国建设部.GB 5009 - 2001 建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3]项海帆.现代桥梁抗风理论与实践[M].北京：人民交通出版社，2005.Xiang Haifan. The theory and practice of modern bridge wind resistance[M].Beijing： China Communications Press，2005.

[4]Cao S. Y.，Tamura Yukio，Kikuchi N.，et al..Windcharacteristics of a strong typhoon[J].Journal of WindEngineering and Industrial Aerodynamics，2009，97：11- 21.

[责任编辑：杨玉洁]