热带气旋对田湾核电站的影响

张瑞光，刘瑞翔，李中林

（连云港市气象局，连云港 222006）

热带气旋（Tropical Cyclone，简称TC）是重要的天气系统，由其产生的狂风、暴雨及诱发的次生灾害具有巨大的破坏力。TC 对核电建设与运行会产生严重影响。田湾核电站地处连云港市沿海，曾受TC袭扰。

目前，我国已有许多对TC 的研究成果。曹晓岗等［1］研究了2000 年以来近海北上的TC 对华东沿海地区的风雨影响，分析了TC 的路径、强度以及结构等特征。鲁小琴等［2］研究了登陆华东的TC 的气候特征，并对直接登陆华东与间接登陆华东的TC 强度变化进行了比较。纪忠华等［3］认为登陆我国东南沿海的TC年平均气压强度增强趋势显著。袁子鹏等［4］认为登陆黄海、渤海的TC 只占西太平洋TC 总数极小部分，年际分布不均，月际分布呈双峰特征，绝大部分登陆黄海、渤海的TC均达到TS以上强度。邓广华等［5］探讨了TC活动与连云港市的暴雨、大风天气的关系。高晓梅等［6］对2012年第10号台风“达维”影响山东的暴雨落区分布及路径特征进行了分析。上述探讨揭示了TC 的变化、移动影响及危害，引起了广泛关注。陈文方等［7］认为全球TC 灾害风险随着社会经济发展、沿海地区人口和财富增长与聚集而持续上升，并从TC灾害风险管理的角度出发，分别对国际上TC风险评估中致灾因子危险性评估和承灾体脆弱性评估这两个核心内容的研究进展进行综述。刘彤等［8］探讨了我国的主要气象灾害及其经济损失。张容焱等［9］研究了影响闽南核电厂的TC特征与移动路径，并采用耿贝尔-Ⅰ型和皮尔逊-Ⅲ型对TC 进行了估值计算。周小珊等［10］使用概率论方法和梯度风公式估算红沿河核电厂区可能最大TC的强度参数。这些文章研究了TC灾害问题并对个例进行了风险评估，提出预防TC灾害的决策和措施。

还有许多专家学者对TC 进行了预警分析、灾害评估等有意义的研究［11-16］，这些成果对田湾核电站的灾害防御都有重要的指导意义。本文进一步补充和探讨了TC 对田湾核电站的影响，有利于做好灾害防御规划。

1 资料和分析方法

本文气象资料取自《热带气旋年鉴》、浙江水利厅台风网系统与温州台风网系统、沿海的田湾核电站场内气象站、西连岛气象站、高公岛自动站、台南盐场自动站、徐圩盐场自动站，以及市区的连云港气象站、苍梧绿园自动站的资料。参考查阅资料年限为1949—2018 年。

本文采用统计对比分析方法分析TC 典型个例的路径和强度，主要了解TC 风力对田湾核电站的影响。

2 TC影响分析

2.1 田湾核电地理位置

连云港市地处江苏省苏北沿海，与山东省日照市相邻。田湾核电站位于连云港市中心的东北方、海上云台山东南侧的海岸边。表1为各站点的经纬度。图1用三角形标注了田湾核电站气象站与其他各气象站的位置，用线段显示了TC 201210“达维”3 个整点观测时间的路径位置强度。

表1 气象站经纬度Table 1 The latitudes and longitudes of meteorological stations

图1 气象站点与TC“达维”路径Fig.1 Locations of meteorological stations and the path of DAMREY typhoon

2.2 TC个例的影响强度比较

田湾核电站与西连岛气象观测站相距约10 km，本文以西连岛站的资料为代表，统计分析1949—2018 年期间影响田湾核电的TC 个例。本文选定关键区东经115°～125°，北纬31°～39°，进入关键区的TC 风圈最大风速出现过17.2 m/s（风力8级），被选作比较分析对象。1975年以前出现个例31个，1976年以后出现个例46个。

2.2.1 1976年以前个例

1976 年以前，西连岛观测站没有最大风速观测数据，本文采取图片进行直观比较分析。

1976 年之前，进入关键区的31 个TC 个例中，TC路径距离连云港市最近点时，TC最大风速达40 m/s，仅196408“芙劳西”1例；TC路径距离连云港市最近点时最大风速为35 m/s，有196005“宝莉”、196207“娜拉”与196303“雪莉”3例。

观察图2 中的TC 路径，201210“达维”在40 m/s时，路径距离连云港市位置最近，距离田湾核电站约125 km。其他个例路径因距离连云港市较远，即使最大风速达到40 m/s，对田湾核电站的影响也要小于201210“达维”的影响。

图2 TC个例影响比较Fig.2 Comparison of effects between different TC cases

2.2.2 1976年以后（含1976年）个例

对于1976年以后的TC个例，本文利用西连岛站观测到的TC影响最大风速进行比较分析。

本文针对1976 年以后的46 个个例进一步筛选，设定“近距大风时点”，即进入关键区的TC路径在距离连云港市大约最近点的位置，且同时满足TC 风圈最大风速大于或等于17.2 m/s 的整点观测时间。本文根据连岛站在“近距大风时点”日期的前后3日内所观测到日最大风速大于或等于17.2 m/s 的数据，汇总成表2，出现侵袭田湾核电站的个例合计26个。

表2 中，TC 个例出现在6 月下旬至9 月下旬，主要集中在7—9 月，其中8 月最多，占比50%。西连岛受TC 影响的个例风向中，顺时针方向在NNW-E之间，多数为NNE-NE风向，占比69.2%。西连岛风力数据显示，个例多数为风力8～9级（17.2～24.4 m/s）的热带风暴，8级14例，9 级7 例，合计占比80.8%；风力10 级（24.5～28.4 m/s）的强热带风暴4 例，未出现风力11 级（28.5～32.6 m/s）的强热带风暴。值得注意的是，跳过风力11 级，出现了1 例风力12 级（32.7～36.9 m/s）的台风，最大风速达到36.5 m/s，编号是201210“达维”。

表2 中“近距大风时点”的日期、TC 风圈最大风速值与西连岛前后3 日内的日最大风速值、出现日期不是对应关系。主要原因是TC个例“近距大风时点”的位置与连云港的距离各不相同，有的差距较大。数据整理过程中，即使“近距大风时点”的风速达到40 m/s（如201007TC），但由于距离西连岛观测站较远，西连岛观测站的观测结果为风力小于17.2 m/s，没有列入表内。“近距大风时点”的日期或其前后3 日不见得出现暴雨，与暴雨日期并不对应。

表2 侵袭田湾核电的TC个例Table 2 The TC cases attacked Tianwan Nuclear Power Plant

图3 显示了26 例TC 对田湾核电站的侵袭影响主要来自顺时针的NNE-SSW 方向，201210“达维”距离连云港市最近且最强。

2.3 TC个例的典型路径

典型个例的选取注重TC 的移动路径接近田湾核电站、强度大、移动方向不同这3个方面。

TC 可在田湾核电站（图4 中三角标注位置）周围各方位出现并产生影响，图4中是摘自表2 的201410“麦德姆”、201210“达维”、200509“麦莎”、198406“艾德”个例。

在多数情况下，TC 几乎径直在田湾核电站附近经过，有的TC经过时逐渐减弱，有的TC经过后入海，因下垫面摩擦减弱有些许加强，还有的TC抵近填塞（如由东向西北的199907“保罗”、由南向北的198923“薇拉”）。

2.4 最强TC“达维”影响

影响田湾核电站距离最近、最猛烈的TC 是201210“达维”，发生在2012年8月2—3日。图1 显示大约在8 月3 日0 时，TC“达维”中心经过市区连云港站与海边西连岛站之间地域的田湾核电站附近。表3 中，“达维”在8 月3 日0 时的中心气压是980.0 hPa，风圈最大风速是33.0 m/s，TC 级别为台风，10 级风半径为80 km。

图3 连云港市位置与TC路径Fig.3 The location of Lianyungang city and paths of TC cases

表3 “达维”位置与强度变化Table 3 The changes of position and intensity of DAMREY typhoon

在TC 影响过程中，表4～表6 可以了解各个站点风向、风速、气压随时间的变化。

3 日0 时，田湾核电站地面气象站的风向风速为：N 1.4m/s，气压982.9 hPa（见表4），接近TC 影响产生的日最低气压982.4 hPa（见表6）。田湾核电站气象铁塔观测分层为10 m、30 m、70 m、100 m，在3 日0 时观测风向风速分别是ENE 3.1 m/s、ENE 3.4 m/s、ENE 3.4 m/s、E 3.8 m/s。

此时，一方面田湾核电站的地面气压、地面或铁塔风速随时间的变化呈V 型曲线，风向随时间的变化是由偏N向偏S转折（见表4）；另一方面，田湾核电站的地面风速明显小于外围西连岛、徐圩盐场、连云港观测站的风速，外围3 个站的风向呈气旋性现象（见表4 和表5），田湾核电站气压接近最低气压（见表6）。以上表明3 日0 时田湾核电站处于TC 风小、气压低的中心控制范围内。

表4 田湾核电气象站气象要素变化Table 4 The changes of meteorological factors in Tianwan Nuclear Power Plant

表5 气象站气象要素变化Table 5 The changes of meteorological factors in meteorological stations

TC“达维”中心经过田湾核电站前，中心的外围风圈产生了较大侵袭冲击。

田湾核电站不同点位的最大风速为铁塔（10m）NE 30.4 m/s、铁塔（30m）NE 32.4 m/s、铁塔（70m）NNE 35.2 m/s、铁塔（100 m）NE 36.6 m/s。出 现 时 间是8 月2 日22 时48—49 分（见表6）。比TC中心到达田湾核电站早约1h。

田湾核电站出现最大风速后，处于北面的西连岛也随后观测到最大风速NE 36.5 m/s，时间是2 日23 时35 分；极大风速NE 44.4 m/s，时间是2 日23 时33 分。西连岛的最大风速比田湾核电站的最大风速大，可能是因为下垫面、周围环境及所处风圈位置的不同［17］。

表6中，其他站点数据偏小，主要原因是田湾核电铁塔与西连岛的观测受地理环境或建筑物的影响较小，且田湾核电站与西连岛都处于TC移动方向右侧的最大风速区［18］。而田湾核电站地面气象站在铁塔东侧偏南有一段距离，地面气象站北侧有建筑物，会影响到风速。高公岛站地处海岸山边，也会影响到风速。

表6 气压与风速极值Table 6 The extreme values of pressure and wind speed

2.5 核电站分析评价估值的比较检验

针对TC 可能对田湾核电站的影响，科研人员在2009 年遵循核电厂安全导则《核电厂设计基准热带气旋》（HAD 101/11）推算出TC 风力调查分析评价，2015 年补充调查分析后维持评价。科研人员用概率论方法推算出百年一遇的TC 中心气压，再利用风压关系公式，及运动、高度、摩擦和填塞方面的修正，估算出地面百年一遇的TC 最大风速是38.3 m/s。我们进行TC“达维”风力影响与分析评价估值比较后可见，即使田湾核电站铁塔100 m的最大风速是36.6 m/s，仍然低于百年一遇的估值38.3 m/s。

根据台风灾害成灾机理，基于承灾体的脆弱性对不同路径、不同特征、不同强度等级TC造成的风险进行定量评估是必要的［19-21］。本文对历史记载最强的TC“达维”进行比较，说明田湾核电站的分析评价估值作为防范TC 灾害的参考依据具有指导意义。但要注意到，TC“达维”进入影响田湾核电站的“关键区”后，出现过风圈最大风速为40 m/s（2日19时，120.70°E、34.30°N）的情况，该风速超过了百年一遇的估值。百年大计，安全第一。在核电建设过程中，我们应持续关注TC 影响，评估风险，加强灾害防御。

3 结论与讨论

TC 可能出现在田湾核电站的各个方位上并产生影响，既有TC 中心附近经过的情况，也有TC抵近填塞消失的情况。

截至目前，影响田湾核电站的最强TC 是2012年第10号TC“达维”。

进行近年历史最强TC 影响的对比分析是必要的，不断认识极端TC 的影响，有利于核电的安全生产与规划发展。