淺析“狹管效應(yīng)”及其在風(fēng)電場(chǎng)中的利用

　　地形對(duì)風(fēng)速的影響中，“狹管效應(yīng)”是重要的一部分，有關(guān)國(guó)際組織已將其列入大都市面臨的20種新的城市災(zāi)害中。由于城市高層建筑間距較小，大風(fēng)迎面吹來(lái)后無(wú)法順暢通過(guò)，只能聚集在很小的空間內(nèi)，強(qiáng)風(fēng)來(lái)臨時(shí)，高層建筑會(huì)將高空強(qiáng)風(fēng)引至地面，造成高樓附近局部強(qiáng)風(fēng)，形成“狹管效應(yīng)”，既容易造成飛墜事故，也影響行人的安全，甚至?xí)霈F(xiàn)高樓附近大風(fēng)中行人行走困難、被風(fēng)吹倒等現(xiàn)象。

　　我們先來(lái)看一下狹管效應(yīng)的定義

　　當(dāng)氣流由開(kāi)闊地帶流入地形構(gòu)成的峽谷時(shí)，由于空氣質(zhì)量不能大量堆積，于是加速流過(guò)峽谷，風(fēng)速增大。當(dāng)流出峽谷時(shí)，空氣流速又會(huì)減緩。這種峽谷地形對(duì)氣流的影響，稱為“狹管效應(yīng)”或“峽谷效應(yīng)”。

　　用一個(gè)簡(jiǎn)單的示意圖來(lái)表示，如圖，迎風(fēng)面氣流受到擠壓，在通道中風(fēng)速加速，形成“狹管風(fēng)。”（在風(fēng)電場(chǎng)中，我們把受地形影響產(chǎn)生狹管效應(yīng)而增大的風(fēng)，稱為峽谷風(fēng)或穿堂風(fēng)。）

　　狹管效應(yīng)產(chǎn)生的不利影響不僅出在城市，2007年2月28日，烏魯木齊開(kāi)往阿克蘇的5807次旅客列車遭到13級(jí)狂風(fēng)襲擊，造成車輛脫軌。此次事故地點(diǎn)是天山南北向的峽谷地區(qū)，大風(fēng)經(jīng)過(guò)這一地形也就是風(fēng)口時(shí)，經(jīng)過(guò)“狹管效應(yīng)”的迅速放大，風(fēng)力將成倍加大，其破壞力十分驚人。

　　例如河西走廊地區(qū)，由于地形造成的狹管效應(yīng)，導(dǎo)致近地面風(fēng)速有明顯的增強(qiáng)，河西地區(qū)常常會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)沙塵暴或特強(qiáng)沙塵暴。每年3月~5月，蒙古氣旋的活躍和冷空氣活動(dòng)的頻繁，易產(chǎn)生大風(fēng)天氣；沙漠地區(qū)少雨，天氣變暖，氣溫回升，極易于促成沙塵暴的形成。

　　那么，看完了以上這些例子，我們是否可以簡(jiǎn)單的把“狹管效應(yīng)”歸類為一種氣候?yàn)?zāi)害呢？

　　其實(shí)不然，任何事物都存在兩面性，狹管效應(yīng)固然會(huì)產(chǎn)生諸多不利影響，但對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)的開(kāi)發(fā)建設(shè)來(lái)說(shuō)，也存在一定的契機(jī)。

　　比如在福建省與臺(tái)灣省之間的臺(tái)灣海峽與常年盛行的東北風(fēng)形成的狹管效應(yīng)，使得福建沿海及島嶼的風(fēng)速加大，可利用風(fēng)速持續(xù)時(shí)間加長(zhǎng)。

　　再說(shuō)河西走廊，該地區(qū)在我國(guó)被號(hào)稱為“風(fēng)電走廊”，因?yàn)楹游鞯貐^(qū)靠近冬季風(fēng)源地；地形平坦，植被覆蓋率低，風(fēng)力大。地形影響導(dǎo)致狹管效應(yīng)，地面風(fēng)速?gòu)?qiáng)盛。如下圖所示。

　　再比如如青海的冷湖丁字路口地區(qū)，受地形影響，存在較為明顯的狹管效應(yīng)。如下圖所示，丁字路口305省道的南北兩側(cè)，各有較高的山峰，同時(shí)冷湖地區(qū)常年盛行風(fēng)向、盛行風(fēng)能方向均為E，且該地區(qū)地形平坦，地表障礙物稀少，植被覆蓋率低，受狹管效應(yīng)影響，此地區(qū)風(fēng)速較為強(qiáng)盛，有利于建設(shè)風(fēng)力發(fā)電。

　　從流體力學(xué)角度講，風(fēng)在峽谷中受到擠壓，風(fēng)速變大，并且流動(dòng)變得混亂，由開(kāi)闊空間的層流狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鳡顟B(tài)，從而可以達(dá)到破壞性的速度，極易對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生不利影響，對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)的開(kāi)發(fā)建設(shè)和對(duì)風(fēng)能的利用形成了一定的挑戰(zhàn)。

　　由此我們可以簡(jiǎn)單總結(jié)一下，形成風(fēng)能加速的狹管效應(yīng)能夠利用于風(fēng)力發(fā)電，需要一定條件，主要包括兩點(diǎn)一、該地區(qū)的盛行風(fēng)向與狹管的方向較為一致，且盛行風(fēng)向較集中。二、地形相對(duì)較簡(jiǎn)單，形成狹管效應(yīng)的氣流通道的表面應(yīng)盡可能平滑，否則將會(huì)產(chǎn)生較大的湍流，對(duì)風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生不利影響。

　　峽谷風(fēng)電場(chǎng)有其特殊性，對(duì)于不同的地形影響來(lái)說(shuō)，又有各自的特點(diǎn)?？睖y(cè)設(shè)計(jì)工作也有一定的難度。但只要掌握了峽谷風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)能資源特性，并對(duì)其特點(diǎn)加以詳細(xì)分析和合理利用，狹管效應(yīng)也能成為風(fēng)電場(chǎng)開(kāi)發(fā)和建設(shè)的助推劑。