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摘 要： 要：為了給陜西能源集團有限公司趙石畔煤電一體化項目電廠空冷塔設計提供科學依據，應用系留氣球系統在廠址處進行低空探測，連續觀測從地面至320m溫度的垂直變化，探測時段38d，每日施放探空氣艇10次。對各時次觀測數據進行質量控制和審核，再進行線性插值，
要：為了給陜西能源集團有限公司趙石畔煤電一體化項目電廠空冷塔設計提供科學依據，應用系留氣球系統在廠址處進行低空探測，連續觀測從地面至320m溫度的垂直變化，探測時段38d，每日施放探空氣艇10次。對各時次觀測數據進行質量控制和審核，再進行線性插值，獲得距地10、50、100、150、200、250、300、320m的溫度。經統計分析：項目所在地存在接地逆溫和低空逆溫，在進行空冷塔設計時需要考慮大氣逆溫現象造成的影響。接地逆溫只出現在07、09和20時，低空逆溫在各時次均可出現。接地逆溫初次出現時頻率高，消散時強度大，09時強度最大可達3.8℃/hm，接地逆溫全部出現在200m以下。低空逆溫在各層次均可出現，頂高300m以上的逆溫出現頻率最高，頂高在200～300m的低空逆溫層最厚。
關鍵詞：低空探測;接地逆溫;低空逆溫;空冷塔設計
在對流層大氣中，一般情況下，氣溫隨高度的升高而降低，高度每增加100m，氣溫平均下降0.65℃，但也經常在一定高度出現氣溫不隨高度變化或隨高度的升高反而升高的現象即逆溫[1]。無論等溫層還是逆溫層都表示大氣層結是穩定的。尤其在大氣邊界層中，逆溫層會抑制下層大氣垂直對流運動的發生發展，阻礙大氣中熱量和水汽自下而上的垂直交換。許多氣象工作者應用常規探空資料對各地大氣逆溫作了統計分析[2-5]。對于發電項目而言，自然通風間接空冷系統間冷塔抽力由進出口空氣溫度差提供，大氣逆溫現象會影響空氣的垂直運動，導致冷卻塔排熱受阻，自然通風的抽力減小，進而影響空冷塔冷卻效果[6]。因此，在系統設計時有必要研究和考慮項目所在地的大氣逆溫現象。
陜西能源集團有限公司趙石畔煤電一體化項目電廠2×1000MW工程由陜西能源集團有限公司、中國電力工程顧問集團投資有限公司、橫山縣國有資產經營公司、榆林市國有資本運營管理有限責任公司共同出資建設，由陜西能源集團有限公司負責本項目建設運營管理。規劃容量4×1000MW，本期建設2×1000MW超臨界間接空冷燃煤機組，該項目是為榆橫—濰坊特高壓交流1000kV輸電線路規劃配置的陜西省電源點項目。通過對陜能集團趙石畔煤電一體化項目電廠2×1000MW工程廠址處進行低空探測，得出項目地320m以下的逆溫特征，計算結論供設計單位參考。
1低空探測現場環境
陜能集團趙石畔煤電一體化項目電廠2×1000MW工程廠址位于陜西省榆林市所轄橫山縣境內。該廠址地處橫山縣趙石畔鎮西北方向直線距離約15.0km的永忠村，可利用場地東西長約1.2km，南北寬約0.85km。低空探測場位于廠址內，海拔高度1193m，四周空曠，無障礙物，符合規范對觀測場的要求，能準確反應出廠址所在地上空的氣象要素的變化。
2低空探測技術方法
低空溫度場探測使用系留氣球低空觀測系統，由地面和高空兩部分儀器組成。地面儀器包括筆記本電腦、調制解調器、接收機、探空儀電池充電器和絞車。高空儀器包括探空儀和運載探空儀的氣艇。系留繩將高空儀器與地面儀器連接在一起。
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探測時段為2015年6月1日—7月8日，共計38d，其中有效觀測采樣253次。每日施放探空氣艇10次，探測時次分別為北京時間07、09、11、14、15、16、17、18、19、20時。探測高度從地面起至320m連續觀測溫度的垂直變化。對各時次觀測的地面至320m的數據進行質量控制和審核，剔除不合理數據，再經線性插值，獲得距地10、50、100、150、200、250、300、320m的氣溫。
3逆溫計算方法
根據逆溫層的位置，可以分為接地逆溫和低空逆溫。接地逆溫是從地面開始的逆溫;低空逆溫是指從離開地面一定高度開始的逆溫，可以有一層或多層。表征逆溫特征的要素有逆溫層底高、頂高、厚度和逆溫強度。逆溫層厚度是指逆溫層的底部到頂部之間的距離，接地逆溫的厚度是地面到逆溫層頂部的距離。逆溫強度是逆溫層內溫度垂直遞增率。逆溫層厚度ΔH=H2-H1，其中H1為逆溫層的底高，H2為逆溫層的頂高，單位為m。逆溫強度即逆溫層內每升高100m氣溫的增加值，用I表示，I=ΔT/ΔH×100=(T2-T1)/(H2-H1)×100，其中T1為逆溫層底部氣溫，T2為逆溫層頂部氣溫，單位為℃/hm。
4逆溫特征分析
4.1逆溫的日變化特征
計算各時次不同高度上的平均溫度，繪制各時次平均溫度廓線(圖1，圖見第26頁)。由圖1可見，07時接地逆溫位于10～50m。07、15、17、18時分別在300～320m、200～250m、300～320m、200～250m存在低空逆溫。從平均氣溫垂直變化來看，雖然逆溫強度小，但等溫層也普遍存在，對自然對流通風散熱有一定影響。
接地逆溫在日落前后由地面開始形成，夜間隨著輻射冷卻的加強，逆溫層逐漸加厚，黎明前達到最大厚度，日出后從地面開始逐步消散。低空逆溫在各時次都可出現，07時厚度最大，接地逆溫07時從近地面開始逐漸消失，轉化為低空逆溫。午后的低空逆溫與湍流有關。
4.2接地逆溫和低空逆溫的時間分布特征
按時次統計觀測期間所出現的接地逆溫和低空逆溫的時間分布特征，結果見表1和表2。由表1可以得出，接地逆溫出現在07—09時和20時，出現頻率為6.5%～25%，平均強度0.8～2.0℃/hm，平均頂高50～133.3m，最大強度為3.8℃/hm，最大頂高為200m。接地逆溫20時出現頻率最高，但高度低，強度小;07時高度最高;09時高度低，但強度大。這是由于接地逆溫自日落后生成，日出后逐漸消散。由表2可知，低空逆溫在各時次都可出現，出現頻率為12.5%～51.4%(白天出現頻率高)，平均強度0.5～1.1℃/hm，平均厚度為34.4～97.8m，平均底高為177.8～283.3m，最大強度2.5℃/hm，最大厚度220m。07時低空逆溫頻率最高，底部低，但厚度大，逆溫層厚;15時底部最高，厚度小，逆溫層薄，但平均強度大。相比較，接地逆溫平均強度較低空逆溫大，白天低空逆溫出現頻率高，夜間(以20時為代表)接地逆溫出現頻率高。
4.3接地逆溫和低空逆溫的空間分布特征
按逆溫頂高統計觀測期間出現的接地逆溫和低空逆溫的空間分布特征，結果見表3和表4。由表3可知，接地逆溫頂高全部在200m以下，平均強度1.0～1.3℃/hm，最大強度1.8～3.8℃/hm。頂部越低，出現頻率越高，平均強度越小。由表4可知，低空逆溫各層次均可出現，逆溫頂高越高，出現頻率越高。頂高300m以上的出現頻率最高;平均強度和最大強度也最大，分別為0.8℃/hm、1.8℃/hm;而平均厚度小，只有49.2m。逆溫頂高在200～300m的低空逆溫層最厚，平均厚度76.8m。
5結論
(1)陜能集團趙石畔煤電一體化項目電廠廠址處可同時觀測到接地逆溫和低空逆溫，在進行空冷塔設計時有必要考慮大氣逆溫現象和普遍存在的等溫現象造成的影響。
(2)接地逆溫平均強度較低空逆溫大，但白天低空逆溫出現頻率高，夜間接地逆溫出現頻率高。接地逆溫出現在07—09時和20時。20時出現頻率最高為25%，07時頂高最高可達200m，09時強度最大可達3.8℃/hm。低空逆溫在各個時次均可出現。07時低空逆溫出現頻率最高為51.4%，底部低，但厚度可達220m;15時底部最高，厚度小;最大強度達2.5℃/hm。
(3)接地逆溫頂高全部在200m以下，頂部越低，出現頻率越高，平均強度越小。低空逆溫各層次均可出現。頂高300m以上的出現頻率最高，平均強度和最大強度也最大;頂高在200～300m的低空逆溫層最厚，平均厚度76.8m。
