九原工业园区域气候可行性论证报告.pdf

内蒙古包头九原工业园区 新材料产业园 区域气候可行性论证报告 内蒙古自治区气候中心 2022 年 4 月 项目委托单 内蒙古包头九原工业园区管理委员会 项目承担单 位： 项目负责人： 位： 内蒙古自治区气候中心 杨晶 内蒙古自治区气候中心 高级工程师 杨司琪 内蒙古自治区气候中心 助理工程师 高春香 内蒙古自治区气候中心 高级工程师 技术负责人： 高志国 内蒙古自治区气候中心 高级工程师 参加人名单： 任职单位 技术职称 任务分工 张金硕 呼和浩特市气象局 高级工程师 统稿、验收材料准备 包福祥 内蒙古自治区气候中心 高级工程师 大气环流特征分析 孙玉 内蒙古自治区气候中心 高级工程师 杨晶 内蒙古自治区气候中心 高级工程师 董祝雷 内蒙古自治区气候中心 工程师 气候背景分析、关键 参数推算 致灾危险性制图与 分析 淹没模拟，园区边 界确定 刘诗梦 内蒙古自治区气候中心 工程师 申紫薇 内蒙古自治区气候中心 助理工程师 高影响天气分析 刘啸然 内蒙古自治区气候中心 助理工程师 外场踏勘技术指导 关彦如 内蒙古自治区气象科学研究所 工 资料处理 马圆 内蒙古自治区气候中心 助理工程师 赵悦晨 内蒙古自治区气候中心 工程师 杨司琪 内蒙古自治区气候中心 助理工程师 陈琳 包头市气象局 余金虎 华风气象服务有限责任公司 都仁吉雅 包头市气象局 证书编号： 程 师 工程师 参证站选取 结论与建议 园区对局地气候影 响分析 气候背景分析、关键 参数推算 现场踏勘 助理工程师 现场踏勘 工程师 现场踏勘 机构信用等级证书 201911167625249 质量管理体系认证证书 19Q031ROS 联系方式： 0471-3335843 地址： 呼和浩特市新城区海拉尔大街 49 号 签字 声 明 1.《内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告》（简 称本报告）是内蒙古自治区气候中心受内蒙古包头九原工业园区管理委员会委托 而完成的技术成果，其使用权归双方共同所有，并受中华人民共和国知识产权法 保护。该技术成果的知识产权归内蒙古自治区气候中心所有。 2.本报告中的所有气象资料及相关数据资料仅限于本论证区域使用，论证结 论仅限于论证区域内所有符合规划的入住项目（但不包括特殊工程和交通、水利、 能源等领域的重点工程）使用。 3.本报告中提出的气象防灾减灾措施和对策建议，可供论证区域（标准地） 整体规划、建设项目的规划设计及运营维护参考使用。 4.本报告中的结论是基于标准气象观测资料、数值模拟资料、大气再分析数 据、气象灾害综合风险普查等多源数据，按照国家或行业相关技术规范统计分析 得出，超出规定值的气象风险是存在的。受模式等多种因素影响，参数模拟推算 存在一定的不确定性。 5.本报告中提出的气象防灾减灾措施和对策建议，仅供内蒙古包头九原工业 园区新材料产业园的整体规划、建设项目的规划设计及运营维护参考使用，不能 替代规划或建设项目的具体设计意见。 6.本报告自批准之日起有效期10年，即自2022年4月23日起至2032年4月22日 止。其间若出现重大气象灾害并造成严重影响或者论证区域规划有重大调整的， 须重新开展区域性气候可行性论证评估。 7.本报告有承担单位盖章方有效。 8.对本报告若有异议，应于收到本报告之日起15个工作日内向承担单位提出。 内蒙古自治区气候中心 2022年4月23日 目 录 1.概述 ........................................................................ 1 1.1 项目来源 .................................................................. 1 1.2 工作目的 .................................................................. 2 1.3 编制依据 .................................................................. 2 1.3.1 政策法规 .............................................................. 2 1.3.2 标准规范 .............................................................. 3 1.3.3 其他 .................................................................. 5 1.4 术语 ...................................................................... 5 2.项目概况及特征分析 .......................................................... 7 2.1 基本情况 .................................................................. 7 2.1.1 规模及批复 ............................................................ 7 2.1.2 论证范围 .............................................................. 8 2.1.3规划方案 ............................................................... 9 2.1.4发展现状 .............................................................. 11 2.2 园区及其周边气象灾害历史事件 ............................................. 12 2.3 企业座谈及现场调查 ....................................................... 15 2.3.1 企业座谈 ............................................................. 15 2.3.2 现场调查 ............................................................. 16 2.3.3 地理环境勘察 ......................................................... 17 2.4 关键气象因子及高影响天气现象选择 ......................................... 18 2.4.1 气象敏感度调查结果 ................................................... 19 2.4.2 关键气象因子及高影响天气现象选择 ..................................... 20 3. 资料说明 .................................................................. 22 3.1 资料内容和来源 ........................................................... 22 3.2 参证气象站选取 ........................................................... 24 3.2.1 参证气象站选取原则 ................................................... 24 3.2.2 参证气象站的选取 ..................................................... 25 3.2.3 参证气象站的三性分析 ................................................. 33 4.气候背景 ................................................................... 45 4.1 大气环流特征 ............................................................. 46 4.1.1 春季环流特征 ......................................................... 46 4.1.2 夏季环流特征 ......................................................... 48 4.1.3 秋季环流特征 ......................................................... 50 4.1.4 冬季环流特征 ......................................................... 52 4.2 主要天气系统 ............................................................. 53 4.2.1 蒙古气旋 ............................................................. 53 4.2.2 蒙古冷高压 ........................................................... 54 4.2.3 乌拉尔山高压脊 ....................................................... 54 4.2.4 西风带波动 ........................................................... 54 4.2.5 东亚大槽 ............................................................. 54 4.2.6 暖湿切变 ............................................................. 55 4.2.7 副热带高压 ........................................................... 55 4.2.8 极涡 ................................................................. 55 4.3 气候特征 ................................................................. 55 4.3.1 气压 ................................................................. 55 4.3.2 气温 ................................................................. 59 4.3.3 降水 ................................................................. 63 4.3.4 风向风速 ............................................................. 66 4.3.5 相对湿度 ............................................................. 73 4.3.6 日照 ................................................................. 75 4.3.7 地面温度 ............................................................. 77 4.3.8 大气扩散能力 ......................................................... 80 5.高影响天气 ................................................................. 85 5.1 沙尘天气 ................................................................. 85 5.1.1 沙尘天气的气候特征 ................................................... 85 5.1.2 沙尘天气的影响及危害 ................................................. 88 5.1.3 沙尘天气防御建议 ..................................................... 89 5.2 雷电 ..................................................................... 90 5.2.1 雷电的气候特征 ....................................................... 90 5.2.2 雷电的影响及危害 ..................................................... 94 5.2.3 雷电的防御措施 ....................................................... 94 5.3 大风 ..................................................................... 96 5.3.1 大风的气候特征 ....................................................... 96 5.3.2 大风的影响及危害 ..................................................... 97 5.3.3 大风的防御措施 ....................................................... 98 5.4 雾 ....................................................................... 99 5.4.1 雾的气候特征 ......................................................... 99 5.4.2 雾的影响与危害 ...................................................... 100 5.4.3 雾的防御建议 ........................................................ 100 5.5 低温 .................................................................... 100 5.5.1 低温的气候特征 ...................................................... 100 5.5.2 低温的影响与危害 .................................................... 101 5.5.3 低温的防御建议 ...................................................... 102 5.6 结冰 .................................................................... 103 5.6.1 结冰的气候特征 ...................................................... 103 5.6.2 结冰天气的影响与危害 ................................................ 104 5.6.3 结冰天气防御建议 .................................................... 104 5.7 冻土 .................................................................... 104 5.7.1 冻土的气候特征 ...................................................... 104 5.7.2 冻土的影响与危害 .................................................... 107 5.7.3 冻土的防御建议 ...................................................... 108 5.8 高温 .................................................................... 108 5.8.1 高温的气候特征 ...................................................... 108 5.8.2 高温的影响及危害 .................................................... 109 5.8.3 高温的防御措施 ...................................................... 110 5.9 暴雨 .................................................................... 111 5.9.1 暴雨的气候特征 ...................................................... 111 5.9.2 暴雨的影响及危害 .................................................... 116 5.9.3 暴雨的防御措施 ...................................................... 116 5.10 雪灾 ................................................................... 118 5.10.1 雪灾的气候特征 ..................................................... 118 5.10.2 雪灾的影响及危害 ................................................... 121 5.10.3 雪灾的防御措施 ..................................................... 122 5.11 冰雹 ................................................................... 123 5.11.1 冰雹的气候特征 ..................................................... 123 5.11.2 冰雹的影响与危害 ................................................... 124 5.11.3 冰雹的防御建议 ..................................................... 124 6.关键气象参数分析与推算 .................................................... 126 6.1 暴雨强度公式 ............................................................ 126 6.1.1 暴雨强度公式简介 .................................................... 126 6.1.2 包头暴雨强度公式编制 ................................................ 128 6.1.3 结论 ................................................................ 132 6.2 雷击风险评估 ............................................................ 133 6.2.1 雷电及雷电危害 ...................................................... 133 6.2.2 雷电环境的危险性分析 ................................................ 134 6.2.3 区域雷电灾害风险评估 ................................................ 139 6.2.4 电源系统雷击过电流估算 .............................................. 144 6.2.5 雷电灾害风险分析小结 ................................................ 146 6.3 风速极值推算 ............................................................ 147 6.3.1 设计风速的概率计算 .................................................. 148 6.3.2 包头九原新材料产业园区设计风速的推算 ................................ 149 6.3.3 九原新材料产业园不同高度不同重现期10min平均最大风速的推算 ........... 151 6.3.4 最大风速空间分析 .................................................... 152 6.4 最高、最低气温极值及室外空气计算参数推算 ................................ 153 6.4.1 不同重现期设计气温（高温）与极端最高气温的推算 ...................... 153 6.4.2 不同重现期设计气温（低温）与极端最低气温的推算 ...................... 158 6.5. 降水极值推算 ........................................................... 162 6.5.1 年最大日雨量的概率估算 .............................................. 162 6.5.2 园区周边年累计降雨量空间分析 ........................................ 163 6.6 设计冻土深度推算 ........................................................ 164 6.7 雪压极值推算 ............................................................ 165 6.7.1 积雪密度的估算 ...................................................... 165 6.7.2 设计雪压的概率计算 .................................................. 165 6.8 工业建筑采暖通风气象参数 ................................................ 167 7. 包头九原新材料产业园建设对局地气候的影响 ................................. 169 7.1园区建设对局地气温的影响 ................................................. 169 7.2园区建设对局地降水的影响 ................................................. 170 7.3园区建设对局地湿度的影响 ................................................. 172 7.4园区建设对局地风场的影响 ................................................. 172 7.5总结 ..................................................................... 174 8.结论及建议 ................................................................ 176 8.1 结论 .................................................................... 176 8.1.1 论证区域 ............................................................ 176 8.1.2 参证站选取 .......................................................... 176 8.1.3 气候背景 ............................................................ 176 8.1.3 高影响天气分析 ...................................................... 177 8.1.5 关键气象参数推算结果 ................................................ 178 8.2 适用性分析及建议 ........................................................ 181 8.2.1 设计阶段 ............................................................ 181 8.2.2 建筑施工阶段 ........................................................ 182 8.2.3 运营阶段 ............................................................ 183 8.3 说明和建议 .............................................................. 184 8.3.1 不确定性说明 ........................................................ 184 8.3.2 建议 ................................................................ 185 8.3.3 适用范围 ............................................................ 186 附录1 园区周边地区气象灾害调查 .............................................. 187 附录2 气象要素、高影响天气敏感度调查表 ...................................... 189 附录3 极值推算方法 .......................................................... 190 3.1 皮尔逊Ⅲ型曲线 ........................................................ 190 3.2 耿贝尔（Gumbel）分布曲线 .............................................. 191 3.3 广义极值分布（GEV）方法 ............................................... 191 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 1.概述 1.1 项目来源 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园（以下简称“九原新材料产业园”） 位于内蒙古包头市西南方九原区的哈林格尔镇，九原区地处呼和浩特、包头、鄂 尔多斯“金三角”经济腹地，位于土默川平原和河套平原结合部。它东邻东河区、 石拐区，北靠青山区、昆都仑区，西连乌拉特前旗，北依大青山、乌拉山，南隔 黄河与达拉特旗相望。 九原新材料产业园于 2006 年 4 月经国家发展和改革委员会审核，被自治区 政府批准为自治区级重点九原新材料产业园区，规划面积 80 平方公里，园区位 于包头市西南方，南邻黄河湿地，北接包兰铁路，毗邻包头钢铁集团公司、东方 希望铝业等国内知名企业，园区内有国家最大的煤制烯烃企业。2010 年被自治区 列为内蒙古以呼包鄂为中心沿黄河沿交通干线经济带的重点园区，也是自治区" 双百亿"工程重点园区之一。 图 1.1-1 九原新材料产业园区位图 为了准确把握园区所在区域的气候背景及气象灾害发生、发展规律，避免或 1 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 减轻项目建设、运营和维护中因气象灾害造成的损失，包头市自然资源局委托内 蒙古自治区气候中心开展园区区域性气候可行性论证工作。在接受委托后，我单 位立即成立编制工作组，搜集了园区相关气象资料，并进行现场踏勘调研，按照 园区性质、规模、建设内容、发展规划等要求确定气候可行性论证的重点、范围、 技术路线等，形成工作方案。在此基础上，参照中国气象局预报与网络司《区域 性气候可行性论证技术指南》的要求，编制了该项目的技术大纲，并完成《内蒙 古包头九原新材料产业园区区域气候可行性论证报告》。 1.2 工作目的 随着经济社会发展，全球气候变暖加剧，极端气候事件多发频发，气象灾害 及其引发的次生、衍生灾害对人民生命财产和经济社会发展造成严重影响，开发 区、工业园区（以下简称“园区”）的规划设计、建设和运营对天气气候特别是 灾害性天气的敏感度和脆弱性加大。因此，开展园区气候适宜性和风险性论证工 作势在必行，气候可行性论证工作能够从源头上有效避免或者减轻园区的规划设 计和建设遭受极端气象灾害的不利影响，对于其规划设计、建设、运营以及气候 资源开发利用等意义重大。 本报告以九原新材料产业园周边国家气象站以及区域自动站等观测资料为 基础，结合闪电定位资料、卫星遥感数据、现场测试资料及历史灾情资料对九原 新材料产业园区所在区域的气候条件开展论证分析工作，从气象防灾减灾、气候 资源利用的角度对九原新材料产业园区规划、建设给予科学的指导意见。 1.3 编制依据 1.3.1 政策法规 （1）《中华人民共和国气象法》 ； （2）《气象灾害防御条例》； （3）《气象设施和气象探测环境保护条例》 （第623号国务院令）； 2 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 （4）《气候可行性论证管理办法》（中国气象局第18号令） ； （5）《气象信息服务管理办法》 （中国气象局第27号令）； （6）《内蒙古自治区气象条例》 ； （7）《内蒙古自治区气象灾害防御条例》； （8）《内蒙古自治区气候资源开发利用和保护办法》； （9） 《国务院关于印发清理规范投资项目报建审批事项实施方案的通知》 （国 发〔2016〕29号）； （10）中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于深入推进审批服务便民化 的指导意见》 ； （11）《关于印发实施<内蒙古自治区开发区审核公告目录>的通知》（内工信 发[2022]34号）； 1.3.2 标准规范 （1）GB 50009-2012 建筑结构荷载规范； （2）GB 50014-2021 室外排水设计规范； （3）GB 50019-2015 工业建筑供暖通风与空气调节设计规范； （4）GB 50057-2010 建筑物防雷设计规范； （5）GB 50343-2012 建筑物电子信息系统防雷技术规范； （6）GB 31221-2014 气象探测环境保护规范 （7）GB/T 35221-2017 地面气象观测规范 地面气象观测站； 总则； （8）GB 21714.2-2015/IEC62305-2:2010 雷电防护第 2 部分：风险管理； （9）GB/T 31155-2014 太阳能资源等级 总辐射； （10）GB/T 33669-2017 极端降水监测指标； （11）GB/T 34293-2017 极端低温和降温监测指标； （12）GB/T 20480-2006 沙尘暴天气等级； 3 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 （13）DL/T 5158-2012 电力工程气象勘测技术规范； （14）TG/TD 3360-01-2018 公路桥梁抗风设计规范； （15）QX/T 85-2018 雷电灾害风险评估技术规范； （16）QX/T 89-2018 太阳能资源评估方法； （17）QX/T 118-2010 地面气象观测资料质量控制； （18）QX/T 423-2018 气候可行性论证规范 报告编制； （19）QX/T 426-2018 气候可行性论证规范 资料收集； （20）QX/T 436-2018 气候可行性论证规范 抗风参数计算； （21）QX/T 437-2018 气候可行性论证规范 城市通风廊道； （22）QX/T 449-2018 气候可行性论证规范 现场观测； （23）QX/T 457-2018 气候可行性论证规范 气象观测资料加工处理； （24）QX/T 469-2018 气候可行性论证规范 总则； （25）QX/T 497-2019 气候可行性论证规范 数值模拟与再分析资料应用； （26）QX/T 529-2019 气候可行性论证规范 极值概率统计分析； （27）QX/T 452-2018 基本气象资料和产品提供规范； （28）QX/T 453-2018 基本气象资料和产品使用规范； （29）QX/T 242-2014 城市总体规划气候可行性论证技术规范； （30）QX/T 405-2017 雷电灾害风险区划技术指南； （31）DB15/T 2040-2020 城市暴雨强度公式编制技术规范； （32）区域性气候可行性论证技术指南（中国气象局预报与网络司，2019 年 8 月）； （33）城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则（住房和城乡建 设部、中国气象局 2014 年 4 月）。 （34）内蒙古气象灾害调查与风险评估技术细则（灾害调查类）（内气普领 4 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 发〔2021〕9 号）； （35）内蒙古气象灾害调查与风险评估技术细则（评估与区划类） （内气普 领 发〔2021〕17 号）； 1.3.3 其他 《内蒙古包头九原新材料产业园区总体规划（2021-2030》 1.4 术语 （1）参证气象站：气象分析计算所参照具有长年代气象数据的国家气象观测 站。 （2）关键气象因子：与园区项目建设和运营具有制约性关系，并可直接测量 的大气状态参量。 （3）基本风速：开阔平坦地貌条件下，地面以上10m高度处，50年重现期的 10min平均年最大风速。 （4）设计风速：在基本风速基础上，考虑局部地表粗糙度影响，项目所在地 地面以上10m高度处50年重现期的10min平均年最大风速。 （5）基本雪压：雪荷载的基准压力，一般按当地空旷平坦地面上积雪自重的 观测数据，经概率统计得出50年一遇最大值确定。 （6）基本气温：根据参证气象站历年记录所得的最高温度月的月平均最高气 温值和最低温度月的月平均最低气温，经极值概率分布曲线拟合确定设计频率的 最高、最低气温。 （7）冬季空气调节室外计算温度：近30年不保证1d的日平均温度。 （8）夏季空气调节室外计算日平均温度：近30年平均不保证5d的日平均温度。 （9）冬季通风室外计算温度：累年（近30年）最冷月平均温度。 （10）夏季通风室外计算温度：累年（近30年）最热月14时的月平均温度的 平均值。 5 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 （11）冬季空气调节室外计算相对湿度：近30年最冷月平均相对湿度。 （12）夏季通风室外计算相对湿度：累年（近30年）最热月14时的月平均相 对湿度的平均值。 （13）暴雨强度公式：短历时暴雨过程中降雨强度—降雨历时—重现期三者 间函数关系的数学表达式。 （14）暴雨日数：指24小时（20时-20时）降雨量≥50mm的日数。 （15）最大日降水量：指一年中出现的一日最大降水量。 （16）雷击风险评估：根据项目所在地雷电活动时空分布特征及其危害特征， 结合现场情况进行分析，对雷电可能导致的人员伤亡、财产损失程度与危害范围 等方面的综合风险计算。 （17）回击：地闪通道中电荷快速被中和的过程，通常伴随大电流、强电磁 辐射和强烈发光现象。 （18）地闪密度：单位面积、单位时间的平均地闪次数。(次·km-2·a-1) 。 （19）高影响天气：直接影响项目建设和运营的天气。 （20）大风：瞬时风速达到或超过17m/s的风。 6 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 2.项目概况及特征分析 2.1 基本情况 2.1.1 规模及批复 九原新材料产业园是自治区人民政府批准设立的24个自治区级工业园区 之一。园区位于昆都仑河入黄河段西侧，黄河二道坝以北。九原新材料产业园 区北侧有南绕城公路和包兰铁路线，东侧有宋召公路，拟建设铁路专用线包西 铁路进入园区，从而形成与周边地区的紧密联系，同时，也保证了园区内货物 进出的快速便利。 2006年4月25日，内蒙古自治区人民政府《关于呼和浩特鸿盛工业园区等 12个工业园区的批复》（内政字[2006]117号），同意包头九原新材料产业园区 设立为自治区级开发区。 《内蒙古包头九原新材料产业园区总体规划（2021-2030）》规划用地范围 为5180.94公顷。包头九原新材料产业园区（新材料产业园地块一）北至包兰 铁路，西、南至南绕城公路，东至宋昭公路；包头九原新材料产业园区（新材 料产业园地块二）东至宋昭公路、西至神华西侧、南至黄河二道坝、北接南绕 城公路。 7 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图 0-1 园区规划总规划图 图 2.1-2 包头九原新材料产业园区设为自治区级工业园区批复 2.1.2 论证范围 根据2021年8月6日内蒙古自治区工业和信息化厅发布《内蒙古自治区开发 区审核公告目录》，内蒙古包头九原新材料产业园区共计3927.46公顷。其中地 块一为3530.18公顷，四至范围：北至G6高速公路，东至包甘铁路，南至110国 8 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 道，西至阿拉腾大道；地块二为397.28公顷，四至范围：北至包兰铁路正线， 东至宋昭公路，南至旧南绕城，西至牵出线。地块一、地块二城镇集中建设区 2841.5公顷，城镇弹性发展区802.16公顷，特别用途区283.8公顷。 本次论证范围为《内蒙古自治区开发区审核公告目录》中确定的2个地块， 总面积为3927.46公顷。 2.1.3规划方案 园区定位： 包头九原新材料产业园区是自治区级重点产业园区，被自治区政府列为内 蒙古以呼包鄂为核心沿黄河沿交通干线经济带重点园区，是新时期包头市城市 工业建设的重点发展空间，它的开发与建设是实现城市发展战略目标，促进城 市产业结构调整、加快城市空间重组与职能疏解的重要步骤。 规划目标： 按照“以点连线、以线带面、点线联动、全面发展”的区域规划布局理 念，结合园区地形地貌、道路交通走向及园区建设现状，综合考虑包头市城 市总体规划、黄河内蒙古段生态环境保护与修复行动计划、包头市沿黄生态 保护与建设规划等相关规划，遵守功能协调互动、突出区域特色、产业相对 集聚、产城融合发展、操作适度弹性、生态环境和谐的原则。经过长时间的 努力，把包头九原新材料产业园区建设成为经济繁荣、科技先进、产业发达、 布局合理、环境优美、基础设施完善，具有强大磁力和可持续发展的现代化 生态型新型九原新材料产业园区。 规划结构： 规划形成“一心、两带、五轴、七区、 ”的组团式布局结构。 “一个公共中 心”即工业基地西北侧的公共中心，包括行政、办公、商务、金融、文化设施 等是一个综合性具有多种职能的综合服务基地。“两条景观带”指沿黄河湿地 9 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 和昆河的两条绿化景观带。“五条景观轴”即工业基地内部三纵一横一环五条 绿化景观轴。 “七大产业区”包括新型化工及高分子材料产业区、中小企业园、 超纯铁素体不锈钢新材料产业区、九原公铁海铁国际物流园、新材料及稀土产 业区、稀土及深加工产业区、新能源及装备制造产业区。 产业布局规划： 根据 2021 年 8 月 6 日内蒙古自治区工业和信息化厅发布《内蒙古自治区 开发区审核公告目录》，将九原新材料产业园主导产业确定为化工及新能源、 战略性新兴。其中现代化工及新能源产业重点发展高性能树脂、高性能橡胶、 聚氨酯材料、氟硅材料、高性能纤维、高性能膜材料、电子化学品、前沿新材 料以及新能源材料等。战略性新兴产业重点发展高端稀土新材料、高性能新材 料、先进金属新材料、高端装备制造产业、节能环保产业等。同时，培育壮大 物流产业，配套商务、金融、研发及服务设施等综合服务为支撑的新型特色九 原新材料产业园区。 表 2.1-1 九原新材料产业园产业功能划分表 序号 功能 主要发展方向 产业发展重点 1 煤化工及其下游产业以 新型化工及高分子材料产 及氟硅新材料等先进高 业区 分子新材料产业新型精 细化工产业等 2 中小企业区 延伸产业链条，开发装 备制造 机械加工、稀土金属、装备制造及其他 小规模产业 3 超纯铁素体不锈钢新材料 产业区 高碳铬铁、铁素体不锈 钢 不锈钢热轧、冷轧生产线，下游发展不 锈钢板材、管材以及其他配套制品 4 九原公铁海铁国际物流园 公路物流服务、口岸物 流等 国际贸易、网络平台道路货物运输、快递 物流、同城配送等 发展煤化工及其下游产业、碳素、电石、 新型精细化工产业以及氟硅新材料等先 进高分子新材料产业等 5 新材料及稀土产业区 高端稀土新材料产业 主要发展稀土金属、稀土合金、稀土冶炼、 稀土颜料、稀土抛光材料、稀土催化材料、 稀土储氢材料、以及其他稀土功能材料 等 6 稀土及深加工产业区 稀土磁性材料生产、表 面处理、深加工等 主要发展永磁材料生产，对永磁材料进 行表面处理等 10 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 7 规划发展单晶硅、硅片、太阳能组件等 规划发展光伏级下游产 光伏光电产品。发展加氢、储氢、氢燃 新能源及装备制造产业区 业，氢能级下游产业、装 料电池等产业，大力发展绿氢等产业。 备制造产业等。 同时发展新能源电池、新能源汽车等新 能源下游产业 图 2.1-2 九原新材料产业园功能分区规划图 2.1.4发展现状 内蒙古包头九原新材料产业园区主动承接神华煤化工、希望铝业、包钢等 龙头企业的辐射带动，努力打造烯烃产业集群、铝镁产业集群、碳纤维产业集 群、钢铁深加工产业集群等四个产业集群，充分依托包头周边地区PVC产业聚 集的优势，重点建设中国PVC专业化市场。 包头九原区境内有金、铁、煤、粘土、大理石、石灰石、石英石、长石、 云母和石绵等，资源储量十分富集，有发展电力、钢铁、煤化工、稀土产业的 资源条件和雄厚的工业基础。园区经过开发建设，目前园区内已建和在建企业 共计 89 家。其中已建成企业 57 家、在建企业 32 家，另外拟建企业 18 家。自 11 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 2016 年以来，园区对已建及在建企业进行梳理整合，对于不符合园区规划、产 业政策及环境保护要求的企业，已建成但长期停产及建设周期过长的在建企业 等“僵尸”企业进行整合或淘汰，不再列入园区规划的范围内，拟整合淘汰企 业共计 16 家。九原新材料产业园已初步形成了以发展煤化工及其下游延伸产 业、有色金属深加工、新材料等产业为主的特色产业园区，建立起了相互关联、 相互促进的产业链。在建、拟建企业基本符合九原新材料产业园发展的定位。 园区目前以神华煤制烯烃项目、明拓铬铁合金项目为龙头企业，同时承接包头 及周边产业转移的项目，入区规模以上企业以煤化工、新型化工、不锈钢、铁 合金等产业为主。 2.2 园区及其周边气象灾害历史事件 本报告论证前，经对园区及其周边地区的气象灾害历史事件进行收集和 搜集，园区所在气候区干旱、暴雨洪涝、大风、沙尘、冰雹天气多发，造成 的损失严重。以下列举部分代表性灾害记录（详见附录 1）： 一、暴雨洪涝 （1）1979 年 8 月 12 日，包头市普降大到暴雨，石拐降雨量为 110 毫米， 五当沟、水介沟流量为 190 立方米/秒；由于雨大且急，时间长，致使沿山大 小河沟洪水倾泻，沿河两岸和下游地区洪水漫淹；使这一带的居民、村庄、 农作物受到严重侵袭。受到洪水灾害的地区有郊区的前明公社的毛风张、同 官两个大队，东园公社的小巴拉盖大队，沙尔沁公社的大巴拉盖大水等，共 计倒塌房屋 500 间，死亡 2 人。共青农场第十二、十三村受洪水灾害、淹没 农田 154 公顷，机井 10 眼，冲毁防洪坝 400 米，倒塌房屋 15 间。 （2）1979 年 8 月 30 日，包头市发生雷阵暴雨，尹六窑子河槽山洪溢出， 淹没共青农场农田 41 公顷，机电井 2 眼。 （3）1998 年 7 月 17 日 16 时 30 分，一场局部大雨夹带冰雹袭击了九原区 前明乡、兴盛乡、后营子乡、果园乡，1636.5 亩作物不同程度受灾，其中粮 12 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 食作物 9440 亩，绝收 1920 亩；蔬菜 5996 亩，绝收 2580 亩；良种繁育地 289 亩；直接经济损失 1347 万元。 （4）2003 年 7 月 29 日和 8 月 5 日，包头市连续遭受暴雨的袭击，导致部 分地区农业生产遭受严重损失。九原区农作物受灾面积达 15000 亩，其中 7 月 29 日的暴风雨导致九原区沙尔沁乡 12 栋温室倒塌，还有 16 栋温室受雨水 浸泡，损失严重。 （5）2007 年 6 月 21 日，黄河包头段兰桂村护田大坝决堤，堤坝被黄河水 撕开了一条长 20 米的口子，决堤淹没的万亩良田绝收，直接经济损失计达 500 余万元。 （6）2007 年 8 月 1 日，包头市九原区突然遭遇多年罕见的暴风、雨雹袭 击，导致该区沙尔沁镇、兴胜镇境内 3 万多亩玉米、果树、葡萄等农作物严 重倒伏、损毁，由于暴雨引发山洪导致 1 人死亡，5 人受伤。据当地有关部门 统计，九原区受灾村子 28 个，受灾户数 11706 户，受灾人口 35193 人，农作 物受灾面积 31941 亩，经济损失达 6276.8 万元。 二、大风及降温、沙尘暴 （7）1961 年 6 月 2 日连续五次大风，共青农场的 167.9 公顷农田受灾， 其中 106.8 公顷甜菜毁种三次。 （8）1966 年 5 月 1 日和 4 日乌盟、包头市和伊盟出现 7-8 级，短时 9-11 级大风天气，包头郊区受灾农田 1.8 万亩，其中 0.7 万亩需要改种。 （9）1981 年 4 月 17-19 日，包头市大风降温，风力 8 级。共青农场 35 座 塑料大棚被刮坏，冻死黄瓜幼苗 0.75 公顷。 （10）1982 年 10 月 6-8 日，包头市大风降温（-4 至-6℃）共青农场 11 公顷大白菜受冻灾，损失 375.5 万公斤。 （11）1983 年 4 月 2 日，包头地区刮强沙尘暴。2 米之内不见人影，汽车 开灯缓行，最大风力 11 级，最低气温-3℃，农作物受灾面积 253 公顷。拱棚 被毁 9.45 公顷，损失秧畦 3000 个。 13 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 （12）1986 年 4 月 18 日～20 日包头市刮大风，气温突降，144 公顷菜田 受损。沙尘暴使九原区沙尔沁镇 1000 个温室拱棚受损。 （13）1989 年 5 月 12 日-13 日，包头市九原区先刮沙尘暴后降霜冻，252 公顷菜田遭受严重损失。 （14）1990 年 4 月 22 日晚大风过后气温下降至-7℃至-10℃，全区春夏菜 受灾面积 225.6 公顷，折合人民币 56.4 万元。 （15）1990 年 6 月 21 日晚包头市刮龙卷风、沙尘暴，前明乡黄草洼村 4 户房顶被掀，院墙被刮到。 （16）1997 年 4 月 6 日晚出现破坏性大风，刮倒包头市造纸厂铁烟囱和市 三粮库粮屯，刮断市供电局高压线。 （17）1997 年 6 月 26-30 日全市中到大雨，但伴随大风、冰雹，农作物受 灾严重九原区 5 万亩遭受冰雹灾害。 （18）2006 年 4 月 10 日晚，包头最大的蔬菜大棚基地九原区哈林格尔镇 哈林格尔村蔬菜大棚基地遭遇沙尘大风袭击，1500 亩的土地上一排一排的蔬 菜大棚大多数被大风吹的面目全非，大棚上盖着的塑料布和草垫都被大风掀 起，有的甚至连根拨起，90%的蔬菜受到严重冻害，损失惨重。九原区沙尔沁 乡农民的温室蔬菜受灾面积达 2480 亩，经济损失 994.8 万元。九原区哈业胡 同镇 284.8 亩的蔬菜和秧苗受冻，经济损失 26.3 万元。 （19）2013 年 2 月 27 日-28 日内蒙古大部分地区年内首次出现平均风力 5 级以上大风沙尘天气，大风沙尘天气影响范围包括阿拉善盟、巴彦淖尔市， 乌海市、鄂尔多斯市、包头市、呼和浩特市、乌兰察布市、锡林郭勒盟、赤 峰市等 9 个盟市，受大风影响大部分设施农业及大棚被风吹榻，路边广告牌 被吹走，居民窗户、热水器等被吹落。 （20）2013 年 3 月 9 日内蒙古中西部地区出现大范围大风沙尘天气阿拉善 盟大部分地区、鄂尔多斯大部分地区、巴彦淖尔市南部地区、包头市南部地 区，呼和浩特市中部地区及南部地区受到沙尘天气影响。包头市最大瞬时风 14 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 速达 19.6-24.1 米/秒，风力达 8-10 级。受大风、沙尘、降温等天气的影响， 多个乡镇的农业设施遭受不同程度损坏，棚内种植的黄瓜、西红柿、生菜等 农作物不同程度受冻，此次灾害共造成 1457 人受灾，受灾大棚面积达 79.12 公顷，直接经济损失 399.47 万元。 三、雪灾 (21)2006 年 1 月 19 日至 2 月 11 日受雪灾影响，九原区农作物受灾面积 82.3 公顷，农作物受灾经济损失 126 万元，总直接经济损失 126 万元。 （22）2017 年 2 月 21 日至 2 月 28 日受雪灾影响，九原区受灾人口数 800 人，农作物受灾面积 30 公顷，农作物受灾经济损失 761 万元，总直接经济损 失 761 万元。 2.3 企业座谈及现场调查 2.3.1 企业座谈 2022 年 3 月 30 日项目组成员与九原新材料产业园区的 8 家企业技术人员 进行了座谈。了解企业在日常生产过程中对气象要素或高影响天气的敏感程 度，以及对企业的敏感工序、具体危害进行了调研；座谈调研情况见下表。 表 2.3-1 园区企业座谈结果一览表 园区 序号 1 包头 九原 新材 2 料产 业园 区 3 4 企业名称 敏感要素 敏感工序 危害 大风影响户外高层塔器工作；高温、 大风、雷击闪电、高 国能包头煤化工 设备安全、生产流程、低温影响生产过程中冷却水的循环； 温、低温、沙尘、雾 有限责任公司 运输 沙尘暴和雾霾影响物料运输和工人 霾 出行及工作。 降水及暴雨洪涝影响现场作业和室 外巡检；大风影响现场作业和设备安 降水、暴雨洪涝、大 全；低温影响室外设备保温；高温影 设备安全、作业流程、 浦景聚合 风、 雷击闪电、 高温、 响厂房内温度和人员工作安全；沙尘 运输 低温、沙尘、雾霾 暴影响物料运输；雾霾影响人员正常 工作和检排；雷击闪电对设备有安全 隐患。 降水、暴雨洪涝、大 降水洪涝导致积水，容易使低洼处厂 明拓集团铝业科 风、 雷击闪电、 高温、 作业、厂房 房被淹；大风、沙尘、雾霾影响户外 技有限公司 低温、沙尘、雾霾 作业；高温和低温人员正常工作。 降水对生产过程反应物有影响，易引 降水、暴雨洪涝、大 包头海平面有限 设备安全、作业流程、 发爆炸；大风和沙尘暴影响设备和人 风、 雷击闪电、 高温、 公司九原分公司 生产效率 员，影响室外操作的工艺流程；高温 低温、沙尘、雾霾 15 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 影响设备转运率和产量；低温导致循 环水结冰无法正常工作；雾霾影响人 员作业；雷击闪电对储罐有安全隐 患。 5 6 7 8 温度对产品生产有影响；低温导致冻 内蒙古君诚实业 气温、高温、低温、 土影响产量，影响物料运输；高温影 产量、运输、设备安 管道有限责任公 大风、暴雪、雷击闪 响厂内工人的作业；大风和沙尘影响 全、户外作业 司 电、沙尘暴 户外行车作业；暴雪影响物料运输； 雷电对厂房设备有安全隐患。 气温影响生产过程的温控，低温导致 包头云升气体有 气温、暴雪、低温、生产流程、运输、设 冰冻影响正常生产；暴雪、沙尘暴影 限责任公司 沙尘暴、雷击闪电 备安全 响物料运输；雷击闪电对储罐有安全 隐患。 大连大特气体（包 温度影响生产工艺；沙尘暴、雾霾影 气温、沙尘暴、雾霾 生产工艺、运输 头）有限责任公司 响物料运输、 暴雨洪涝导致积水影响户外变压器 暴雨洪涝、大风、暴 运行；大风、沙尘暴、雾霾影响户外 内蒙古杉杉新材 设备安全、作业、运 雪、雷击闪电、沙尘 施工作业；暴雪导致积雪结冰导致物 料有限责任公司 输 暴、雾霾 料回转易打滑影响运输；雷击闪电对 厂房设备有安全隐患。 2.3.2 现场调查 内蒙古自治区气候中心委托包头市气象局技术人员组成现场踏勘小组， 完成了项目踏勘、调查和开发区资料收集工作。 图 0-1 九原新材料产业园现场调查图 16 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 国能包头煤化工有限责任公司 内蒙古浦景聚合材料科技有限公司 明拓集团铝业科技有限公司 包头海平面高分子工业有限公司九原分 内蒙古君诚实业管道有限责任公司 包头市云升气体有限责任公司 大连大特气体（包头）有限责任公司 内蒙古杉杉新材料有限责任公司 图 0-2 九原新材料产业园现场踏勘图 2.3.3 地理环境勘察 九原区的地形是北高南低，且由西北向东南倾斜。绵延千里的阴山(昆都 17 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 仑沟以西为乌拉山，以东为大青山)横亘于九原区北部。黄河沿九原区南境从 西向东蜿蜒而过。区域内基本以京包铁路为界，南部为黄河冲积平原，北部 为大青山、乌拉山山前倾斜平原。区域内北部的阿嘎如泰苏木、哈业胡同镇 北部区处于大青山、乌拉山山前倾斜平原，南部的哈林格尔镇、哈业胡同镇 南部区处于黄河冲积平原区。九原区东北还有一块不大的丘陵区。 九原区水源充足，土地资源丰富。流经的河流有黄河、昆都仑河、五当 河和三嘲河。黄河流经九原区长约 80 公里。昆都仑河—包头市的母亲河，发 源于固阳县，流经包头市区，在哈林格尔镇注入黄河，全长 143 公里，有支 流 23 条，流经九原区长约 32 公里。另外，还有五当河、三嘲河、东河、二 道沙河、四道沙河等季节河，当地称"干河槽"，平时河床暴露，雨季山洪溢 满河槽，南流注入黄河。 九原新材料产业园地处黄河冲积平原，南邻黄河，北接城市，周围间有 耕田。小的地理形势为平坦开阔，大的地理环境为阴山和鄂尔多斯高原夹持 的黄河谷地中央，东西向气流通畅无阻。 图 0-3 九原新材料产业园地形分析图 2.4 关键气象因子及高影响天气现象选择 18 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 2.4.1 气象敏感度调查结果 为了进一步了解园区内现有企业对气象要素及高影响天气的敏感程度， 特针对开发区内 8 家重点或对气象敏感的企业及园区公共设施进行了问卷调 查（结果见附录 2），被调查的 8 家企业主要涉及铝产业、能源、城市矿产、 物流等行业。其调查结果如下： 表 0-1 园区气象敏感度调查统计结果一览表（%） 气象要素 统计 结果 风速 气温 气压 高影响 0 38 0 低影响 100 62 100 高影响天气 相对 雷击 大风 暴雪 0 38 50 75 38 88 62 75 75 100 100 62 50 25 62 12 38 25 25 0 闪电 冰冻 雾霾 沙尘 暴雨 湿度 高温 低温 降水 暴 （1）对气象要素敏感程度 此次调查主要针对风向风速、气温、气压、相对湿度、降水等 6 要素进 行，结果表明：被调查的 8 家企业及园区公共设施对气象要素敏感度高的是 气温和降水，敏感度低的是风速、相对湿度、气压。 高影响 低影响 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 风速 气温 气压 相对湿度 降水 图 2.4-1九原新材料产业园气象要素敏感度调查（%） （2）对高影响天气敏感度程度： 此次调查主要针对暴雨洪涝、大风、暴雪、雷击闪电、高温、低温冰冻、 19 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 雾霾、沙尘暴等 8 种高影响天气进行，结果表明：被调查的 8 家企业及园区 公共设施对高影响天气敏感度由高到低排序，依次是沙尘暴、雷击闪电、大 风、低温冰冻、雾霾、高温、暴雨、暴雪。 图 2.4-2 九原新材料产业园高影响天气敏感度调查（%） 2.4.2 关键气象因子及高影响天气现象选择 结合上述园区周边气候灾害历史事件回顾以及园区对气象要素及高影响 天气的敏感程度调查情况，可以得出园区气候可行性论证的关键气象因子及 高影响天气现象选择主要考虑以下各方面： （1）园区内的企业设备仪器对大风沙尘的敏感度较高，且大风沙尘致灾 率高，安全风险大，因此需在报告中对最大风速的空间分布特征进行分析， 了解当地的大风特点，并进行设计风速、风荷载等参数的推算与分析，为园 区建筑物设计和建设提供抗风参数，并有针对性的提出建议措施。 （2）园区内的企业对雷击闪电的敏感度较高，因此需在报告中针对论证 区域进行雷击风险评估，对易发生雷击风险的时段、地点进行风险评估，并 有针对性的提出建议措施。 （3）园区内的企业对雾霾敏感度较高，因此需在报告中对雾霾特征进行 分析，了解当地的雾霾天气特点，并有针对性的提出建议措施。 （4）园区内的企业对降水和暴雨洪涝的敏感度较高，且暴雨洪涝致灾损 20 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 失大，安全防控风险大，因此需在报告中对暴雨极值的空间分布特征进行分 析，了解当地的暴雨特点，并进行暴雨强度公式的编制，为当地室外排水设 计提供依据。 （5）园区内企业大多涉及运输物流，因此对暴雪等对交通运输有影响的 灾害性天气的敏感性较高，因此在报告中需对暴雪危险性空间分布特征进行 分析，并提出有针对性的建议措施。 （6）园区对气象要素敏感度较高的有气温，需要进行极端最高气温、极 端最低气温和设计最高气温、最低气温等参数的推算与分析。 21 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 3. 资料说明 3.1 资料内容和来源 报告中所用资料涉及以下几类，其中地面气象站观测资料来源于内蒙古 自治区气象信息中心，均从经过审核后的信息化资料中提取；包头九原新材 料产业园区基本资料来源于内蒙古包头九原工业园区管理委员会。 （1）地面气象站资料：包头气象基本站、达拉特旗国家气象一般站和固 阳国家气象一般站（以下分别简称“包头气象站”、 “达拉特旗气象站”、 “固 阳气象站”）和哈林格尔镇、卜尔汉图镇区域气象站的地面观测数据主要用于 参证站选取、气候背景、高影响天气现象、关键气象参数分析及推算和参证 站的代表性分析，涉及气压、气温、降水、风、相对湿度、日照、大风、暴 雨、雷暴、冰雹、沙尘暴、积雪等气象要素及天气现象。表 3.1-1 为报告各 专题使用气象站资料的具体情况。 表3.1-1 报告各专题使用气象资料一览表 分析项目 要素 资料时段 参证站分析 气温、风速、风向、降水 1992～2021年 气候背景年际、年变化 气压、气温、降水、风速、风向、相对湿度、日照 1992～2021年 气候背景日变化 气压、气温、风速、风向、相对湿度、日照 2012～2021年 最高气温、最低气温 1954～2021年 气压 1980～2021年 极大风速 2005～2021年 最大风速 1971～2021年 最高地面温度、最低地面温度 1961～2021年 气温、降水 1951～2021年 最大风速、极大风速 1971～2021年 最大冻土深度 1962～2021年 室外空气计算参数 气压、气温、风速、风向、相对湿度、日照 1951～2021年 暴雨强度公式 分钟雨量资料 1954～2020年 暴雨极值推算 最大日雨量资料 1951～2021年 暴雨、大风、沙尘天气、降雪、高温、低温、冰雹、雾 1955～2021年 积雪 1955～2020年 最大冻土深度 1962～2021年 气候背景极值分析 关键气象参数分析 高影响天气 22 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 地表温度 1959～2021年 0cm、5cm、10cm、15cm、20cm、40cm、80cm、160cm地温 2005～2021年 320cm地温 2005～2013年 雷暴、闪电 1955～2013年 结冰 1980～2020年 （2）气象灾害资料（1961～2020 年）：对产业园运营影响较大的气象灾害 主要包括暴雨洪涝、大风、雷电、沙尘暴、极端高（低）温、积雪、雾等， 相关记录一部分来自内蒙古自治区气象信息中心的信息化资料以及气象年、 月报表，另一部分来源于“中国气象灾害大典内蒙古自治区分卷”、“地方 志”、“气候影响评价”、灾情直报系统以及民政和农业部门灾情报告。 （3）闪电定位仪资料： 内蒙古自治区 ADTD 型三维全闪电监测定位系统 于 2012 年 7 月对 ADTD-1 型闪电探测系统进行全面升级，在全区共布设 56 台 ADTD-2 型 VLF/LF 三维总闪电定位系统，增加了云闪探测功能，从而实现了对 总闪电的全面探测。基于宽带网络通讯技术和多站 TOA 时间差定位原理，定 位误差平面 150 米、高度 300 米；相对强度误差为 5%；实时性≤5 秒；探测 效率云地闪 95%、云闪 90%以上，包含每次闪电发生的具体日期、时间、经纬 度、回击电流幅值等参数，主要用于关键气象参数分析中的雷击风险评估和 高影响天气中的闪电分析。 （4）CLDAS 数据集：中国气象局陆面数据同化系统（CLDAS：CMA Land Data Assimilation System）的大气驱动产品，其时间范围为 2018 年 1 月 1 日-2021 年 12 月 31 日，时间分辨率为逐小时，空间范围为（0-65ºN，60-160ºE），空 间分辨率为 0.05º×0.05º。该数据集利用多种来源地面、卫星等观测资料， 采用多重网格变分同化（STMAS）、最优插值（OI）、概率密度函数匹配（CDF）、 物理反演、地形校正等技术研制而成，在中国区域质量优于国际同类产品， 且时空分辨率更高。 （5）ECMWF 全球气候第五代大气再分析资料（ERA5）：来源欧洲中心官网， 北半球 1991 年 1 月至 2020 年 12 月逐月数据，500hPa 高空数据空间分辨率为 0.5º×0.5º，地面数据空间分辨率为 0.15º×0.15º。 23 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 （6）九原新材料产业园区基本资料：园区总体规划或控制性详细规划、 园区内公共设施情况及生态环境资料、开发情况、入驻企业资料、论证范围 等。 3.2 参证气象站选取 3.2.1 参证气象站选取原则 （1）准确性 一般来说，标准的国家气象站的观测资料准确性比较高，标准的国家气 象站在基础建设、观测仪器选型和安装、观测方法和观测管理等方面，均按 照中国气象局制定的《地面气象观测规范》执行，其观测资料均经过当地气 象台站初算、复算、初审，再经市地和省级气象局审核后才进入数据库和上 报中国气象局，其观测资料具有很高的可靠性。 （2）代表性 参证气象站的代表性是指参证气象站历史资料序列是否能够达到 30 年， 并且对项目所在地的区域气候特征具有一定的代表性。考察参证气象站的区 域气候代表性，应从各个拟选气象站与项目所在地之间的距离、相对关系、 地形、下垫面特征以及区域气候特点等方面进行综合分析。一般应选择与项 目所在地距离较近，地理条件（地理位置、地形、地貌和海拔高度）较为相 近的气象站作为参证气象站，参证气象站与项目所在地之间最好没有高大山 体阻隔；参证气象站应与项目所在地位于同一气候区，平均气候状况相似， 部分敏感的气象要素产生的差异主要受不同气象站地理条件的影响，如气压 主要受海拔高度影响，风主要受局地地形影响，因此，一个参证气象站可能 难以在所有要素方面均对项目所在地具有代表性，可根据当地气象站分布情 况和针对项目关注的敏感气象要素的代表性，选取参证气象站。 （3）比较性 参证气象站资料系列的比较性主要是指气象要素历史序列可以较好地表 征当地各个历史时期气候背景的变化特征，尽可能消除局部观测环境、观测 24 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 仪器设备和观测方法等的影响。因此，应对气象台站历史沿革（包括观测场 的变迁、观测仪器设备的更替、观测环境变化，以及观测项目、观测高度等 变化）情况进行考证和说明，一般应选择观测场址一直保持不变或变迁次数 较少的国家气象站。气象资料的一致性可通过气象要素逐年变化，多站多要 素历史序列对比或相关分析等方法进行定性分析审查，必要时，可通过平行 观测资料对比分析或 通过统计检验等技术方法进行资料系列的比较性订正。 3.2.2 参证气象站的选取 为保证资料的准确性，参证站选取时，宜首先考虑国家站。包头九原新 材料产业园周边距离较近的备选国家气象站有 3 个（如图 3.2-1），距九原新 材料产业园由近到远分别为：包头气象站、达拉特旗气象站、固阳气象站。 综合考虑九原新材料产业园区选址区域周边气象观测站位置、观测数据质量 及序列时长，包头气象站是国家气象观测站中距离九原新材料产业园区最近 的站点，其位于产业园区东北边界 12.39km。该站 1954 年 03 月在包头市麻池 /郊外建站，于 1973 年 1 月 1 日迁至包头市青山区康乐小区，后于 2013 年 1 月 1 日迁移至现在站址—包头稀土高新区滨河新区锦绣路。数据较连续（可 通过平行观测资料进行资料系列的均一化订正），可考虑作为参证站。下面通 过与达拉特旗气象站、固阳气象站近三十年来气温、降水量、风等方面的比 对进一步论证其作为参证站的科学性。 另，达拉特旗气象站 1962 年迁至现址；固阳气象站 2017 年迁至现址， 原站址海拔高度为 1360.4 米。包头气象站 2013 年迁站前海拔高度为 1067.2 米，较迁站后高 62.5 米。 表3.2-1 九原新材料产业园周边国家气象站分布情况 区站号 站名 经度 （E） 纬度 （N） 海拔 （m） 记录开始 时间 (年-月) 用途 相对应九原新材料产业园 区 的方位、距离（km） 53446 包头 109.88 40.53 1004.7 1954-03 参证站 距离园区东北边界12.39 53457 达拉特旗 110.03 40.39 1008.8 1956-12 参考站 距离园区东南边界31.28 53357 固阳 110.10 41.03 1403.1 1956-01 参考站 距离园区北边界56.33 25 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图3.2-1 九原新材料产业园与周边气象台站位置示意图 3.2.1.1 气温的比较 近三十年，固阳气象站、包头气象站、达拉特旗气象站三站的年平均气 温变化趋势基本一致。包头气象站年平均气温 2012 年以前多较达拉特旗气象 站高，2013 年迁站后反而较达拉特旗气象站偏低 0.5℃以上，应是地理条件 差异造成。固阳气象站因海拔高约 400 米，偏低在 2.0℃以上。 图 3.2-2 近三十年固阳气象站、包头气象站、达拉特旗气象站年平均气温对比图 26 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 近三十年来，三站年最高气温变化趋势基本一致，年最高气温为 32.1～ 40.4℃之间，年最高气温固阳气象站绝大多数年份都低，包头气象站与达拉 特旗气象站较高且接近。 图 3.2-3 近三十年固阳气象站、包头气象站、达拉特旗气象站年最高气温对比图 近三十年来，三站年最低气温变化趋势基本一致，年最低气温为-33.2～ -19.2℃之间，年最低气温固阳气象站绝大多数年份都低，包头气象站迁站前 多较达拉特旗气象站高，迁站后反而多偏低。 图 3.2-4 近三十年固阳气象站、包头气象站、达拉特旗气象站年最低气温对比图 27 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 3.2.1.2 降水量的比较 近三十年来，三站年总降水量在 161.2～506.4mm 之间，年总降水量一致 性较好，其中年降水量达拉特旗气象站稍多，包头气象站其次，固阳气象站 略少。个别年份三站之间差异较大。 图 3.2-5 近三十年固阳气象站、包头气象站、达拉特旗气象站年降水量对比图 图 3.2-6 近三十年固阳气象站、包头气象站、达拉特旗气象站最大日降水量对比图 28 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 近三十年来，三站年最大日降水量在17.0～90.6mm之间，年总降水量一 致性还可以。年最大日降水量最大为包头气象站，年最大日降水量最小为固 阳气象站。 3.2.1.3 风的比较 近三十年来，三站年平均风速在 1.2～3.5m/s 之间，2013 年以前三站年 平均风速变化趋势较为一致，包头气象站相对较小。2013 年包头气象站迁站 后，观测环境改善，风速大幅增加，远超过固阳、达拉特旗气象站。2017 年 固阳气象站迁站后年平均风速又有大幅增加，且超过包头气象站。 图 3.2-7 近三十年固阳气象站、包头气象站、达拉特旗气象站年平均风速对比图 近三十年来三站年最大风速在 6.7～19.7m/s 之间，一致性还可以，2012 年以前达拉特旗气象站最大、包头气象站最小。2013 年包头气象站迁站后， 观测环境改善，风速大幅增加，年最大风速远超过固阳、达拉特旗气象站。 2017 年固阳气象站迁站后年平均风速又有一定的增加，且明显超过达拉特旗 气象站。达拉特旗气象站年最大风速 2011 年后明显减小。 29 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图 3.2-8 近三十年固阳气象站、包头气象站、达拉特旗气象站年最大风速对比图 近三十年来三站大风日数在 0～39 天之间。包头气象站 2002 年前日数较 多，其后减少，直至 2013 年迁站后大风日数明显增多。2017 年固阳气象站迁 站后大风日数有大的增幅，迁站前大风日数最少。达拉特旗气象站大风日数 2011 年后明显减小。 图 3.2-9 近三十年固阳气象站、包头气象站、达拉特旗气象站年大风日数对比图 近三十年，三站因地理环境差异，年平均风向频率存在一定差别。达拉 特旗气象站盛行偏西风和偏东风；固阳气象站以偏东北风为主，西南风有一 定的出现频率；包头气象站以北偏西北风为主导，东偏东南风为次主导。 30 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图 3.2-10 近三十年固阳气象站、包头气象站、达拉特旗气象站风玫瑰对比图 综上可知，近三十年来三站气候特征较为相似，但局地小气候又略有不 同，比如气温方面，三站气温变化趋势基本一致；降水方面三站一致性较好， 个别年份三站之间差异较大；三站年平均风速变化趋势较为一致或有因可寻； 31 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 因地理环境差异，年平均风向频率存在一定差别。敏感气象要素产生的差异 主要来自局地地形、地貌的影响。包头气象站与距离园区东北边界 12.39km， 两者地理位置、周边环境相似，气象站与园区下垫面条件类似，同属半干旱 温带大陆性季风气候，故包头气象站能较好的代表园区处气候状况，具有区 域代表性。 包头气象站观测场的建设按照 GB/T 35221-2017《地面气象观测规范总则》 的规定，为 25m×25m 的平坦场地，迁站后的包头气象站观测场的周边环境一 直保持较好（图 3.2-11），附近无超高建筑物，没有对气象探测有影响的源体， 气象探测环境总体满足要求，满足《气象设施和气象探测环境保护条例》的 要求。 东面 南面 西面 北面 图3.2-11 包头气象站周边环境 包头气象站观测仪器的基本技术性能以及在观测场的布置位置均满足要 求。总之，包头气象站与周边地理环境、下垫面条件相似，特别是平坦开阔， 32 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 能反映周围一定范围内（包括论证区域）的平均气象状况；观测场建设，场 地大小尺寸及观测外部环境满足国家标准；观测仪器的基本技术性能及在观 测场的布置位置等方面均满足标准要求。因此，包头气象站作为论证区的参 证站十分科学合理。 3.2.3 参证气象站的三性分析 在九原新材料产业园区选取数据可用性较好的哈林格尔镇、卜尔汉图镇 区域站与包头气象站进行相关分析，进一步论证包头气象站的代表性、准确 性和比较性，论证本报告选取包头气象站作为参证气象站的合理性。 3.2.3.1 代表性分析 包头九原新材料产业园区附近有两个区域气象站，哈林格尔镇区域站距 离园区东南边界 0.76km，卜尔汉图镇区域站距离园区北边界 4.42km（见图 3.2-1），哈林格尔镇区域站 2015 年 8 月建站，地理坐标为：109.75°E， 40.56°N，海拔为 1033m。卜尔汉图镇区域站 2015 年 8 月建站，地理坐标为： 109.66°E，40.66°N，海拔为 1057m。两站观测项目均包括气温、风速、风 向、降水 4 个要素。气象仪器性能指标、数据采样、算法和测量精度指标均 符合《地面气象观测规范》的有关规定，因此可用于进一步论证包头气象站 的代表性。 2019 年哈林格尔镇、卜尔汉图镇区域站各气象要素日值资料完整率较高 均在 92%以上，同期，包头气象站平均气温、最高（最低）气温、平均风速以 及最大风速的完整率均在为 99%以上，因此利用包头气象站和哈林格尔镇、卜 尔汉图镇区域站 2019 年气温、降水、风速、风向等观测资料，分析包头气象 站的代表性。 （1）风的代表性分析 2019 年包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站年平均风速分别为 2.8m/s、1.9m/s、1.6m/s，由图 3.2-12 可见 2019 年三站月平均风速趋势基 33 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 本一致。 表 3.2-2 2019年包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站逐月平均风速（m/s） 站名 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年平均 包头 气象站 2.4 2.6 2.9 3 3.7 3.1 2.9 2.7 2.6 2.7 2.8 2.2 2.8 卜尔汉 图镇站 1.7 2.0 2.3 2.4 2.5 2.0 1.8 1.7 1.8 1.7 1.8 1.3 1.9 哈林格 尔镇站 1.6 1.7 2.0 2.1 1.9 1.5 1.3 1.3 1.1 1.4 1.6 1.2 1.6 图 3.2-12 2019年包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站平均风速年变化 2019 年包头气象站与卜尔汉图镇站日平均风速共计 356*2 个样本进行相 关性检验，两站日平均风速相关系数为 0.679，达到显著相关水平。2019 年 包头气象站与哈林格尔镇站日平均风速共计 358*2 个样本进行相关性检验， 两站日平均风速相关系数为 0.726，达到显著相关水平。 表3.2-3 2019年包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站平均风速相关性检验参数 站名 相关系数 样本个数 检验信度 2019年包头气象站与卜尔汉图镇站 0.679 356*2 0.001 2019年包头气象站与哈林格尔镇站 0.726 358*2 0.001 34 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图3.2-13 2019年包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站日平均风速散点图 2019 年包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站的风向频率玫瑰图中 可以看到包头气象站主导风向为西偏西南风，ESE 和 NNW 出现频率较高。卜尔 汉图镇站主导风向为偏北风，WSW～NW～NE 区间各风向出现频率均较高。哈林 格尔镇站主导风向为东偏东南风（区间 ENE～SE），次主导风向为偏西风。包 头气象站的主导风向与哈林格尔镇站次主导风向一致。受局地环境影响，包 头气象站与卜尔汉图镇镇站的风向频率分布差异大。 35 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 表3.2-4 2019年包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站风向频率 （%） 项目 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW C 包头 气象站 6 2 2 2 5 9 3 2 2 4 6 16 17 8 6 8 1 卜尔汉 图镇站 14 9 6 4 3 5 6 4 3 2 3 7 7 6 7 8 4 哈林格 尔镇站 1 4 4 8 11 15 8 5 5 5 5 8 11 6 1 1 3 图3.2-14 2019年包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站风向频率玫瑰图 36 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 （2）气温的代表性分析 2019 年包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站年平均气温分别为 7.7℃、8.1℃和 8.5℃，最高月平均气温均出现在 7 月份，最低月平均气温均 出现在 12 月份。由图 3.2-15 可见，三站的平均气温年变化趋势非常一致。 表3.2-5 2019年包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站逐月平均气温（℃） 站名 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年平均 包头 气象站 -10.5 -7.7 2.3 12.0 16.4 22.2 22.8 20.7 17.1 8.5 -0.1 -11.2 7.7 卜尔汉 图镇站 -10.1 -7.1 3.1 12.9 16.9 23 23.6 21.1 17.1 8.1 -0.3 -11.2 8.1 哈林格 尔镇站 -9.0 -6.1 3.6 13.1 16.6 22.3 22.9 20.9 17.4 8.9 0.6 -9.3 8.5 图3.2-15 2019年包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站月平均气温对比图 将 2019 年包头气象站与卜尔汉图镇站日平均气温共计 355*2 个样本进行 相关性检验，两站日平均气温相关系数为 0.9967，达到极显著相关水平；将 2019 年包头气象站与哈林格尔镇站日平均气温共计 358*2 个样本进行相关性 检验，两站日平均气温相关系数为 0.9973，达到极显著相关水平。 表3.2-6 2019年包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站平均气温相关性检验参数 站名 相关系数R 样本个数n 检验信度 2019年包头气象站与卜尔汉图镇站 0.9967 355*2 0.001 2019年包头气象站与哈林格尔镇站 0.9973 358*2 0.001 37 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图3.2-16 2019年包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站逐日气温相关图 （3）降水的代表性分析 因每年 11 月到次年 3 月北方区域站不观测降水量，因此只分析 4～10 月 降水量。2019 年包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站 4～10 月降水总 量分别为 271.5mm、174mm 和 59.5mm，包头气象站与卜尔汉图镇站降水量逐月 变化趋势大致相同，哈林格尔镇站年降水量明显偏小。 表3.2-7 2019年4-10月包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站月降水量（mm） 站名 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 合计 包头气象站 18.5 11.7 50.5 24.6 91.6 62 12.6 271.5 卜尔汉图镇站 0.2 9.2 60.0 2.7 50.9 51.0 0.0 174 哈林格尔镇站 16.5 14.5 17.3 0.1 7.4 3.7 0.0 59.5 38 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图3.2-17 2019年包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站4-10月降水量变化 表3.2-8 2019年4-10月包头气象站、卜尔汉图镇站、哈林格尔镇站最大日降水量（mm） 站名 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 年最大 包头气 象站 10.8 8.5 23.8 9.6 37.3 32.4 7.0 37.3 卜尔汉 图镇站 0.2 7.4 31.1 0.5 19.1 35.8 0.0 35.8 哈林格 尔镇站 6.0 6.5 8.3 0.1 6.0 2.4 0.0 8.3 从以上分析可以看出，包头气象站与卜尔汉图镇站及哈林格尔镇站从风 速、气温、降水等要素上看，气候特征基本一致。综合考虑包头气象站与九 园九原新材料产业园区的自然地理位置、相对距离、下垫面条件及数据质量， 拟选定包头气象站作为参证站，用该站长期气象资料来代表园区的气候状况。 3.2.3.2 准确性分析 参证气象站准确性要求气象站观测记录要真实的反映气象状况。包头气 象站是国家级基本气象站，承担区域或国家气象信息交换任务，获取的观测 资料主要用于国家和当地气象服务，是国家天气气候站网中的主体。包头气 象站的地面气象观测包括人工观测和自动观测两种方式。地面气象观测工作 的基本任务是观测、记录处理和编发气象报告。主要任务包括： （1）为积累气候资料按规定的时次进行定时气象观测。自动观测项目每 39 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 天进行 24 次定时观测；人工观测项目，每天进行四次定时观测。 （2）为制作天气预报提供气象实况资料按规定的时次进行天气观测，并 按规定的种类和电码及数据格式编制各种地面气象报告，传到国家气象中心。 （3）进行国务院气象主管机构根据业务发展需要新增加项目的观测。 （4）按自治区、盟市、旗县级气象主管机构的规定，进行自定项目和开 展气象服务所需项目的观测。 （5）按规定的时次、种类和电码，观测、编发定时加密天气观测报告、 不定时加密雨量观测报告和其他气象报告。 （6）按统一的格式和规定统计整理观测记录，进行记录质量检查，按时 形成并传送观测数据文件和各种报表数据文件，并可打印出各类报表。 （7）对出现的灾害性天气及时进行调查记载。 包头气象站观测项目有气压、气温、相对湿度、风速和风向、降水量、 地温、草温、日照时数、蒸发量、能见度、云状、云量、积雪深度、电线积 冰、降雪日数等。包头气象站的观测人员，均是经过专业培训的专职人员， 严格按照相关标准和规定进行观测、记录和数据处理，且历史资料均经过气 象部门严格、规范审核，其准确性可以满足规范规定和项目要求。 3.2.3.3 比较性分析 包头气象站建站于 1954 年 03 月，观测场位于 109.83°E，40.57°N，海 拔高度 1044.2m。包头气象站自动观测项目每天进行 24 次定时观测；每天进 行 4 次定时观测。该站自动观测和人工观测均是在世界气象组织（WMO）统一 规定的时间进行气象要素观测，因此气象要素值与其它地区具备比较性。 数据的一致性主要是考察气象数据历史序列是否连续、一致。气象站的 观测记录序列通常受到台站迁址的影响，影响程度由迁址距离、海拔高度、 站址地形及周围环境条件决定。如果台站迁址后两地的地形、环境条件差异 不大，且水平距离不超过 2km，海拔高度差在 100m 以内,迁址后观测记录一 40 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 般不会出现不连续现象。表 3.2-9 列出包头气象站的历史变革，包头气象站 1954 年 03 月建站于包头市麻池/郊外，最新站址于 2013 年 01 月迁站至包头 稀土高新区滨河新区锦绣路，东经 109.88°E，北纬 40.53°N，海拔高度 1004.7 米，并于 2013 年 1 月 1 日正式开始新址地面观测。 表3.2-9 包头气象站历史变革 时间 经度 纬度 海拔高度 地址 1954年3月1日 109.83° 40.57° 1044.2 包头市麻池/郊外 1973年1月1日 109.85° 40.67° 1067.2 包头市青山区康乐小区 2013年1月1日 109.88° 40.53° 1004.7 包头稀土高新区滨河新区锦绣路 包头气象站经历二次迁站，第一次迁站海拔升高 23m，迁站前后水平距离 为 11.24km，水平距离超过了 2km；第二次迁站海拔下降 62.5m，迁站前后水 平距离 15.76km，水平距离超过了 2km。需检验包头气象站观测数据的一致性。 对气象站建站至 2021 年的平均气温、气压和风速的年际变化进行突变性 检验。采用 MK 非参数检验法找出该序列的不连续年份。通过计算发现（图 3.2-18）平均气压 1960～1963 年发生突变、平均风速在 1989 年发生突变、 平均气温在 1986 年发生突变。 41 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图3.2-18 包头气象站建站以来平均气压、平均气温、平均风速MK统计曲线 从图 3.2-19 可见，包头气象站的平均温度长年观测保持较好的一致性， 1986 年后温度均值略有上升,2013 年因迁站海拔降低造成气温升高；平均气 压在 1960～1963 发生突变，2017 年受迁站的影响，由于海拔高度降低了 63.2m，2013 年后较之前的观测值有所上升，符合气压和海拔的关系；平均风 速在 1989 年发生突变，包头气象站的平均风速主要是受到 2013 年迁站及 1989 年后城市发展造成的，1989 年后由于城市发展，包头气象站的平均风速下降 至一个较稳定值，直至 2013 年迁站后，由于观测站观测环境的改善，风速有 所增高。由于突变点均在 1992 年以前，所以包头气象站资料近三十年的连续 性保持较好。 42 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 3.2-19 包头气象站建站至2021年平均气压、平均气温、平均风速年际变化 43 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 综上所述，考虑包头气象站与包头九原新材料产业园区的自然地理位置、 下垫面条件及数据质量等条件以及气象站“三性”分析，选择包头气象站作 为本项目的参证气象站，用该站近 30 年长期气象资料（1992～2021 年）来代 表九原新材料产业园区的气候背景。 44 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 4.气候背景 本 章 对 包 头 气 象站 各 气 象 要 素 及天 气 现 象 的 多 年平 均 统 计 采 用 的 是 1992～2021 年资料；对气象要素的日变化平均统计采用的是近 10 年 2012～ 2021 年资料；对气象要素极值统计采用的是建站以来有相应资料的数据。最大 风速自 1971 年开始有连续记录，极大风速自 2005 年开始有记录。由于 2012 年后包头气象站发生迁站，因此部分气象要素出现明显的上升变化。 包头气象站（1992～2021 年）的累年平均气压为 897.7hPa；累年平均气温 为 8.1℃；累年平均降水量为 312.1mm；累年平均风速为 2.0m/s,累年平均相对 湿度为 52%；累年平均日照时数为 2854.3 小时； 包头气象站自有气象记录以来，年极端最高气压为 927.4hPa（2016 年 1 月 24 日），年极端最低气压为 874.0hPa（1996 年 3 月 15 日）；极端最高气温 为 40.4℃，出现在 2005 年 6 月 22 日，极端最低气温为-31.4℃，出现在 1971 年 1 月 27 日，年降水量最多为 678.2mm，出现在 1958 年，最少为 131.1mm， 出现在 1965 年；年最大风速 23.3m/s，出现在 1971 年 5 月 26 日、1972 年 10 月 19 日；年极大风速 29.6m/s，出现在 2020 年 5 月 15 日。 表0-1 包头气象站主要气候特征值 气候要素 气压 气温 降水 值 单位 出现时间 年平均气压 897.7 hPa / 年平均最高气压 899.9 hPa / 年平均最低气压 894.9 hPa / 极端最高气压 927.4 hPa 2016年1月24日 极端最低气压 874.0 hPa 1996年3月15日 年平均气温 8.1 ℃ / 年平均最高气温 14.9 ℃ / 年平均最低气温 2.0 ℃ / 极端最高气温 40.4 ℃ 2005年6月22日 极端最低气温 -31.4 ℃ 1971年1月27日 年降水量 312.1 mm / 年最多降水量 678.2 mm 1958年 年最少降水量 131.1 mm 1965年 45 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 风 相对湿度 日照 地面温度 年平均降水日数 57.5 d / 最大日降水量 100.8 mm 1958年8月8日 年平均风速 2.0 m/s / 最多风向及频率 9.5/NW /% / 年最大风速 23.3 m/s 年最大风速对应的风向 NW/N / 年次大风速 22.0 m/s 年次大风速对应的风向 NW/WNW / / 年极大风速 29.6 m/s 2020年5月15日 年极大风速对应的风向 W / / 年平均相对湿度 52 % / 年日照时数 2854.3 小时 / 年最多日照时数 3460.7 小时 1965年 年最少日照时数 2576.7 小时 2003年 年平均地面温度 10.7 ℃ / 年平均最高地面温度 31.5 ℃ / 年平均最低地面温度 -0.9 ℃ / 极端最高地面温度 70.1 ℃ 2005年6月22日 极端最低地面温度 -35.6 ℃ 1964年2月16日 1971年5月26日、1972 年10月19日 / 1974年4月9日 1976年5月10日 4.1 大气环流特征 4.1.1 春季环流特征 通过分析 1991 至 2020 年欧洲中心的 ERA-5 再分析资料可以发现， 春季 （3-5 月）500hPa 平均高度场（图 4.1-1）在欧亚中高纬地区呈现“两槽一脊”型， 泰梅尔半岛以西地区均为强度为 5200gpm 的冷低压覆盖，日本海附近的东亚大 槽随着季节进程推进，它的位置逐渐西移、强度逐渐减弱。里海至贝加尔湖一 带为 5400-5600gpm 的宽广高压脊，包头九原工业园区处于处于高脊前部的弱 西北气流中，在此气流引导下，有利于极地冷空气南下，易致使包头九原工业 园区出现大风、寒潮等天气，但冷空气势力较冬季明显偏弱。西太平洋副热带 高压脊线由 15ºN 北抬至 20ºN 附近，北支锋区亦北抬到 40-45ºN 附近，中高纬 度多移动性槽脊活动。季节内，大气长波系统调整频繁，每一次长波系统调整 46 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 和东亚大槽更替变化，包头九原工业园区都会出现雨雪、寒潮、大风、沙尘等 天气形势。环流配置的复杂性导致了天气变化多样，当 500hPa 乌拉尔山和鄂 霍次克海高脊发展，贝加尔湖附近形成低槽区，可会形成降水、降温、大风天 气；当乌拉尔山长波脊发展，西西伯利亚长波槽加深，东北-西南向锋区通过内 蒙古，地面气旋发展强烈，可会形成包头九原工业园区寒潮、大风、降水或沙 尘天气，当乌拉尔山附近高脊向东北方向强烈迅速发展而其前部横槽转竖时， 可会形成强寒潮、降水过程。当中纬度，巴尔喀什湖附近气流平缓，里海有弱 槽发展东移，日本海以西有脊维持，形成“东高西低”形势，包头九原工业园区 易形成明显降水天气。 从年平均海平面气压场上可以发现（图 4.1-2），蒙古高压中心位于萨彦岭 至贝加尔湖一带附近，强度为 1025hPa 较冬季明显减弱，春季暖湿气流开始活 跃并加强，东部冷暖空气交汇的频率相应增多，包头市位于蒙古高压前部、底 部，晴天多、湿度小，风力大、降水少，升温快、变幅大。包头九原工业园区 气温 3、4、5 月平均气温逐月分别较上月升高 7℃以上，而季节内降水仅占年 降水量的 13.5%。 总结：入春后，500hPa 平均图上，欧亚上空环流整体相对较平直，贝加尔 湖附近弱高压脊及其东侧东亚大槽强度逐渐减弱，地面蒙古高压减弱，影响区 域减少，中高纬度多移动性槽脊活动，地面低压系统活跃，受其影响，包头九 原工业园区呈现出回温快，天气多变，风力较大的天气特征。当大气长波调整、 东亚大槽更替变化时，易形成雨雪、寒潮、大风、沙尘、霜冻等天气，特别是 春季 500hPa 欧亚“两脊一槽”、“横槽转竖”等形势下出现频次高，冷暖空气对峙 转换情况频发，温度变化明显；当西风槽发展加强后，配合底层暖湿气流，形 成“东高西低”易出现降水。 47 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图4.1-1 1991-2020年春季3-5月500hPa北半球欧亚平均位势高度场 图4.1-2 1991-2020年春季3-5月北半球欧亚平均海平面气压场 4.1.2 夏季环流特征 通过分析 1991 至 2020 年欧洲中心的 ERA-5 再分析资料可以发现， 夏季 （6～ 8 月）500hPa 平均高度场（图 4.1-3） ，极涡强度明显较春季减弱北缩，欧亚中 高纬上空为“两脊一槽”型，咸海以东以北至贝加尔湖区域为明显的低槽影响控 制，低层气旋性环流加强；亚洲东海岸的东亚大槽被弱脊所取代，鄂霍茨克海 附近受高压脊控制影响，高层系统强度较春季有所减弱，暖湿空气势力逐步增 48 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 强。在此背景下，包头九原工业园区为平直气流控制，夏季期间多受东移槽脊 影响。与此同时，西太平洋副热带高压（副高）脊线在 6 月中、下旬由 20°N 北到 25°N 以北，7 月上、中旬,副高出现第二次北跳和西伸，脊线在 30～35° N，达到一年中最北的位置，同时副高西神脊点可以到达 110°E 附近，其外围 为充沛的水汽、不稳定能量可输送至包头市，为降水和强对流天气发生提供有 利条件。当西风槽东移，与副高外围水汽在包头市交汇时形成明显降水，特别 是冷切变易形成较强降水或冰雹；当副高边缘横向扰动影响包头市时，包头九 原工业园区可能形成大暴雨。一般 7 月上、中旬随副高北上雨季开始，8 月中 旬副高开始缓慢南撤，雨季结束。 夏季平均海平面气压场上（图 4.1-4） ，贝加尔湖东南部热低压完全取代了 蒙古高压，包头市基本为 1005～1007.5hPa 等压线控制，地面辐合上升运动条 件具备，成为一年中降水最多的季节，占全年降水量 60.7%。 总结：夏季 500hPa 平均图上，欧亚为“两脊一槽”型，强度较春季弱，鄂海 附近出现高压脊，包头九原工业园区处于弱脊下的平直气流中。西太平洋副热 带高压 7 月上、中旬北跳后，达到一年中的最北位置，成为包头九原工业园区 的主汛期开始的主要特征。西太平洋副热带高压与西风槽、冷式切变相互作用 形成强降水、冰雹、局部大风等天气，副高边缘横向扰动包头九原工业园区可 能形成大—暴雨降水过程。 49 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图4.1-3 1991-2020年夏季6-8月500hPa北半球欧亚平均位势高度场 图4.1-4 1991-2020年夏季6-8月北半球欧亚平均海平面气压场 4.1.3 秋季环流特征 通过分析 1991 至 2020 年欧洲中心的 ERA-5 再分析资料可以发现，秋季 （9-11 月）500hPa 平均高度场（图 4.1-5）的中高纬度为平直气流，环流经向 度小，表现为振幅较小的“两槽两脊”型。欧洲和贝加尔湖附近为弱脊，乌拉尔 山东南部为弱低槽，日本海附近为逐渐加强的东亚大槽。秋后，西太平洋副热 带高压的势力逐渐减弱并向东南撤退，9 月中旬副高脊线南撤到 20～25°N 之 间，10 月中旬脊线回到 15°N 附近，东亚大槽发展。当乌拉尔山高压建立或加 50 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 强，西西伯利亚低槽加深东移，冷空气多从新地岛或太梅尔半岛向蒙古西北堆 积，并向东南爆发，包头九原工业园区将出现寒潮、强降温、霜冻、冷雨、湿 雪等天气过程。且随季节进程推进，进入到冬季，冷空气活动频次不断增多， 强度不断增强。秋季在大气环流上主要表现为副高南撤，日本海附近的东亚大 槽开始建立并加深，极地冷空气加强南下，包头市受西北气流控制，包头九原 工业园区温度逐步降低，降水趋于减少。 平均海平面气压场上（图 4.1-6） ，地面气压逐渐增强，蒙古高压在蒙古和 新疆北部交界处形成，中心值为 1022.5hPa，包头九原工业园区为 1020.0hPa 左右的气压。秋季东亚大陆处于夏季的热低压系统向冬季的冷高压系统转换的 过渡期，冷空气活动次数增加，大风、降温次数增多，降水减少，降水量占全 年 23.2%。 总结：秋季是包头市最短的季节，此时副高南撤，冷空气势力加强，东亚 大槽建立。500hPa 平均图上为振幅较小的“两脊两槽”型，包头九原工业园区处 于西北偏西气流中，受西风槽影响。地面为加强的蒙古高压控制，乌拉尔山高 压建立或加强东移，冷空气爆发，包头九原工业园区多发生寒潮、强降温、霜 冻、冷雨、湿雪等天气。 图4.1-5 1991-2020年秋季9-11月500hPa北半球欧亚平均位势高度场 51 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图4.1-6 1991-2020年秋季9-11月北半球欧亚平均海平面气压场 4.1.4 冬季环流特征 通过分析 1991 至 2020 年欧洲中心的 ERA-5 再分析资料可以发现，冬季 （12-2 月）500hPa 平均高度场（图 4.1-7），欧亚上空为“两槽一脊”型，环流经 向度较秋季明显增大。乌拉尔山附近为弱槽，贝加尔湖附近为高脊，亚洲东岸 的日本海附近为东亚大槽，包头九原工业园区受贝加尔湖高脊前西北气流控 制，气温逐步降低。季节内，当乌拉尔山有阻塞高脊形成或发展，冷空气沿脊 自西北向东南的锋区入侵内蒙古；当乌拉尔山阻高在巴尔喀什湖以东形成横槽 或切断低压携带小股冷空气影响内蒙古，形成降雪天气；当横槽转竖时，形成 寒潮天气。 平均海平面气压图上（图 4.1-8），西伯利亚南部-蒙古西部中心值为 1035hPa 的强大的蒙古高压中心，稳定的控制欧亚大陆。包头九原工业园区在 1027.5-1030.0hPa 区域内，受稳定冬季风的影响，盛行西北风或北风，有利于 西伯利亚冷空气的东南移动，可形成包头九原工业园区寒潮、降雪、大风、沙 尘天气，因此成为全年最寒冷的季节，降水最少仅为全年的 2.76%。 总结：槽脊位相与夏季基本相反，欧亚上空为“两槽一脊”型，环流经向度 大，包头九原工业园区为贝加尔湖脊前、东亚大槽后西北气流控制，地面处于 52 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 一年中最强而且稳定的蒙古强冷高压中，气温较低。当乌拉尔山高压脊发展、 低槽东移和横槽转竖引发长波系统调整，蒙古高压和东亚大槽变化时，易出现 寒潮、强降温、降雪、大风、沙尘等天气。 图4.1-7 图4.1-8 1991-2020年冬季12-2月500hPa北半球欧亚平均位势高度场 1991-2020年冬季12-2月北半球欧亚平均海平面气压场 4.2 主要天气系统 4.2.1 蒙古气旋 53 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 蒙古气旋是指在蒙古国产生且有地面冷、暖锋的锋面气旋。蒙古气旋形成 地区为 43～50°N，90～120°E，具有很强的斜压性，一般有一条或一条以上的 闭合等压线。蒙古气旋是东亚出现频率最高、影响范围最大、产生的天气种类 最多的气旋，对内蒙古、我国北方以及西太平洋地区都具有重要的影响。蒙古 气旋一年四季均可出现，但以冬半年最多，造成的危害也最为严重。 4.2.2 蒙古冷高压 冬半年（10 月～翌年 5 月）东亚中高纬度经常维持着一个高压带，而冷性 高压（具有两条以上闭合等压线，高空配合有冷槽或锋区者）以蒙古地区为最 多，习惯上称为蒙古冷高压。 4.2.3 乌拉尔山高压脊 在 500hPa 图上，高压脊进入 50～70°N，50～70°E 范围内，而且高压脊的 特征符合下列条件之一者，定义为乌拉尔山高压脊。而乌拉尔山地区多容易形 成阻塞高压。 4.2.4 西风带波动 中高纬度的平均经向环流很弱，平均水平环流在对流层盛行西风称为西风 带。西风带弯弯曲曲围绕着极涡沿纬圈运行，平均而言，西风带中冬季有三个 槽脊，夏季则变为四个槽脊，这种波状流型称为西风带波动。而沿 35～50°N 纬度带上，经河西走廊东移的西风带短波槽。 4.2.5 东亚大槽 东亚大槽是北半球中高纬度对流层西风带内的低压槽，因常位于亚洲大陆 东岸及其附近的海上而得名。东亚大槽系大陆的热力作用和青藏高原地形的动 力作用所致。冬季东亚大槽位于大陆东岸，槽线一般稳定在 120～130E；夏季， 槽线离开大陆移到海上。就年平均而言，东亚大槽是一个稳定且强度较强的西 风大槽，属于行星尺度天气系统。 54 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 4.2.6 暖湿切变 生成或移入沿 33～43°N，100～115°E 地区，位于西太平洋副热带高压西部 （或西北部）边缘，由偏南风（西南风、南风）与偏东风（东北风、东风、东 南风）构成的风场切变线。在高度场上则表现为副高脊边缘向东凹入的槽。 4.2.7 副热带高压 在南北半球的副热带地区，存在着很多，副热带高压带，由于海陆的影响， 常断裂成若干个高压单体，这些单体统称为副热带高压。这里所说的西太平洋 副热带高压是指在北半球出现在西北太平洋上的高压单体，其西部的脊在夏季 可伸入我国大陆。 4.2.8 极涡 冬季极夜期间，强烈辐射冷却形成的大规模极寒冷的空气团，在地面图上 表现为浅薄的冷高压，由于海陆热力性质差异巨大，冬季这个浅薄的冷高压与 西伯利亚和加拿大的冷高压连成一个系统，伴随高度抬升，500hPa 高度场表现 为一个绕极区的气旋式涡旋，称为极涡。 4.3 气候特征 4.3.1 气压 气压是作用在单位面积上的大气压力。气压变化与风、天气好坏密切相关， 是重要的气象因子。空气温度的变化是引起气压变化的一个很重要的原因，当 空气冷却时，空气收缩，密度增大，单位面积上承受的空气柱重量增加，气压 也就升高，因此，冷空气来临，总是伴随气压的升高，暖空气来临伴随气压的 降低。包头气象站近年来于 2013 年迁站，迁站前后观测环境发生较大变化， 气压的差异较大，因此对包头气象站气压的年际变化需进行迁站前后的分段分 析。 4.3.1.1 年际变化 55 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 （1）平均气压 由图 4.3-1 可知，迁站前包头气象站（1992～2012 年）年平均气压为 895.7hPa，年平均最高和最低气压分别为 898.0hPa、893.0hPa。年平均气压在 894.9hpa（2012 年）～896.3hPa（1993 年）之间，年平均最高气压在 897.2hpa （2012 年）～898.5hpa（1993 年）之间，年平均最低气压在 892.0hpa（2010 年）～893.6hpa（1993、1997、2003 年）之间。包头气象站（1992～2012 年） 年平均气压、年最高气压、年最低气压有下降趋势。 包头气象站(2013～2021) 年平均气压 902.1hPa，年平均最高和最低气压分 别为 904.4hPa、899.2hPa。年平均气压在 901.2hpa（2013 年）～902.5hPa（1997、 2020 年）之间，年平均最高气压在 903.7hpa（2013 年）～904.9hpa（1997 年） 之间，年平均最低气压在 898.2hpa（2013 年）～899.7hpa（2017、2020 年） 之间。包头气象站(2013～2021)的年平均气压、年最高气压、年最低气压略有 上升趋势。 图0-1 1992～2021年包头气象站平均气压、平均最高、平均最低气压年际变化 （2）极端气压 由图 4.3-2、4.3-3 可知，包头气象站自 1980 年开始有极端气压的资料， 1980～2021 年的极端最高气压出现在 2016 年 1 月 24 日，为 927.4hPa；极端最 56 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 低气压出现在 1996 年 3 月 15 日，为 874.0hPa。迁站前（1980～2012 年）的极 端最高气压出现在 1981 年 12 月 1 日，为 921.8hPa；极端最低气压出现在 1996 年 3 月 15 日，为 874.0hPa。迁站后（2013～2021 年）的极端最高气压出现在 2016 年 1 月 24 日，为 927.4hPa；极端最低气压出现在 2013 年 4 月 15 日为 882.8hPa。 0-2 1980～2021年包头气象站极端最高气压年际变化 图0-3 1980～2021年包头气象站极端最低气压年际变化 4.3.1.2 月际变化 （1）平均气压 57 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 包头气象站（1992～2021 年）的平均气压月际变化在 889.6hPa（7 月）～ 904.5hPa（12 月）之间,呈“U”型变化特征。平均最高气压月际变化在 891.2hPa （7 月）～907.3hPa（12 月）之间；平均最低气压月际变化 887.5hPa（7 月）～ 901.8hPa（12 月）之间；整体看来，一年之中，冬季气压较高，夏季气压较低， 春、秋季气压近似。 表4.3-1 1992～2021年包头气象站各月平均气压、平均最高气压、 平均最低气压统计表（单位：hPa） 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年 平均 903.7 901.2 898.5 895.6 893.2 890.2 889.6 893.0 897.8 901.9 902.7 904.5 897.7 包头 平均 气象 最高 站 平均 最低 906.3 903.8 901.3 898.2 895.5 892.0 891.2 894.5 899.6 904.1 905.3 907.3 899.9 901.1 898.2 895.2 892 889.9 887.6 887.5 890.9 895.4 899.3 899.9 901.8 894.9 平均最高气压和平均最低气压的月际变化特征与平均气压的月际变化特 征基本一致。气压有随季节变化的特性，冬季一般受冷高压或冷高压前伸的高 压脊控制，气压较高。而夏季往往受到气旋性天气系统的影响，气压常出现低 值。如果某地区的气压低，周围地区的空气就在水平方向上向该地区流入，结 果使该地区的空气上升，上升的空气因所受的压强减小而膨胀，温度降低，空 气中的水汽凝结，所以低气压中心地区常常是阴雨天。 图0-4 1992～2021年包头气象站平均气压、平均最高、平均最低气压月际变化 （2）极端气压 58 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 由表 4.3-2 可知，包头气象站自 1980 年开始有极端最高、最低气压的资料。 各月极端最高气压值在 902.3～927.4hPa 之间，最大值 927.4hPa 出现在 2016 年 1 月 24 日；各月极端最低气压值在 874.0～885.4hPa 之间，最小值 874.0hPa, 出现在 1996 年 3 月 15 日。气压的月际变化特征是冬季高，夏季低。 表4.3-2 1980～2021年包头气象站各月极端气压（hPa） 月份 包头 气象 站 极端 最高 极端 最低 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年极值 927.4 921.5 918.5 917.3 911.1 903.7 902.3 908.3 913.7 923.4 923.6 926.3 927.4 882.1 875.3 874 874.4 875.7 876.4 878.6 880.8 883.5 885.4 884.3 882.6 874.0 4.3.1.3 日变化 从图 4.3-5 中可知，包头气象站近 10 年（2012～2021 年）平均气压的日变 化曲线，地面气压呈“W”型日变化特征，气压从 5 时开始逐渐升高，到 10 时达 到峰值 902.6hPa；之后开始下降，最低值出现在 17 时，为 899.9hPa；之后又 开始缓慢升高，在 23 时达到次高值 901.7hPa，随后开始下降，直至 4 时。 图4.3-4 2012～2021年包头气象站平均气压日变化 4.3.2 气温 气温是表示空气冷热程度的物理量，表征了大气的热力状况，指在野外空 气流通、不受太阳直射下测得的空气温度（一般在百叶箱内测测定）。最高气 温是一日内气温的最高值，一般出现在 14～15 时；最低气温是一日内气温的 59 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 最低值，一般出现日出前。 4.3.2.1 年际变化 （1）平均气温 从图 4.3-6 中可知，平均气温是指某一段时间内，各次观测气温的算术平 均值。包头气象站（1992～2021 年）累年平均气温、平均最高气温及平均最低 气温分别为 8.1℃、14.9℃、2.0℃，其中平均气温年际变化在 7.0℃（1993 年、 1996 年）～9.1℃（1998 年）之间，平均最高气温年际变化在 13.7℃（2003 年）～ 16.1℃（1999 年）之间，平均最低气温年际变化在 0.9℃（1993 年、1996 年）～ 2.9℃（2002 年）之间。平均、平均最高气温年际变化均有上升趋势，平均最 低气温年际变化有下降趋势。 图4.3-6 1992～2021年包头气象站平均气温、平均最高、平均最低气温年际变化 （2）极端气温 极端气温也叫绝对气温。它是指历年中给定时段（如某月、日、年）内所 出现的气温极端值。从图 4.3-7 中可知，包头气象站自建站（1954 年）开始有 完整极端高温、极端低温的资料，1954～2021 年的极端最高气温年际变化在 33.2℃（1959 年、1984 年、1988 年）～40.4℃（2005 年）之间。年极端最高 气温在 37.0℃，38.0℃，39.0℃，40.0℃以上的年份分别有 16 年、6 年、3 年、 60 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 2 年。40.0℃以上分别为 2010 年、2005 年。极端最低气温略有下降的趋势 图4.3-7 1954～2021年包头气象站极端最高气温年际变化 从图 4.3-8 可知，包头气象站 1954～2021 年的极端最低气温年际变化在 -31.4℃（1971 年）～-19.2℃（2007 年）之间。近 10 年的极端最低气温年际变 化在-26.6℃～-20.9℃之间。年极端最低气温在-25.0℃、-30.0℃以下的年份分别 有 31 年、3 年。-30.0℃以下分别为 1955 年、1969 年、1971 年。极端最低气温 有上升的趋势。 图4.3-8 1954～2021年包头气象站极端最低气温年际变化 4.3.2.2 月际变化 （1）平均气温 61 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 从表 4.3-3 可知包头气象站（1992～2021 年）平均气温、平均最高气温、 平均最低气温月际变化分别在-10.6～24.0℃、-3.7～30.2℃、-16.1～18.2℃之间， 最高值均出现在 7 月，最低值均出现在 1 月。 表4.3-3 1992～2021年包头气象站各月平均气温、平均最高气温、 平均最低气温统计表（单位：℃） 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年 -5.4 2.3 10.8 17.3 22.2 24.0 21.6 16.0 8.0 -0.9 -8.6 8.1 1.9 9.5 18.2 24.4 28.9 30.2 27.8 22.9 15.5 5.8 -2.1 14.9 -16.1 -11.4 -4.1 3.5 9.7 15.2 18.2 16.1 10.1 2.0 -6.1 -13.7 2.0 平均 -10.6 包头 平均 气象 最高 站 平均 最低 -3.7 图4.3-9 1992～2021年包头气象站平均气温、平均最高、平均最低气温月际变化 （2）极端气温 由表 4.3-4 可知，包头气象站建站至今（1954～2021 年）的极端最高气温 值月际变化在 9.4～40.4℃之间，最大值 40.4℃出现在 2005 年 6 月 22 日；极端 最低气温值月际变化在-31.4～9.8℃之间，最小值-31.4℃出现在 1971 年 1 月 27 日。 62 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 表4.3-4 1954～2021年包头气象站各月极端气温（℃） 月份 包头 气象 站 极端 最高 极端 最低 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年极值 9.4 17.2 23.9 34.4 35.9 40.4 40.1 37.8 35.0 28.3 21.3 10.1 40.4 -31.4 -28.8 -21.5 -12.0 -3.9 3.2 9.8 4.9 -4.2 -11.8 -21.9 -29.0 -31.4 4.3.2.3 日变化 近 10 年（2012～2021 年）包头气象站小时平均气温呈“一谷一峰”型变 化。每天 6 时为一天气温的最低值，为 3.0℃；6 时开始，气温逐渐升高，到 15、16 时达到峰值 14.1℃；之后开始下降，直至次日 6 时。 图4.3-10 2012～2021年包头气象站平均气温日变化 4.3.3 降水 降水是一种大气中的水汽凝结后以液态水或固态水降落到地面的现象。按 物理特征的不同分为液态、固态和混合态降水。降水量是指某一时段内的未经 蒸发、渗透、流失的降水，在水平面上积累的垂直深度。降水强度（降水率） 是指单位时间的降水量。降水在空间分布上的不均匀与时间变化上的不稳定性 是引起洪、涝、旱灾的直接原因。 4.3.3.1 年际变化 1992～2021 年包头气象站累年平均降水量为 312.1mm，从图 4.3-11 可知， 63 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 降水量年际波动明显，降水量年际变化在 161.2mm（2000 年）～465.2mm（2003 年）之间。 图4.3-11 1992～2021年包头气象站降水量年际变化 4.3.3.2 月际变化 1992～2021 年包头气象站各月降水量在 1.8mm（1 月）～80.2mm（8 月） 之间变化，季节变化特征明显，冬季（12～2 月）平均降水量在四季之中最少， 各月在 1.8～4.3mm 之间，占全年降水量的 2.8%；春季（3～5 月）各月在 6.8～ 23.6mm 之间，占全年降水量的 13.5%；夏季（6～8 月）各月在 37.5～80.2mm 之间，占全年降水量的 60.7%；秋季（9～11 月）各月在 6.4～49.1mm 之间， 占全年降水量的 23.2%。 64 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图4.3-12 1992～2021年包头气象站降水量月际变化 4.3.3.3 降水日数 1992～2021 年包头气象站年平均降水日数为 57.5 天，由图 4.3-13 可知， 降水日数在 39 天（1999 年）～81 天（2003 年）之间，年际变化略呈上升趋势。 图0 1992～2021年包头气象站降水日数年际变化 4.3.3.2 月际变化 如图 4.3-14，包头气象站各月平均降水日数在 1.6 天（1 月、12 月）～10.0 天（7 月）之间变化。从季节分布看，冬季（12～2 月）降水日数最少，各月 在 1.6～2.1 天之间；其次是春季（3～5 月），各月在 3.0～4.8 天之间；秋季（9～ 11 月）各月在 2.3～7.7 天之间；夏季（6～8 月）各月在 7.6～10.0 天之间。 ； 图4.3-14 1992～2021年包头气象站降水日数月际变化 65 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 4.3.4 风向风速 空气运动产生的气流称之为风，是指空气相对于地球某一固定地点的运动 速率。在地面气象观测中，风是二维矢量（水平运动），用风向和风速来表示。 风向是指风吹来的方向，风速是单位时间内空气移动的水平距离。包头气象站 于 2013 年发生迁站，迁站前后风向风速的年际变化差异较大，因此对包头气 象站风向风速的年际变化需进行迁站前后的分段分析。 4.3.4.1 年际变化 （1）平均风速 平均风速是指在给定时间内瞬时风速的平均值。由图 4.3-15 可知，迁站前 （1992～2012 年）包头气象站该站平均风速为 1.7m/s，在 1.2～2.2m/s 之间变 化；迁站后（2013～2021 年）该站平均风速为 2.9m/s，在 2.8～3.1m/s 之间变 化。2013 年、2014 年、2015 年、2016 年、2018 年、2021 年的风速较大，在 2.8m/s 以上，其中 2013 年、2015 年平均风速最大，为 3.1m/s。综合迁站前后 的分段分析来看，风速年际变化呈下降趋势。 图4.3-15 1992～2021年包头气象站平均风速年际变化 （2）最大风速 最大风速是指在某个时间段内出现的最大 10 分钟平均风速值。包头气象 66 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 站自 1971 年开始，有最大风速的连续观测记录。从表 4.3-5 和图中 4.3-16 可以 看出，近 50 年（1971～2021 年）最大风速呈下降趋势，最大值为 23.3m/s （NW/N） ，出现在 1971 年 5 月 26 日、1972 年 10 月 19 日，年最大风速以春季 出现频次最多。最大风速对应的风向多在 W～N 之间，以偏西风居多。 按照 2013 年迁站前后的分段分析，包头气象站（1971～2012 年）最大风 速年际变化趋势及最大值均与 1971～2021 年相同；包头气象站（2013～2021 年）最大风速略呈下降趋势，最大值为 19.0m/s（W），出现在 2020 年 5 月 15 日，年最大风速以春季出现频次最多。最大风速对应的风向多为 W～NW、E～ ESE 之间，以偏西、东风居多。 表 4.3-5 包头气象站历年最大风速(1971～2021 年) 10min 平 年份 均最大风速 10min 平均 风向 时间（月日） 年份 （m/s） 最大风速 风向 时间（月日） （m/s） 1971 23.3 NW 0526 1998 12.7 W 0415 1972 23.3 N 1019 1999 11.3 E/SW/NNW 0901/1010/1028 1973 17.0 WSW 1114 2000 13 NNW 0514 1974 22.0 NW 0429 2001 13 WSW/W 0305/0614 1975 20.0 WSW 0412 2002 11 NNE 0629 1976 22.0 WNW 0510 2003 14.7 W 0411 1977 16.0 WSW/NW/WSW 0220/0303/0313 2004 12 WNW 0621 1978 18.0 WNW 0415 2005 9 NW 0323 1979 17.0 NNW/WNW 0430/1019 2006 8.8 WSW 0309 1980 21.0 WNW 0418 2007 7.8 NW 0717 1981 17.7 NNW 0325 2008 6.8 WSW 0528 1982 17.0 NNW 1108 2009 7.6 WSW 0423 1983 20.0 NNW 0427 2010 7.7 NW 0427 1984 18.0 WNW 1018 2011 7.4 NW 0607 1985 21.3 NW 1118 2012 6.7 NW 0402 1986 15.0 NW/NW 0409/0426 2013 15.3 NW 0416 1987 15.7 W 0515 2014 16.7 NW 0527 1988 15.7 N 0430 2015 14.9 ESE 0401 1989 13.3 NW 0329 2016 14.0 ESE 0817 1990 17.0 WSW 0313 2017 16.3 ESE 0501/0505 1991 14 NW/N 0514/0727 2018 12.6 NW 0405 1992 14 WSW 0422 2019 15.1 W 0512 67 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 1993 13.3 N 0409 2020 19.0 W 0515 1994 14 N 0804 2021 16.1 E 0715 1995 11.3 N 0610 1996 11 NNW/SSE 0229/0427 1997 12.3 N 1115 图4.3-16 1971～2021年包头气象站最大风速年际变化 （3）极大风速 极大风速是在某个时间段内出现的最大瞬时风速值。包头气象站自 2005 年开始，有极大风速的观测。从表 4.3-6 和图 4.3-17 中可以看出， 近 17 年 （2005～ 2021 年）极大风速的最大值为 29.6m/s（W） ，出现在 2020 年 5 月 15 日,次大 值为 27.5m/s（WSW），出现在 2014 年 05 月 18 日。年极大风速以 5 月出现频 次最多。极大风速对应的风向多在 W～N 间，NW 居多。 按照 2013 年迁站前后的分段分析，包头气象站（2005～2012 年）极大风 速的最大值为 18.9m/s（NW） ，出现在 2007 年 6 月 7 日,次大值为 18.7m/s （W/NW） ，出现在 2006 年 4 月 16 日、7 月 31 日。年极大风速以 6 月、7 月出 现频次最多，极大风速对应的风向多在 W～NW 间， NW 居多；2013～2021 年，极大风速的最大值为 29.6m/s（W），出现在 2020 年 5 月 15 日,次大值为 27.5m/s（WSW） ，出现在 2014 年 5 月 18 日。年极大风速以 5 月出现频次最多， 极大风速对应的风向多在 W～N 间。 68 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 表4.3-6 包头气象站历年极大风速(2005～2021年) 年份 极大风速 （m/s） 风向 时间（月日） 年份 极大风速 （m/s） 风向 时间（月日） 2005 18.0 NW 0711 2014 27.5 WSW 0518 2006 18.7 W/NW 0416/0731 2015 23.9 NNW 0511 2007 18.9 NW 0607 2016 19.9 NNW 0331 2008 15.9 NW/NW 0529/1221 2017 23.0 ESE 0501 2009 15.6 SSE 0625 2018 19.9 WSW 0713 2010 17.3 SW 1110 2019 25.3 NW 1028 2011 18.1 WNW 0313 2020 29.6 W 0515 2012 15.9 W 0802 2021 24.4 ESE 0715 2013 24.7 N 0309 图4.3-17 2005～2021年包头气象站极大风速年际变化 4.3.4.2 月际变化 由图 4.3-18 可知，包头气象站逐月平均风速均在 1.7m/s 以上。平均风速 5 月最大，为 2.6m/s；1 月、12 月最小，为 1.7m/s。从季节上看，春季风速较大， 秋季、冬季风速较小。 69 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图4.3-18 1992～2021年包头气象站平均风速月际变化 4.3.4.3 日变化 从图 4.3-19 可知，包头气象站近 10 年（2012～2021 年）风速日变化特征 为白天风速大、夜间风速小。风速日变化在 2.1m/s（2、3、4、5、6 时）～3.8m/s （15、16 时)之间。其中 20 时～次日 9 时是全天风速相对较小的时段，10～19 时是全天风速相对较大的时段。 图4.3-19 2012～2021年包头气象站平均风速日变化 4.3.4.4 风向频率年及季节变化 由表 4.3-7、表 4.3-8、图 4.3-20 可知，迁站前（1992～2012 年）包头气 象站累年北偏西北风（区间为 NW～N）出现的频率最多，区间频率为 26.7%,其 次为东偏东东南风（区间为 E～ESE）, 区间频率为 18.2%；累年最多风向为 NW 风，风向频率为 11.2%，次多风向为 NNW，风向频率为 8.2%。其中春季以北偏 西北风（区间为 NW～N）出现频率最多，区间频率为 28.4%；夏季以东偏东南 70 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 风（区间为 E～SE）出现频率最多，区间频率为 30.1%；秋季以北偏西北风（区 间为 NW～N）出现频率最多，区间频率分别为 24.8%；冬季以北偏西北风（区 间为 NW～N）出现频率最多，区间频率分别为 33.7%； 表4.3-7 1992～2012年包头气象站各月最多、次多风向及频率(%) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 最多风向 NW NW NW NW NW NW E E E NW NW NW 风频（%） 16.3 14.6 12.0 10.7 10.8 9.8 11 13.2 10.7 10.1 13.1 14.1 次多风向 NNW NNW NNW W N E ESE ESE NW N NNW NNW 风频（%） 10.4 10.1 8.4 9.7 9.0 10.7 10.9 8.8 8.1 7.9 12.3 10.0 表4.3-8 1992～2012年包头气象站四季及年各风向频率(%) 风向 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW C 春 8.4 2.9 2.1 1.5 5.9 5.7 4.5 3.7 3.4 2.6 4.4 4.5 7.5 6.1 11.2 8.8 16.7 夏 5.7 1.9 2.2 2.5 11.1 9.8 9.2 5.1 4.5 3.2 3.9 3.1 3.5 3.2 8.1 6.2 17.0 秋 7.3 2.3 1.8 1.7 7.5 4.5 5.1 3.0 2.6 2.5 4.0 2.9 4.3 4.8 10.7 6.8 28.0 冬 7.8 2.1 1.5 1.0 3.8 3.0 2.6 2.5 2.6 2.5 3.4 2.9 5.1 5.9 15.0 10.9 27.4 年 7.3 2.3 1.9 1.7 7.1 5.8 5.3 3.6 3.3 2.7 3.9 3.3 5.1 5.0 11.2 8.2 22.3 71 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图4.3-20 1992～2012年包头气象站风向频率雷达图 由表 4.3-9、表 4.3-10、图 4.3-21 可知，迁站后（2013～2021 年）包头气 象站累年东偏东南风（区间为 E～SE）出现的频率最多，区间频率为 29.5%,其 次为西偏西南风（区间为 WSE～WNW）, 区间频率为 27.2%；累年最多风向为 ESE 风，风向频率为 14.7%，次多风向为 W，风向频率为 11.2%。其中春季以西 偏西南风（区间为 WSE～WNW）出现频率最多，区间频率为 29.2%；夏季以东 偏东南风（区间为 E～SE）出现频率最多，区间频率为 44.7%；秋季以东偏东南 风（区间为 E～SE）出现频率最多，区间频率分别为 31.7%；冬季以西偏西南风 （区间为 WSE～WNW）出现频率最多，区间频率分别为 35.5%。 表4.3-9 2013～2021年包头气象站各月最多、次多风向及频率(%) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 W W W ESE W ESE ESE ESE ESE ESE W W 风频（%） 14.7 13.7 13.0 11.9 13.2 18.7 28.6 22.1 21.9 14.6 14.1 16.8 次多风向 WSW WSW ESE W ESE E E E E E ESE WSW 风频（%） 12.4 12.2 10.2 11.3 11.6 15.9 11.2 12.4 11.2 12.0 13.4 最多风向 10.3 表4.3-10 2013～2021年包头气象站四季及年各风向频率(%) 风向 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW C 春 7.7 4.8 2.6 2.8 8.2 11.8 4.1 2.5 2.8 3.6 4.7 10.3 12.1 6.8 5.8 8.1 1.4 夏 5.2 3.9 2.7 3.6 13 23.3 8.4 3.8 2.9 3.3 4.2 6.9 5.9 3.7 3.5 4.6 1.2 秋 6.6 3.2 2.7 3.8 10.6 16.2 4.9 2.3 2.1 2.6 4.7 9.1 11.3 6.7 5.4 6 1.9 冬 7.8 3.1 2.5 4 7.3 8.2 3.4 1.8 2 2.8 5.2 12 15.1 8.4 6.7 7.5 2.2 年 6.9 3.8 2.6 3.5 9.7 14.7 5.1 2.6 2.4 3.1 4.7 9.6 11.2 6.4 5.3 6.6 1.7 72 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图 4.3-21 2013～2021 年包头气象站风向频率雷达图 4.3.5 相对湿度 相对湿度是指空气中水汽压与相同温度下饱和水汽压的百分比，是用来表 征空气中水汽含量多少或空气潮湿程度的物理量。相对湿度的最大值一般出现 在日出前后，最小值出现在下午 2 时左右。包头气象站近年来于 2013 年迁站， 迁站前后观测环境发生较大变化，相对湿度的差异较大，因此对包头气象站相 73 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 对湿度的年际变化需进行迁站前后的分段分析。 4.3.5.1 年际变化 平均相对湿度是指某一段时间内，各次观测的相对湿度的平均值。从图 4.3-22 可知，迁站前（1992～2012 年）包头气象站累年平均相对湿度为 50%， 其中年平均相对湿度最高出现在 1996 年、2003 年，为 56%；最低出现在 2005 年，为 44% 。包头气象站（1992～2012 年）平均相对湿度的年际变化总体呈 下降趋势。 迁站后（2013～2021 年）包头气象站累年平均相对湿度为 56%，其中年平 均相对湿度最高出现在 2020 年，为 59%；最低出现在 2016 年、2017 年，为 54%。包头气象站（2013～2021 年）平均相对湿度的年际变化总体呈上升趋势。 图4.3-22 1992～2021年包头气象站平均相对湿度年际变化 4.3.5.2 月际变化 由图 4.3-23 可知，包头气象站（1992～2021 年）平均相对湿度的月变化在 36%（4 月）～62%（8 月）之间。与平均气温的月际变化不同的是，平均相对 湿度的月际变化呈现出“W”型变化特征，四季平均相对湿度的变化以春季减小 趋势最显著,最高值出现在夏季的 8 月份，最低值出现在春季的 4 月份。 74 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图4.3-23 1992～2021年包头气象站平均相对湿度月际变化 4.3.5.3 日变化 由图 4.3-24 近 10 年（2012～2021 年） ，包头气象站相对湿度日变化呈“一 峰一谷”型变化。每天 6 时为一天相对湿度的最高值，为 72%；6 时开始，相对 湿度逐渐减小，到 16 时达到谷底，为 35%；之后再次开始上升，直至次日 6 时。 图4.3-24 2012～2021年包头气象站平均相对湿度日变化 4.3.6 日照 日照是一日当中太阳光直接照射的时间，在给定时间，日照时数定义为太 阳直接辐射照度达到或超过 120w/m²的各段时间的总和，单位为小时（h） ，取 一位小数。日照长短随纬度高低和季节而变化，并和云量、云的厚度以及地形 有关。 4.3.6.1 年际变化 75 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 由图 4.3-25 可知，包头气象站 （1992～2021 年）累年平均日照时数为 2854.3 小时，其中年日照最高出现在 2020 年，为 3154.6 小时；最低出现在 2003 年， 为 2576.7 小时。平均日照时数的年际变化总体呈上升趋势，年际变化波动幅度 较大，最高日照时数是最低日照时数的 1.22 倍。 图4.3-25 1992～2021年包头气象站日照年际变化 4.3.6.2 月际变化 由图 4.3-26 可知，包头气象站（1992～2021 年）日照的月际变化在 191.2 小时（12 月）～293.8 小时（5 月）之间。总体看来，月平均日照时数，全年 各月日照时数均在 191.2 小时以上，冬季明显偏小，5 月全年最高，在 293.8 小时。主要由于夏季白天时间较长，且受副热带高压控制出现晴热高温天气较 多。 图4.3-26 1992～2021年包头气象站日照月际变化 76 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 4.3.7 地面温度 地面温度是指地表面和以下不同深度处土壤温度的统称。地面温度的多少 取决于太阳辐射，是气象观测项目之一，是十分有用的气候资源。 4.3.7.1 年际变化 （1）平均地面温度 由图 4.3-27 可知，包头气象站（1992～2021 年）累年平均地面温度、平均 最高地面温度及平均最低地面温度分别为 10.7℃，31.5℃，-0.9℃,其中年平均 地面温度在 9.3℃（1996 年）～11.8℃（2017 年）之间变化，年平均最高地面 温度在 27.7℃（2003 年）～34.6℃（1999 年）之间变化，年平均最低地面温度 在-2.9℃（1993 年）～1.0℃（2014 年）之间变化。年平均、平均最高及平均最 低地面温度年际变化趋势均略有上升。 图4.3-27 1992～2021年包头气象站平均、平均最高、平均最低地面温度年际变化 （2）极端地面温度 由图 4.3-28 可知，包头气象站自 1961 年开始有极端最高地面温度，极端 最低地面温度的资料，从图 4.3-27 中可知，1961～2021 年的年极端最高地面温 度在 58.0℃（1963 年）～70.1℃（2005 年）之间变化。近年来极端最高地面温 度呈上升趋势。 77 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图4.3-28 1961 ～2021年包头气象站极端最高地面温度年际变化 从图 4.3-29 中可知，包头气象站 1961～2021 年的年极端最低地面温度在 -35.6℃（1964 年）～-20.8℃（2015 年）之间变化。近 10 年的年极端最低地面 温度在-31.3℃（2013 年）～-20.8℃（2015 年）之间，极端最低地面温度有上 升的趋势。 图4.3-29 1961～2021年包头气象站极端最低地面温度年际变化 4.3.7.2 月际变化 （1）平均地面温度 从表 4.3-11、图 4.3-30 可知，包头气象站（1992～2021 年）平均地面温度、 平均最高地面温度、平均最低地面温度月变化分别在-11.0～29.5℃、5.5～ 78 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 53.9℃、-19.6～16.7℃之间。月平均地面温度、平均最低地面温度的最高值出 现在 7 月。平均最高地面温度最高值出现在 6 月。月平均地面温度、平均最高 地面温度和平均最低地面温度的最低值均出现在 1 月。与平均地面温度和平均 最低地面温度相比，平均地面最高温度振动幅度最大，夏季与冬季地面温度差 可达到 47.0℃。 表4.3-11 1992～2021年包头气象站月平均、平均最高、平均最低地面统计表（单位：℃） 1 月份 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年 -4.6 4.2 14.7 22.9 28.3 29.5 26.2 19.0 9.4 -1.0 -9.3 10.7 15.6 27.0 39.8 48.6 53.9 52.5 47.4 39.0 28.6 14.8 5.6 31.5 -19.6 -15.0 -8.0 -0.3 6.8 12.9 16.7 14.7 8.2 -0.7 -9.0 -16.9 -0.9 平均 -11.0 包头 平均 气象 最高 站 平均 最低 5.5 图4.3-30 1992～2021年包头气象站平均、平均最高、平均最低地面温度月际变化 （2）极端地面温度 表 4.3-12 可知看出，包头气象站 1961～2021 年的各月极端最高地面温度 值在 17.4～70.1℃，最高值 70.1℃出现在 2005 年 6 月 22 日；各月极端最低地 面温度值在-35.6～7.4℃之间，最低值-35.6℃出现在 1964 年 2 月 16 日。 表4.3-12 1961～2021年包头气象站各月极端地面温度（℃） 月份 1 2 3 4 包头 极端 21.5 35.0 46.9 62.4 最高 气象 极端 站 最低 -35.5 -35.6 -25.9 -18.5 5 6 7 8 9 10 11 12 年极值 66.9 70.1 69.9 68.0 58.5 47.5 31.9 17.4 70.1 -9.2 -0.3 7.4 4.2 -6.8 -15.5 -27.6 -35.2 -35.6 79 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 4.3.7.3 日变化 图 4.3-31 可知，近 10 年（2012～2021 年）包头气象站小时平均地面温度 与气温日变化类似，均呈“单峰”型变化。每天 5、6 时为一天地面温度的最 低值，为 1.1℃；6 时开始，地面温度逐渐升高，到 14 时达到峰值 28.7℃；之 后开始下降，直至次日 5 时。平均地面温度之所以出现在午后而不是正午，是 由于太阳辐射虽在正午以后已逐渐减弱，但土壤表面吸收的太阳辐射能仍大于 其由于放射长波辐射和分子传导、蒸发等方式所支出的热量，即此时土壤表面 吸收和放出的热量差额仍为正值，所以，其温度仍继续上升，直到 13 时左右， 土壤表面的热量吸放达到平衡时，其温度才达到最高值。此后，因热量的支出 大于收入，平均地表温度才逐渐下降。 图4.3-31 2012～2021年包头气象站平均地面温度日变化 4.3.8 大气扩散能力 分析包头气象站大气稳定度、混合层高度、静稳指数分布特征，以评价 大气扩散条件。使用的资料为 1971～2010 年每日 08、14、20 时三个时次的气 象站实测气象数据。 4.3.8.1 大气稳定度 大气稳定度分类采用修订的帕斯奎尔（Pasquill）大气稳定度分级方法 80 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 进行统计。利用每日 08、14、20 时总云量、低云量、风速以及太阳高度角按 稳定度状况进行分级后，统计各稳定度类别的出现频率。这里将大气稳定度 划分为强不稳定（A）、不稳定（B）、弱不稳定（C）、中性（D）、较稳定（E） 和稳定（F）六个等级。 从包头气象站过去 40 年（1971～2010 年）大气稳定度统计表（表 4.3-11） 可知，各月以中性和稳定类天气为主，11 月～次年 1 月均无强不稳定天气出 现，8、9 月不稳定天气相对较多，为 21.09%～23.48%。从季节分布来看，均 以中性和稳定类天气为主，春、夏季中性大气稳定度出现频率最高，秋、冬 季稳定类天气出现频率最高。全年中性稳定度天气出现频率最高，占 37.91%； 稳定类天气出现频率为 30.41%；不稳定类天气占 31.68%。 表 4.3-13 1971～2010 年包头气象站月、季、年大气稳定度出现频率（%） 稳定度 时间 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 春季 夏季 秋季 冬季 年 A B C D E F 0 1.12 1.89 1.45 1.32 4.17 2.58 2.42 3.14 2.96 0 0 1.55 3.04 2.04 0.35 1.75 6.99 8.09 15.89 18.76 19.03 17.25 18.02 21.09 23.48 12.93 6.03 7.26 17.88 18.8 14.13 7.43 14.59 13.39 10.95 11.37 18.06 16.39 19.98 16.89 13.47 12.64 8.04 13.86 13.8 15.24 16.75 11.48 12.77 14.07 29.19 39.55 37.2 40.44 44.62 52.07 48.29 43.22 32.48 31.51 34.54 22.22 40.76 47.82 32.83 30.04 37.91 23.23 21.99 19.69 11.3 10.66 6.53 9.22 9.49 11.61 25 25.2 18.69 13.91 8.44 20.65 21.28 16.04 27.2 18.3 13.95 9.99 7.99 0 5 10.3 16.64 19.57 20.37 38.03 10.65 5.16 18.87 28.14 15.64 4.3.8.2 混合层高度 混合层高度表征了大气污染物在垂直方向被热力湍流稀释的范围，混合层 81 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 高度越高，越有利于大气污染物的扩散。根据环评导则提供的混合层高度的计 算公式，对该地区的混合层高度进行计算，其表达式为： 当大气稳定度为 A、 B、 C 和 D 时： ℎ = 𝑎𝑠 𝑈10 /𝑓 （4.3-1） 当大气稳定度为 E 和 F 时： ℎ = 𝑏𝑠 √𝑈10 /𝑓 （4.3-2） 𝑓 = 2𝛺𝑠𝑖𝑛𝜑 （4.3-3） 其中， h 为混合层高度（E、 F 时指近地层厚度） ，m； U10为 10m 高 度处平均风速，m/s，风速>6m/s 时取为 6m/s； as、bs 为混合层系数，当稳定 度为 A、B、C和D 类时，内蒙地区 as 分别取 0.073、0.060、0.041 和 0.019， 当稳定度为 E 和 F 类时，bs分别取1.66和 0.70；f为地转参数；Ω为地转角速 度，取值为7.29×10-5rad/s；φ为地理纬度，deg。 ̅ 为： 统计过程中，特定时段内的平均混合层高度𝐻 6 ̅ 𝑤𝑖 ℎ 𝑖 ̅ = ∑𝑖=1 𝐻 6 ∑ （4.3-4） 𝑖=1 𝑤𝑖 其中，wi 和ℎ̅𝑖 分别为选取时段内对应于第 i 种稳定度类型的出现频率和平 均混合层高度。 包头气象站月、季、年平均混合层高度如表 4.3-12 所示，各月分布中， 6 月平均混合层高度最高，为 827.6m，12 月最低，为 411.9m。四季之中，平 均混合层高度春季（767.1m）>夏季（754.3m）>秋季（566.5）>冬季（462.9m） 。 年平均混合层高度为 636.4m，在不稳定类天气、中性天气及稳定类天气条件下 的平均混合层高度分别为 1085.1m、654.5m 和 120.7m。从月、季、年不同稳定 度等级下的平均混合层高度分布来看，大气层结越稳定，混合层高度越低，越 不利于污染物扩散；大气层结越不稳定，混合层高度越高，越有利于污染物扩 82 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 散。 表 4.3-14 1971～2010 年包头气象站各稳定度等级平均混合层高度（m） 稳定度 时间 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 春季 夏季 秋季 冬季 年 A B C D E F 平均 -845.24 513.77 1142.54 1377.96 1039.21 1100.21 1059.92 1134.82 1065.9 1135.94 1537.94 544.39 520.06 1162.68 1086.36 1178.07 730.17 1087.18 1149.7 1212.22 1351.94 1311.65 1285.24 1270.25 1236.16 1210.25 1233.06 1346.57 1185.28 1135.31 1312.19 1242.4 1241.12 1161.14 1242.92 665.81 659.22 738.42 799.39 743.2 624.24 576.04 542.57 545.72 628.11 654.23 708.53 759.87 582.96 610.35 673.94 654.51 184.07 170.75 191.34 233.38 229.63 188.82 204.85 211.08 174.89 150.66 148.92 219.13 212.34 203.17 154.45 190.34 185.31 51.52 55.42 68.27 68.97 76.52 -76.64 64.44 55.73 49.4 48.17 50.23 70.58 68.42 50.8 51.71 56.05 440.96 543.04 708.96 800.24 793.36 827.6 744.06 666.95 653.92 574.8 470.46 411.89 767.12 745.33 566.46 462.92 636.37 759.24 793.94 848.84 1285.28 1160.98 740.29 777.06 760.44 --795.47 1103.79 768.86 845.24 925.1 4.3.8.3 静稳天气指数 采用张恒德等人提出的静稳天气指数计算方法，计算出包头气象站的静稳 天气指数。该指数值越大，表明大气静稳程度越高，大气污染越难以扩散。 包头气象站各稳定度等级月、季、年平均静稳指数如表 4.3-13 所示，10 月～次年 3 月静稳指数较大，在 10.1（3 月）～12.2（1 月）之间，4～9 月 静稳指数较小，在 6.4（6 月）～9.2（9 月）之间，从季节分布来看，平均静 稳指数夏季（6.8）＜春季（8.7）＜秋季（10.4）＜冬季（11.8），秋、冬季 静稳程度高，大气污染难以扩散，春、夏季静稳程度低，有利于大气污染物 的扩散。年平均静稳指数为 9.4。 表 4.3-15 1971～2010 年包头气象站各稳定度等级平均静稳指数 稳定度 时间 A B C D E F 平均 1月 —— 11.53 10.49 11.62 12.97 12.98 12.15 83 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 春季 夏季 秋季 冬季 年 10.67 10.11 8.69 7.04 6.11 5.95 6.38 7.81 9.32 —— —— 8.8 6.14 8.56 10.67 7.66 10.57 9.82 9.08 7.62 6.69 6.33 7.11 8.67 8.97 10.72 11.3 8.78 6.73 9.05 11.13 8.47 10.14 9.49 8.31 7.24 6.13 5.98 6.94 8.67 8.98 9.82 10.48 8.22 6.3 9.2 10.39 8.32 84 11.13 10.05 8.45 7.32 6.48 6.81 7.77 9.59 10.66 11.06 11.05 8.52 6.98 10.45 11.27 8.99 12.23 10.8 8.4 7.15 6.47 6.35 7.27 10.06 12.07 12.41 12.3 9.22 6.73 11.83 12.52 10.81 11.29 10.29 8.81 7.39 —— 6.25 6.95 9.14 10.98 11.33 12.97 9.1 6.72 10.57 12.63 10.91 11.24 10.13 8.57 7.34 6.43 6.49 7.35 9.18 10.68 11.26 11.95 8.68 6.76 10.38 11.79 9.38 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 5.高影响天气 5.1 沙尘天气 5.1.1 沙尘天气的气候特征 沙尘天气分为浮尘、扬沙和沙尘暴。沙尘天气主要发生在冬春季节，这 是由于冬春干旱区降水比较少，地表异常干燥松散，抗风蚀能力很弱，在有 大风刮过时，就会将大量沙尘卷入空中，形成沙尘天气。 5.1.1.1 浮尘 浮尘指当天气条件为无风或平均风速≤3.0m/s 时，尘土、细沙浮游在空 气中，使水平能见度小于 10 公里的天气现象。浮尘出现时远方物体呈土黄色， 太阳呈苍白色或淡黄色。浮尘是由于沙尘暴或扬沙天气过后，尘土、细沙在 风力较小的情况下沉降造成的。 由图 5.1-1 可见，1955～2021 年包头气象站累年平均浮尘日数为 12.0 天， 年际变化较大，1966 年、1979 年浮尘日数最多，达到 55 天，1985 年后，浮 尘日数较少，在 0～5 天之间变化，其中有 16 年没有出现浮尘天气。从月际 变化看（图 5.1-2），全年各月均有浮尘天气发生，春季较多，3～5 月分别为 2.3 天、2.8 天、2.0 天，夏季、秋季最少，7～10 月均低于 0.2 天。 图5.1-1 1955～2021年包头气象站年浮尘日数年际变化图（单位：d） 85 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图5.1-2 1955～2021年包头气象站浮尘日数月际变化图（单位：d） 5.1.1.2 扬沙 扬沙指风将地面尘沙吹起，使空气变混浊，水平能见度在 1～10 公里以 内的天气现象。出现扬沙时，能见度明显下降，天空浑浊，一片黄色。 由图 5.1-3 可见，1955～2021 年包头气象站累年平均扬沙日数为 23.8 天， 年际变化在 0 天（2003 年）～60 天（1955 年）之间，其周边的达拉特旗气象 站 1957～2021 年最大扬沙日数为 82 天（1976 年），较包头气象站偏多。扬沙 日数年际变化呈下降趋势。从月变化看（图 5.1-4），全年各月均有扬沙发生， 多发生在春季的 4 月、5 月，月平均扬沙日数均超过 4 天，8 月、9 月最少， 分别为 0.39 天、0.42 天。 图5.1-3 1955～2021年包头气象站年扬沙日数年际变化图（单位：d） 86 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图5.1-4 1955～2021年包头气象站扬沙日数月际变化图（单位：d） 5.1.1.3 沙尘暴 沙尘暴指大风扬起地面的沙尘，使空气浑浊，水平能见度小于 1 公里的 天气现象。 1955～2021 年包头气象站累年平均沙尘暴日数为 10 天，由图 5.1-5 可见， 1966 年沙尘暴日数最多，为 51 天。年日数变化呈下降趋势。1989 年后除 2001 年 14 天、2000 年 6 天外，其余年份沙尘暴日数在 0～4 天之间变化。月际变 化如图 5.1-6，全年各月均有沙尘暴发生，春季最多，3～5 月分别为 1.7 天、 2.6 天、2.1 天，8～10 月最少，平均不到 0.1 天。 图5.1-5 1955～2021年包头气象站年沙尘暴日数年际变化图（单位：d） 87 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图5.1-6 1955～2021年包头气象站平均沙尘暴日数月际变化图（单位：d） 5.1.2 沙尘天气的影响及危害 沙尘天气是我国西北地区和华北北部地区出现的强灾害性天气，其主要 有４种危害：强风、沙埋、土壤风蚀和大气污染。可造成房屋倒塌、交通受 阻或中断、火灾、人畜伤亡等，污染自然环境，破坏作物生长，给国民经济 建设和人民生命财产安全造成严重的损失和极大的危害。出现沙尘天气时， 特别是在大风天气条件下，裸露土地的泥沙等被大风卷起形成沙尘暴甚至强 沙尘暴时，易造成人畜死亡、建筑物倒塌、农业减产、交通受阻；也使空气 质量明显下降，危害人们的健康，严重影响正常的生产生活。 沙尘天气对九原新材料产业园的危害有以下几方面： （1）大风沙尘：发生大风沙尘天气时，其强风可以导致大树被连根拔起、 房屋、墙壁、轻质彩钢板等被风吹飞触碰电杆或使户外变压器受到强风拉扯 变形等严重危害。弥漫的黄沙降低通往产业园的各个道路交通的能见度，严 重影响各类原料及能源的运输。沙尘还可影响精密仪器的使用和生产。 （2）沙埋：大风中裹挟的沙砾在前进中受到阻碍不断堆积后，会造成户 外输电线路、露天设备等被压埋，严重时会导致其支撑材料发生变形甚至是 断裂，从而损坏或影响设备的使用功效。 （3）风蚀：沙尘天气易引起风蚀现象，对裸露在地表的各类管线或输电 设备造成严重危害，对于需要光滑表面牢提高绝缘效果的输电设备，例如： 88 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 绝缘子、硅胶等造成危害，最终会导致其绝缘效果下降甚至放电，电力设备 电路板大量积尘导致的绝缘下降，从而烧毁电路板；变压器、电动机等积尘 散热不畅导致过热甚至烧毁；电气设备开关粘连、接触不良；电器柜、控制 屏等受外力打击损坏，等等。 （4）污染环境：沙尘天气使空气质量下降，影响人们健康及生产生活的 环境，尤其九原新材料产业园还包括煤化工、稀土及深加工产业，当人暴露 于沙尘天气中时，含有各种有毒化学物质、病菌等的尘土颗粒透过层层防护 进入到口、鼻、眼、耳中，如若得不到及时清理将对这些器官造成损害或病 菌以这些器官为侵入点，引发各种疾病。沙尘天气可造成水源的污染，沙尘 随风漂浮一定时间后就会降落，因为沙尘中含有一些有害物质，落到水中影 响水质，从而影响整个九原新材料产业园各类用水。 5.1.3 沙尘天气防御建议 5.1.3.1 设计阶段 九原新材料产业园在建设过程中要做好绿化，保护九原新材料产业园内 的天然植被，九原新材料产业园周边一定范围内的植被也需要做好防护，防 止水土流失及沙化，增加地表植被覆盖。根据当地气候特点，掌握风沙运动 规律和工程建设条件，对九原新材料产业园进行合理规划设计，因地制宜， 植树种草，固结泥沙，减轻沙尘天气影响，防患于未然。 5.1.3.2 建设阶段 （1）在沙尘天气条件下，空气质量明显下降，能见度低造成目视困难， 再加上大风的影响，极易造成安全事故。因此，建议春季施工时，密切关注 当地气象局发布的沙尘暴预警，提前做好应急预案，避免在沙尘天气下开展 户外施工。 （2）沙尘暴过后对所有设备设施和临建设施、工程设施进行全面检查， 对沙尘大风造成的损害及时安排修复，没有安全隐患时才可恢复施工作业。 89 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 5.1.3.3运行阶段 （1）九原新材料产业园内需要防尘的区域，可采取通风防尘、湿式作业、 喷雾洒水等方式做好防尘工作，以保证作业安全。尽可能采取半封闭罩、隔 离室等设备来隔绝沙尘，从而保证精密仪器生产和使用。 （2）出现沙尘天气时，九原新材料产业园工作人员出门要做好防护措施， 如驾车外出，减速慢行，避免靠近大货车驾驶。 （3）虽然沙尘天气少，但在生产生活中同样需要关注天气预报，特别是 在春季要及时获得沙尘天气的预报或警报信息，及时对各类露天设备进行维 护，同时对沙尘引发的低能见度天气进行九原新材料产业园内交通疏导与管 制。 5.2 雷电 5.2.1 雷电的气候特征 5.2.1.1 雷暴 “雷暴”是指伴有雷击和闪电的局地对流性天气，而“雷电”则是发生 在“雷暴”过程中的一种天气现象。雷暴的持续时间一般较短，单个雷暴的 生命史一般不超过 2 小时。强烈雷暴的发生，常伴随大风、大雨或冰雹等强 对流天气出现。据相关数据记载，全世界每年因雷击造成的经济损失达 10 亿 美元以上，人员伤亡也相当严重，我国平均每年因雷击伤亡人数达 3000 人左 右。在降水集中期雷电天气较为活跃，常给建筑物、供电设施、电子电器设 施及人畜的生命安全造成极大的危害。 90 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图5.2-1 1955～2013年包头气象站年雷暴日数年际变化图（单位：d） 统计包头气象站 1955～2013 年的地面观测资料（2013 年后没有雷暴观测 记录），由图 5.2-1 可见，累年平均雷暴日数为 30.4 天，年雷暴日数在 15 天 （2010 年）～48 天（1958 年）之间变化，其周边的固阳气象站 1956～2013 年 最大沙尘暴日数为 50 天（1964 年），较包头气象站偏多。年日数变化呈减少 趋势，下降速率为 2.48d/10a。由图 5.2-2 可见，雷暴主要发生在 5～9 月， 占全年总发生日数的 94.41%，7 月是雷暴高发时段，占全年雷暴发生的 28.62%， 平均日数为 8.7 天，11 月～次年 3 月受冷高压控制，没有强对流天气出现， 因此没有雷暴发生。 图5.2-2 1955～2013年包头气象站平均雷暴日数月际变化图（单位：d） 5.2.1.2 闪电 统计包头气象站 1955～2013 年的地面观测资料（2013 年后没有闪电观测 91 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 记录），由图 5.2-3 可见，1955～2013 年包头气象站累年平均闪电日数为 7.6 天，年际变化在 0 天（1993 年、1999 年、2001 年、2004 年、2006 年、2009 年、2010 年、2011 年、2012 年、2013 年)～30 天（1955 年）之间。闪电日 数以 4.01d/10a 的速率减少。由图 5.2-4 可见，闪电在 4～10 月均有发生， 主要发生在 6～9 月，6～9 月闪电发生日数占全年闪电日数的 89.47%。峰值 出现在强对流天气最多的 7、8 月份，分别为 2.4 天、2.1 天，7、8 月闪电发 生日数占全年的 59.21%。与雷暴分布特征相对应，11 月～次年 3 月没有闪电 发生。 图5.2-3 1955～2013年包头气象站年闪电日数年际变化图（单位：d） 图5.2-4 1955～2013年包头气象站平均闪电日数逐月变化图（单位：d） 5.2.1.3 地闪 92 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 九原新材料产业园周边地闪发生月际分布如图 5.2-5，九原新材料产业园 15km 范围内雷电活动主要发生在 7～8 月，月发生闪电次数频次均值为 263 次， 其中 8 月雷电活动最频繁，共发生闪电 407 次，占全年总频次的 65.33%。 2017 年 8 月 29 日～2020 年 10 月 10 日九原新材料产业园附近共发生闪 电 623 次，其中正闪 126 次，占 20.22%；负闪 497 次，占 79.78%。最大正地 闪出现在 2017 年 9 月 25 日 4 时 17 分 26 秒，闪电电流强度为 204.0kA；最大 负地闪出现在 2017 年 8 月 29 日 22 时 50 份 56 秒，闪电电流强度为-528.9kA。 2017 年 8 月 29 日～2020 年 10 月 10 日九原新材料产业园周边地闪发生 时段分布如图 5.2-6，闪电发生在全天各个时段，上午和午夜是闪电发生频次 最低的时段，午后和后半夜闪电发生频次较高。 图5.2-5 九原新材料产业园周边地闪频次月际变化图（单位：次） 图5.2-6 九原新材料产业周边地闪频次小时分布图（单位：次） 93 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 5.2.2 雷电的影响及危害 雷电是一种发生在大气中的声、光、电的物理放电现象，在短时间内能 释放出大量的电荷并产生很强的冲击电压和很高的电弧温度。常见的云对地 放电，在它的通道两端电位差可达上万伏，雷电流所到之处会引起强烈的电 磁、热能和机械效应，常常会造成雷电灾害，它可导致整个建筑物（其构成 部分及内部装置）和公共设施受到损害，同时也可以使设备发生故障和人员 生命安全，这些损害及故障甚至可能会影响建筑物周围及其附近区域。 雷击建筑物可以导致建筑物及存放物损坏，导致相关电气和电子系统故 障，导致建筑物内部或其附近的人畜受到伤害，建筑物物理损毁和设备故障 的后果可能殃及建筑物四周的物体和环境。雷击建筑物邻近区域或服务设施 及服务设施邻近区域可导致相关电气和电子系统故障和损坏，还可能扩展到 与设施相连的内部系统。这是由相连系统中的电阻和电感在雷击电流作用下 形成的过压导致的。 雷电对建筑物的破坏作用主要有以下几种：一是直接击在建筑物或物体 上，由于高温而引起建筑物、物体的燃烧和爆炸。在雷电流通道上，物体水 分受热汽化膨胀，产生强大的机械力而使建筑物结构遭受到破坏；二是由于 电磁场变化梯度大而产生强大的交变磁场，使得周围的金属构件产生感应电 流，从而构成火灾危险；三是闪电闪击到架空输电线路或金属管道上时，高 压电流沿架空线路或金属管道侵入室内，造成人身伤亡或设备损坏。 5.2.3 雷电的防御措施 5.2.3.1 设计阶段 （1）园区雷电强度不建议将对雷电敏感度较高的企业设置在地闪密度和 雷电强度较大区域。根据闪电定位系统监测到的数据显示九原新材料产业园在 设计防雷装置时，建议取3.3.117次/km2为设计依据。 （2）所有新建建（构）筑物、户外生产设置、设备均应按照《建筑物防 94 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 雷设计规范》 （GB 50057—2010）和《石油化工装置防雷设计规范》（GB 50650 —2011）的要求，在雷电强度及地闪密度高值区，加强防护装置的规划设计安 装，并适当提高防护等级，按要求设置直击雷和雷击电磁脉冲防护措施，在园 区中部的新型化工及高分子材料产业区和超纯铁素体不锈钢新材料产业区、西 部的新型化工及高分子材料产业区、东部的新材料及稀土产业区和系能源及转 杯制造产业区，应重点考虑直击雷防护和电子电气系统的防闪电电涌侵入措 施。 （3）九原工业园区域雷击风险等级属于中等风险，产生雷击灾害事故的 可能性较大。工业园内的企业生产设施按照 GB 50057-2010 中的规定应按三类 防雷建筑物设计，部分易燃易爆场所防雷设计应按照二类设计。 （4）九原新材料产业园低压配电系统及信号系统应按照《建筑物防雷设 计规范》GB 50057-2010和《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343-2014 安装 SPD，抑制雷电过电压。安装和选择各级 SPD 应实现能量配合、逐级限压 的目的，并在防雷区分界处作等电位连接。 （5）按照国家相关法律法规的要求，九原新材料产业园内下列建设工程、 场所和大型项目的雷电防护装置应当由气象主管机构进行设计审核和竣工验 收：（一）油库、气库、弹药库、化学品仓库和烟花爆竹、石化等易燃易爆建 设工程和场所；（二）矿区、旅游景点或者投入使用的建（构）筑物、设施等 需要单独安装雷电防护装置的场所。 5.2.3.2 建设阶段 （1）该园区所在地6～9月为雷电高发期，建议合理安排工期，各类灵敏 设备安装、调试，应尽可能合理安排考虑。午后及夜间雷电活动较为频繁，建 议参考现场天气情况安排施工，将潜在的雷击危害降至最低。 （2）雷电天气前后，需对安全防护设施和现场施工用电进行全面检查。 加强施工现场易燃易爆物品的管理，避免雷击引发的火灾。雷电天气必须停止 高空作业。 95 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 （3）施工现场办公板房、宿舍板房等应有直击雷防护设施，防雷接地电 阻应不大于10Ω。设于施工现场的交流电源工作接地、各类施工机械电气保护 接地、防雷接地宜共用接地装置，接地电阻应不大于4Ω，可利用基础接地装 置作为此共用接地装置。 （4）大型钢模板和设备就位后应及时与预留的接地端子等电位连接，施 工现场临时用电主干线应采用屏蔽电缆，屏蔽层两端应做等电位连接和接地处 理。 （5）确保施工人员宿舍、食堂、厕所、淋浴间等临时设施防雷装置符合 标准，室外用电设备和电箱要做好防雨淋措施。 5.2.3.3 运行阶段 （1）防雷装置应按《建筑物防雷装置检测技术规范》(GB/T21431-2015) 的要求，由具有检测资质的机构每年检测一次，易燃易爆场所每半年检测一次。 （2）加强九原新材料产业园人员的防雷安全知识培训，提高防雷减灾意 识，建立雷击事故处理应急预案。 （3）防雷装置的维护应符合下列要求： ①检查接闪杆、接闪带（网、线） 、杆塔和引下线的腐蚀情况及机械损伤、 松动等，若有损伤，应及时修复，特别是在断接卡或接地测试点处，应进行电 气连续性测量； ②测试接地装置的接地电阻值，若测试值大于规定值，应检查接地装置和 土壤条件，找出变化原因，采取有效的整改措施； ③检测内部防雷装置和设备（金属外壳、机架）等电位连接的电气连续性， 若发现连接处松动或断路，应及时修复； ④检查各类电涌保护器的运行情况，若发现接触不良、漏电、发热、积尘 过多等，应及时处理。 5.3 大风 5.3.1 大风的气候特征 96 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 大风是指瞬时风速达到或超过 17.2m/s（目测风力达到或超过 8 级）的风。 1955～2021 年包头气象站年平均大风日数为 24.9 天，由图 5.3-1 可见，历年 大风日数在 0 天（2004 年、2008 年、2009 年、2012 年）～79 天（1969 年） 之间变化，其中有 50 年出现 10 天以上大风天气，年日数变化呈减少趋势，下 降速率 7.81d/10a。 图0-1 1955～2021年包头气象站年大风日数年际变化图（单位：d） 由图 5.3-2 可见，大风天气全年各月均有发生，其中 3 月～6 月相对较多， 月平均大风日数均大于 2 天，1 月风速最小，月平均大风日数仅为 0.8 天，其 他月份月平均日数在 1～1.8 天之间。 图0-2 1955～2021年包头气象站平均大风日数月际变化图（单位：d） 5.3.2 大风的影响及危害 97 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 （1）大风可使九原新材料产业园内建筑物受损或倒塌，大风吹倒广告牌、 各类危旧房、工棚、临时建筑、围墙、建筑施工中的吊机、电梯、脚手架等， 造成财产损失和人员伤亡。 （2）大风天气对九原新材料产业园内供电系统也有很大的影响：大风卷 起的杂物落到电气设备上造成短路接地；大风引起导线的摆动，引起放电，造 成弧光接地或短路；大风吹进控制室，保护柜等造成杂物短路，引起保护误动； 大风引起外部输电线路倒杆，造成短路、接地、开关误跳等，引发停电事故。 （3）大风天气还会影响室外生产活动，比如增加高空作业和露天动火的 危险性；同时，在建筑密集区，风速通道较小，当风进入夹在成排高层建筑之 间的区域时，由于狭管效应，使局地风速增大，影响行人、车辆通行，严重时 甚至导致车辆失控。 5.3.3 大风的防御措施 5.3.3.1 设计阶段 要适当提高产业园内各类建筑、设施和车辆的防风抗风能力标准，考虑风 要素局地性强，建议九原新材料产业园区内各类建筑物尤其是高耸建筑物，在 本报告计算的50年一遇最大风速的基础上，进行适当调整，加强大风灾害防御 能力，尽可能降低大风引发灾害的可能。 5.3.3.2 建设阶段 施工现场的材料应固牢，防止被大风刮倒。塔吊、高大模板、施工升降机 等危险源需加固和重点防范，严格落实安管人员定时检查巡查制度，遇有六级 及以上强风时，不得进行露天攀登与悬空高处作业，如风力达到四级及以上时， 不得进行塔吊顶升、安装、拆卸作业，作业时如突然遇到风力加大，必须立即 停止作业。同时，为减小狭管效应带来的影响，在建设高层建筑阶段，应做好 抗风安全措施，以防人员伤亡。 5.3.3.3 运行阶段 （1）建立各级防风责任制，加强对九原新材料产业园域内建筑物和设施 98 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 的防风安全隐患排查，及时对易被风吹动的各类设施、搭建物等进行加固或者 拆除。在大风过后，应该检查支架、脚手架、起重设备、临时用电工程和临时 房屋等设施的基础，及时设置警戒隔离措施，避免高处坠物伤人。落地式高压 线要及时进行加固。 （2）九原新材料产业园所在区域气候干燥，尤其在春秋两季要加强防火 措施，大风天气是要严谨露天动火，及时清理易燃物品，以防引发火灾。 （3）工作人员在室外活动时，走路时不要在广告牌、临时搭设的建筑物 等下面逗留，防止坠物砸伤；开车时谨慎驾驶，尤其在大风引起沙尘天气导致 能见度偏低时，要密切注意行人，并且尽量与其他车辆保持较远的距离。 （4）密切关注气象部门发布的气象灾害预警信息，尤其是局地短时狂风 （龙卷风）等，做到提前防范，确保人员的人身安全。 5.4 雾 5.4.1 雾的气候特征 包头气象站（1955～2021年）累年平均雾日数为5.6天，由图5.4-1可见， 近67年中有59年均有雾出现，近30年（1991～2020年）年雾日数平均为6.3天， 2020 年大 雾天 气达到 37天 ，雾 日数的 年际 变化 呈增多 趋势 ，上 升速率 为 0.61d/10a。由图5.4-2可见，雾在全年各月均有发生，雾日数月变化在0.1天 （5月、6月）～1天（1月）之间。 图5.4-1 1955～2021年包头气象站年雾日数年际变化图（单位：d） 99 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图5.4-2 1955～2021年包头气象站平均雾日数月际变化（单位：d） 5.4.2 雾的影响与危害 雾天气可导致能见度降低，影响各类原料及能源的运输。还会对抵抗力较 弱人群健康造成影响。 5.4.3 雾的防御建议 5.4.3.1 建设阶段 雾天气出现时要停止起重作业、高空作业等危险性较大的施工，运输建筑 材料的车辆车速必须降低到 40 公里每小时，规避雾天气下可能造成的安全事 故。 5.4.3.2 运行阶段 （1）雾可对输电线路和露天电气设备的绝缘体造成危险，所以化工、稀 土、新能源等企业在雾天气时应及时检查设备，确保安全。 （2）雾发生期间，注意物流安全和户外作业安全。如驾车外出，减速慢 行，避免靠近大货车驾驶。 （3）雾对抵抗力较弱人群健康造成影响，居民区中老人、小孩注意防范 呼吸道系统等疾病。 5.5 低温 5.5.1 低温的气候特征 100 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 日最低气温小于或等于-25℃定义为“低温日”。1955～2021 年包头气象站 年低温日数累年平均为 2.0 天，近 67 年中有 34 年没有出现低温天气，1971 年 低温日数最多，达到 17 天，其周边的达拉特旗气象站 1957～2021 年最大低温 日数为 38 天（1967 年），固阳气象站 1956～2021 年最大低温日数为 56 天（1967 年），均较包头气象站偏多。由图 5.5-1 可见，低温日数呈减少趋势，下降速 率为 0.78d/10a，70 年代至今年低温日数均低于 5 天，低温天气影响不明显。 由图 5.5-2 可见，低温天气主要发生在 12～2 月,分别为 0.5 天、1.1 天、0.4 天。 图5.5-1 1955～2021年包头气象站气温≤-25℃日数年际变化图（单位：d） 图5.5-2 1955～2021年包头气象站气温≤-25℃日数逐月变化图（单位：d） 5.5.2 低温的影响与危害 101 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 （1）低温对人体的影响：低温天气会造成人体感温度下降，容易让从业 人员患呼吸道疾病，再加上雨雪天气，非常容易造成冻伤、滑跌等人身伤害事 故。 （2）低温对园区产业的影响：低温使设备、管道和金属构件产生变形、 破裂，容易导致泄漏、爆炸、火灾、中毒和设备生产事故。冬季处于冷高压状 态，有毒有害气体容易大量积聚，再加上冬季保温，易造成人员中毒和火灾爆 炸事故。 （3）低温天气对生产及运维的影响：低温天气会造成库房仓储保暖和通 风成本增加，对企业的耗能也会增大，如果保暖和通风不良，会造成货物损失。 电力供暖或燃气供暖设备可能会发生漏电、泄漏等情况，造成火灾，需加强防 范。 5.5.3 低温的防御建议 5.5.3.1 建设阶段 （1）根据九原新材料产业园 50 年一遇极端最低气温，规范低温冰冻期间 的建筑安全施工工作，特别要做好“防高坠、防冻、防滑”等预防措施。 （2）根据《混凝土结构工程施工规范》（GB 50666-2011）规定，当室外 日平均气温连续低于 5℃时，应采取冬季施工措施；当室外日平均气温连续 5 日稳定高于 5℃时，可解除冬季施工措施，当混凝土未达到受冻临界强度而气 温骤降至 0℃以下时，应按冬季施工要求采取应急防护措施。工程越冬期间， 应采取维护保温措施。 （3）九原新材料产业园出现低温冰冻月份为 12 月～次年 2 月，对供电、 建设等造成一定影响。冰冻天气也对公路交通影响较大，影响建筑材料的运输。 因此需关注低温雨雪冰冻预警信息，以免造成更大损失及人员伤亡。 （4）在低温天气下，要做好个人防护工作。 5.5.3.2 运行阶段 （1）低温可能导致生产设备和输送管道变形破裂，针对设备使用工况， 102 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 选用塑性、韧性较好的材料，装置管道、设备、阀门防冻防凝管道应尽可能利 用系统内流体循环防冻以避免临时额外伴热。 （2）低温天气会导致密闭厂房积聚有毒有害气体，要定时做好通风换气， 有些不用的管线及时排空并吹扫干净；加强对供气管道的检查，防止可燃气体 在室内集聚。 （3）严格遵守与行业相关的电力安装规定及使用规范，在冬季用电高峰 时期做好电器设备的合理调度及维护、加大电线线路的安全检查工作并做好可 能的电器火灾的相关防护措施。 5.6 结冰 5.6.1 结冰的气候特征 结冰是指水在低温下变为固体（凝固）的现象。2020 年包头气象站结冰观 测数据缺失，因此选用 1980～2020 年观测数据进行分析，分析结果如图 5.6-1， 1980～2020 年包头气象站结冰天气累年平均日数为 160.4 天，年际变化在 106 天（2020 年）～185 天（1980 年）之间，其周边的达拉特旗气象站 1980～2021 年最大结冰日数为 192 天（1980 年），固阳气象站 1980～2020 年最大结冰日数 为 200 天（1980 年），均较包头气象站偏多。年日数变化呈减少趋势，下降速 率为 10.11d/10a，2013 年后年结冰日数下降较快，均低于近 30 年（1991～2020 年）均值 155.8 天。结冰一般发生在 9 月至次年 5 月（如图 5.6-2），6-8 月无 结冰现象。其中 1 月平均结冰日数最多，为 30.9 天。 图5.6-1 1980～2020年包头气象站年结冰日数年际变化图（单位：d） 103 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图5.6-2 1980～2020年包头气象站平均结冰日数月际变化（单位：d） 5.6.2 结冰天气的影响与危害 结冰天气可造成公路和铁路受阻，生活和生产物资运输中断，造成大量车 辆、人员滞留，公路险情不断。覆冰可使电网毁损，供电中断，需加强防范。 5.6.3 结冰天气防御建议 5.6.3.1 建设阶段 （1）结冰天气对公路交通影响较大，企业所需原材料运输依赖于公路， 影响建筑材料的运输。 （2）对摆放于室外的易受损材料等及时转移，以免造成损失。 （3）密切关注气象预报，冬季结冰将导致施工进度减缓，需提前做好应 急预案，避免造成严重损失。 5.6.3.2 运行阶段 每年 10 月～次年 4 月为积雪结冰高发期，须及时检查各企业项目外露装 置及接线盒附近是否结冰，如果有结冰现象及时清理，以免造成安全隐患。 5.7 冻土 5.7.1 冻土的气候特征 冻土是指 0℃以下，含有水份的土壤呈冻结状态的现象。一般可分为短时 冻土（数小时/数日以至半月） 、季节冻土（半月至数月）以及多年冻土（又称 104 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 永久冻土）。地温是冻土地区各种建筑物地基基础设计的基本参数之一，掌握 准确的冻土、地温信息对于合理选择施工期、基础断面和基础埋深，保障构筑 物基础的稳定都具有重要意义。 5.7.1.1 地温 1959～2021 年包头气象站累年平均地表温度为 9.9℃，由图 5.7-1 可见， 年际变化在 7.7℃（1967 年）～11.6℃（2015 年）之间变化，近 30 年（1991～ 2020 年）平均地面温度为 10.6℃，地表温度年际变化呈上升趋势，上升速率 为 0.45℃/10a。由图 5.7-2 可见，包头气象站月平均地表温度 1 月最低，为 -11.5℃，7 月最高，为 28.8℃，4 月、5 月升温最快，10 月、11 月降温最剧 烈。 图5.7-1 1959～2021年包头气象站年平均地表温度年际变化图（单位：℃） 图5.7-2 1959～2021年包头气象站平均地表温度月际变化图（单位：℃） 105 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 包头气象站 2005～2021 年 0cm、5cm、10cm、15cm、20cm、40cm、80cm、 160cm 观测数据完整，2005～2013 年 320cm 地温观测数据完整，表 5.11-1 统 计了近 17 年（2005～2021 年）包头气象站不同深度平均地温值，逐月变化见 图 5.11-3。冬季由于气温急剧降低，地表不断从土壤深层获取热量，使得地温 由浅层向深层呈升高趋势，包头气象站 1 月 0cm、5cm、10cm、15cm、20cm、40cm、 80cm、 160cm 和 320cm 平均地温分别为-10.6℃、 -9.0℃、-8.3℃、 -7.7℃、-7.1℃、 -5.7℃、-2.0℃、4.0℃、9.9℃；夏季则相反，地表增温后，不断向深层输送 热量，使得夏季地温由浅向深呈降低趋势，7 月 0cm、5cm、10cm、15cm、20cm、 40cm、80cm、160cm 和 320cm 平均地温分别为 30.1℃、28.3℃、27.7℃、27.1℃、 26.4℃、25.2℃、22.1℃、17.0℃、12.3℃。 包头气象站地温最低月与最高月的出现时间均表现为随深度的增加而逐 渐滞后，0cm～40cm 最低月与最高月出现的时间与气温相同，最低月为 1 月， 最高月为 7 月；80cm 和 160cm 地温最高月出现时间相同，均在 8 月，最低月不 同，分别在 1 月和 2 月；320cm 地温最低月与最高月分别出现在３月和 9 月。 包头气象站地温的年较差随深度的增加而减小，0cm、5cm、10cm、15cm、 20cm、40cm、80cm、160cm 和 320cm 地温的年较差分别为 40.７℃、37.3℃、 36.0℃、34.7℃、33.4℃、30.9℃、24.3℃、16.3℃、8.0℃。这是由于地表 是吸热增温和散热降温的直接作用面，越往深层土壤的保温作用越强，在达到 一定深度后，还会出现恒温层。 表5.7-1 2005～2021年包头气象站不同深度逐月地温统计表(℃) 月份 深度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年平均 年较差 0cm -10.58 -5.03 4.56 15.24 23.18 28.64 30.11 26.36 19.30 9.80 -0.51 -9.11 11.00 40.69 5cm -8.99 -4.67 3.37 13.21 20.90 26.39 28.29 25.40 18.86 9.97 0.54 -7.27 10.50 37.28 10cm -8.27 -4.41 2.86 12.62 20.08 25.51 27.69 25.33 19.06 10.57 1.31 -6.25 10.51 35.96 15cm -7.69 -4.31 2.39 12.05 19.41 24.75 27.05 25.02 19.12 10.93 1.94 -5.41 10.44 34.73 20cm -7.05 -4.15 1.94 11.48 18.76 23.99 26.35 24.67 19.07 11.22 2.51 -4.59 10.35 33.40 40cm -5.68 -3.62 1.50 10.59 17.51 22.51 25.17 24.01 19.18 12.22 4.26 -2.69 10.41 30.85 80cm -1.99 -1.95 0.68 7.99 14.38 19.14 22.05 22.33 19.13 13.90 7.44 1.49 10.38 24.32 160cm 3.95 2.47 2.71 5.86 10.31 14.20 17.04 18.79 17.96 15.47 11.61 7.32 10.64 16.33 320cm 9.93 8.09 6.99 6.99 8.44 10.31 12.31 14.04 15.00 14.93 13.90 12.10 11.08 106 8.01 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图5.7-3 2005～2021年包头气象站不同深度地温月际变化图（单位：℃） 5.7.1.2 最大冻土深度 由图 5.7-4 可见，1962～2021 年包头气象站最大冻土深度年际变化在 86cm （2002 年）～157cm（1973 年）之间，2013 年后最大冻土深度均低于近 30 年 （1991～2020 年）均值 117.2cm。其周边的达拉特旗气象站 1979～2021 年最 大冻土深度为 176cm（1984 年），固阳气象站 1956～2021 年最大冻土深度为 210cm（1972 年） ，均较包头气象站偏深。最大冻土深度变化呈下降趋势,下降 速率为 4.32cm/10a。 图5.7-4 1962～2021年包头气象站最大冻土深度年际变化图（单位：cm） 5.7.2 冻土的影响与危害 冻土会造成建筑物的裂缝、倾斜、建筑物不均匀抬起、扭曲等，使轻型建 （构）筑物上升，这种上升是由于对基础侧面的切向冻胀力和对基底的垂直冻 107 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 胀力共同作用引起的；另一方面则是解冻时融化所引起的不均匀下沉，这种升 降作用会造成基础拉断，导致不同程度的地面工程质量事故发生。 5.7.3 冻土的防御建议 （1）在九原新材料产业园地面建筑建设中，需充分考虑当地气候及冻土 特征，合理选择基础材料，减少冻害。 （2）九原新材料产业园冻土期为 11 月～次年 2 月，九原新材料产业园地 面建筑施工应避开冻土期。若必须在冻土期施工，需采取有效的施工措施，严 格按冬季施工规范执行，做到随挖、随砌、随回填，并用保温材料覆盖基础。 使基础的地基在工程施工时和完工后，均不得受冻。 （3）九原新材料产业园最大冻土深度在 1973 年最大，达 157cm，因此九 原新材料产业园地面建筑物建设的地下结构的基础埋深要大于 157cm，或按设 计规范采用不同重现期设计冻土深度值。给水、排水、燃气等工程管线应根据 冻土深度设计要求确定管线覆土深度。 （4）冻土深度及冻土厚度会因地理位置、地质岩性、水分状况、植被、 坡向的不同而有所不同，在实际的勘探、设计、施工中要视具体情况进一步研 究。 5.8 高温 5.8.1 高温的气候特征 气象学上将日最高气温大于或等于 35℃定义为“高温日”。 1955～2021 年包头气象站年高温日数累年平均值为 2.2 天，由图 5.8-1 可 见，近 67 年中有 42 年出现高温天气，2010 年高温日数最多，为 17 天，高温 日数呈增加趋势，上升速率为 0.24d/10a；由图 5.8-2 可见，高温天气出现在 5～8 月，7 月最多，为 1.4 天，其次在 6 月，为 0.4 天。 108 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图5.8-1 1955～2021年包头气象站气温≥35℃日数年际变化图（单位：d） 图5.8-2 1955～2021年包头气象站气温≥35℃日数月际变化（单位：d） 5.8.2 高温的影响及危害 （1）高温天气对人体产生的影响：高温导致车间环境温度较高，工作人 员容易疲倦，思想不集中，操作容易出现问题、员工中暑等。 （2）高温天气对化工生产的影响：高温天气使得设备的运行温度升高， 尤其是一些大功率的设备和电机，由于长时间运转得不到充分降温，会导致设 备的运转的可靠性下降。此外，高温易导致密闭容器内气体膨胀，内压力升高， 造成容器超压爆炸事故，伤及爆炸区及周边人员安全；爆炸后的有害物质泄漏， 不但造成人员中毒、致死致病，也会危及中毒区的动植物，造成大面积的毒害， 严重破坏生态环境；爆炸后在现场形成的大量可燃蒸汽会迅速与空气混合成其 他可爆性混合气体，在扩散中遇到明火即会形成二次爆炸，造成更加严重的后 109 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 果。夏季高温时期用电设备大量增加，可能导致电气设备线路超负荷运转，加 速设备老化，出现电源绝缘皮损坏等情况，造成短路进而引发电气火灾。 5.8.3 高温的防御措施 5.8.3.1 设计阶段 （1）九原新材料产业园内部分能源及制造业对高温较敏感，受城市热岛 影响，高温尤甚，应重点关注厂房通风设计、生产原料或产品的存放，尽量采 用开敞式结构、厂房选取足够的安全泄压系数，安装备用电源，避免停电等造 成的损失。 （2）对于可能存在易燃、易爆等危险的项目，在设计中严格遵守有关安 全、卫生的规定，规范并采取完善的安全、卫生防护措施。如总图布置上使各 设备间保持足够的安全距离，在土建设计上装置区各建构筑物耐火等级均达到 二级以上，在设备设计上严格选材、优质设计、加强密封。 （3）针对高温可能导致密闭容器超压引发爆炸事故，在设计上，应采用 合理结构；针对设备使用工况，选用塑性、韧性较好的材料；严密测算安全泄 压 系数，配备符合标准安全泄压装置。 5.8.3.2 建设阶段 （1）夏季建设时，宜采用抗高温、环保（甲醛含量少）的材料为主，并 提高工地的通风能力。 （2）根据《混凝土结构工程施工规范》（GB 50666-2011）规定，高温施 工时，露天堆放的粗、细骨料应采取遮阳防晒等措施。必要时，可对粗骨料进 行喷雾降温。混凝土浇筑入模温度不应高于 35℃，混凝土浇筑宜在早晨或晚上 进行，且应连续浇筑。 （3）温度较高时，合理安排技术人员作息时间，尽量避开中午高温时段 施工，工作场所要准备必要的水和防暑药品。户外工作中工作人员若感到不适， 应迅速结束劳动，转移到阴凉处休息。 5.8.3.3 运行阶段 110 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 （1）注意防暑降温措施，加强对车间、仓库的通风降温工作，同时配备 符合标准的通风降温降温设备，加强室内通风以及保证空调正常运行等安全措 施。 （2）提前做好设备的维护、检修工作。经常观察机器运转情况，防止温 度过高，烧坏设备。在生产过程中需要及时关注系统的各项参数，按规定随气 温作出相应调整，必要时进行用水浇罐的做法对系统进行降温。对于化工类企 业应加强压力容器使用过程的管理，避免超温、超压、超负荷运作。在高温天 气下，尤其需加强安全检验工作，避免失检、失修、安全装置失灵等情况出现。 （3）严格遵守与各行业相关的电力安装规定及使用规范，加大电器及电 线线路安全检查工作，安装备用电源，做好可能的电器火灾的相关防护措施。 5.9 暴雨 5.9.1 暴雨的气候特征 5.9.1.1 暴雨日数 根据国家标准《降水量等级（GB/T 28592-2012） 》，将日降水量 50mm 定义 为暴雨日，其中一般性暴雨为 50mm≤日降水量≤99.9mm，大暴雨为 100mm≤日 降水量≤249.9mm，日降水量≥250mm 为特大暴雨。 图5.9-1 1955～2021年包头气象站年暴雨日数年际变化图（单位：d） 111 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 由图 5.9-1 可见，1955～2021 年包头气象站累年平均暴雨日数为 0.3 天， 1958 年暴雨日数最多，为 3 天，年日数变化呈弱下降趋势。由图 5.9-2 可见， 近 67 年暴雨均发生在 7、8 月,其中 8 月相对较多。 图09-2 1955～2021年包头气象站平均暴雨日数月际变化图（单位：d） 5.9.1.2 最长连续降水日数及最大连续降水量 1955～2021 年包头气象站最长连续降水日数在 3 天（1956 年、1957 年、 1962 年、1965 年、1968 年、1972 年、1982 年、1988 年、1993 年、1994 年、 1999 年、2000 年、2010 年、2017 年、2018 年、2021 年）～7 天（1981 年、 1984 年、1985 年、1990 年）之间（见图 5.9-3） ，其中连续降水 4 天或 5 天占 的情况居多，共占比 55.22%，且主要发生在 8、9 月份。其周边的达拉特旗气 象站 1957～2021 年最长连续降水日数为 11 天（2012 年） ，固阳气象站 1956～ 2021 年最长连续降水日数为 9 天（1976 年），均较包头气象站偏多。最长连续 降水量在 4mm（1989 年）～131.7mm（1985 年）之间，总体呈弱下降趋势（见 表 5.9-1）。 由图 5.9-4 可见，1955～2021 年包头气象站最大连续降水量年变化明显， 总体呈弱下降趋势，有 34 年最大连续降水量超过近 30（1991-2020 年）年均 值 54.2mm，其中 1985 年连续降水 7 天，连续降水量达到最大，为 131.7mm。 其周边的固阳气象站 1956～2021 年最大连续降水量为 229.2mm（1958 年），较 包头气象站偏多。 112 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 表509-1 包头气象站1955～2021年最长连续降水日数及最大连续降水量一览表 最长连续降水日数 年 最大连续降水量 最长连续降水 最长连续降水 最长连续降水 最大连续降水 最大连续降水 最大连续降水 日数（天） 量（mm） 止日 量（mm） 日数（天） 止日 1955 6 30.2 0810 30.2 6 0810 1956 3 34.7 0703 55.4 2 0625 1957 3 46.8 0410 63.8 2 0723 1958 6 69.0 0825 104.9 3 0808 1959 4 10.7 0626 34.8 2 0806 1960 5 66.9 0929 66.9 5 0929 1961 5 39.5 0922 108.8 3 0822 1962 3 47.8 0714 47.8 3 0714 1963 4 20.6 0913 30.1 3 0723 1964 5 45.3 0805 45.3 5 0805 1965 3 10.1 0703 21.2 1 0711 1966 4 33.7 0525 68.3 1 0728 1967 6 11.1 1128 58.4 4 0808 1968 3 56.1 0804 56.1 3 0804 1969 5 5.7 0912 50.0 3 0811 1970 4 30.2 0802 58.8 2 0816 1971 4 18.8 0917 24.3 2 1021 1972 3 8.4 0422 32.5 2 0528 1973 6 62.6 0816 62.6 6 0816 1974 4 37.7 0801 37.7 4 0801 1975 4 41.4 0826 41.4 4 0826 1976 4 14.3 0718 65.1 1 0818 1977 6 35.1 0917 60.8 4 0726 1978 5 11.5 0719 63.5 2 0831 1979 4 59.9 0813 59.9 4 0813 1980 5 23.9 0828 23.9 5 0828 1981 7 51.7 0805 51.7 7 0805 1982 3 27.9 0903 27.9 3 0903 1983 6 67.4 0827 67.4 6 0827 1984 7 12.0 0828 31.8 2 0803 1985 7 131.7 0827 131.7 7 0827 1986 5 11.2 0801 26.5 1 0619 1987 5 36.9 0815 56.2 2 0903 1988 3 30.1 0910 65.0 1 0717 113 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 1989 4 4.0 0219 55.6 3 0723 1990 7 13.8 0328 72.6 4 0829 1991 4 21.4 0525 36.8 2 0728 1992 6 19.0 0515 90.6 1 0808 1993 3 24.8 0731 34.1 2 0722 1994 3 38.4 0727 38.5 2 0622 1995 5 33.6 0909 36.1 1 0816 1996 4 91.3 0821 91.3 4 0821 1997 5 33.2 0801 120.1 3 0815 1998 4 25.8 0501 77.0 1 0705 1999 3 12.1 0426 72.5 2 0806 2000 3 4.8 0629 59.2 2 0704 2001 4 61.3 0830 61.3 4 0830 2002 6 10.4 0723 46.6 3 0515 2003 5 16.9 0831 55.9 1 0926 2004 5 37.5 0617 37.5 5 0617 2005 4 25.0 0825 25.0 4 0825 2006 6 85.5 0812 85.5 6 0812 2007 5 46.9 0620 46.9 5 0620 2008 6 20.9 0818 40.7 3 0801 2009 4 40.9 0801 49.9 1 0902 2010 3 24.6 0804 33.2 2 0908 2011 5 4.9 0915 44.3 3 1105 2012 4 49.1 0721 49.1 4 0721 2013 4 19.7 0617 40.4 2 0919 2014 5 82.7 0804 82.7 5 0804 2015 4 18.5 0404 51.2 2 0905 2016 5 44.9 0605 44.9 5 0605 2017 3 24.2 0624 24.2 3 0624 2018 3 48.8 0721 53.8 2 0724 2019 5 60.2 0913 60.2 5 0913 2020 4 17.7 0825 36.7 1 0730 2021 3 30.6 0820 36.7 1 0613 114 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图5.9-3 1955～2021年包头气象站最长连续降水日数的年际变化 图5.9-4 1955～2021年包头气象站最大连续降水量的年际变化 5.9.1.3 最大日降水量 1955～2021 年包头气象站最大日降水量年际变化如图 5.9-5，最大日降水 量年际变化较大，表现出明显的波动特征，年际变化在 17.7mm（1980 年)～ 100.8mm（1958 年）之间，两者相差约 5.7 倍。其周边的固阳气象站 1956～2021 年最大 r 日降水量为 114.9mm（1958 年），较包头气象站偏多。最大日降水量 日数总体呈弱下降趋势，下降速率为 0.63mm/10a。包头气象站降水的特点还突 出表现在降水集中在最大雨日，甚至集中在几小小时的暴雨上。在多雨月（7～ 8 月） ，往往一日乃至数小时的最大降水量在年降水量中占有相当大的比重。包 头气象站历年最大日降水量占全年降水量的百分比平均为 14.45%，最大比例达 115 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 到 28.86%（1966 年）。 图5.9-5 1955～2021年包头气象站最大日降水量年际变化 5.9.2 暴雨的影响及危害 暴雨是降水强度很大的雨，往往造成洪涝灾害和严重的水土流失，导致工 程失事、堤防溃决和农作物被淹等重大的经济损失，包头气象站暴雨灾害主要 发生在每年 7、8 月，也是防汛的关键时期，暴雨可能造成园区内积水，引起 电路、水泵等设施发生故障。对于化工企业，易造成三方面的问题，一是由于 强降水引发安全生产事故；二是水量过大，导致环保设施崩溃，污染物排放到 外环境中去，尤其是废水或者部分物料，形成环保事故；三是由于供电、供水 等因素导致企业全线停车，会引发交通瘫痪、财产受损，甚至威胁城市居民的 生命安全。且不排除由地形等因素产生的暴雨以及因暴雨诱发的山体滑坡、城 镇内涝等次生灾害。 5.9.3 暴雨的防御措施 5.9.3.1 设计阶段 （1）防排水系统建设要考虑到地貌、地质、生产工艺等因素，必须全面 规划、科学设计、合理建设。在九原新材料产业园的排水设计中参考包头气象 站降水特征及暴雨强度公式、暴雨雨型等参数，与九原新材料产业园现有规划 116 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 （如截洪沟、滞洪区等）互相配套加强防涝抗洪系统工程建设，选定合理的防 洪标准，健全区域防洪排涝措施。如果要对暴雨强度公式做进一步的详细分析， 应结合九原新材料产业园区周边的区域自动站的降水量资料进行分析。 （2）在设计时应考虑河流防护，如堤坝高度、绿带宽度，实施雨污分流， 铺设雨水、污水排放管道，建设污水处理设施，以减少环境污染。九原新材料 产业园公共设施在建设时应做好统筹，多布置绿地辅助排水，对暴雨敏感度较 高的产业或建筑，应避免建在地势低洼的地区，建设时垫高地基，减少被淹的 风险。 （3）结合九原新材料产业园工程规划的生产规模、人员以及年销售收入， 同时考虑九原新材料产业园受洪水淹没后部分企业可能爆炸或导致毒液、毒气 等有害物质泄露，建议将九原新材料产业园工程厂区防护等级设定为Ⅱ级，防 洪标准为重现期 100～50 年。九原新材料产业园也可根据工程总平面布置和当 地水文气象条件，对防洪标准进行校核，对重点保护设施或重点区域可以适当 提高防洪标准。 （4）园区管理委员会应主动与气象、防汛等部门联系，建立灾害性天气 预警和预防机制。密切关注气象部门关于灾害性天气的预警预报信息和暴雨预 警信号，掌握可能危及九原新材料产业园安全生产的暴雨洪水灾害信息。 5.9.3.2 建设阶段 （1）加强汛期（6～8 月）调度和值班工作，尤其是 7～8 月暴雨高发期， 如发生短时强降水、连续强降水时需提高警惕，提前设置应急预案，以避免建 筑材料被冲毁、人员伤亡等情况发生。必要时需要安排专人负责可能影响九原 新材料产业园安全的河流进行巡视检查，特别是接到暴雨灾害预警信息和警报 后，必须派专人实施 24 小时不间断关注河流水位上涨情况。 （2）施工现场的大型临时设施应在雨季前加固完毕，特别是在降水后及 117 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 时检查，保证施工设施不倒、不漏、不塌、周围不积水。在建筑物四周做好截 水沟和挡水堤，严防场内雨水倒灌。怕雨、怕潮的施工材料和设备应放入室内 或放置较高处、用篷布覆盖等。 5.9.3.3 运行阶段 （1）夏季降水集中，每年应在 6 月前对九原新材料产业园重点区域、防 排水设施等重点环节的隐患排查治理，排水沟、截洪沟、滞洪区等要采取定期 巡查和清淤工作，防止渗漏、倒灌或漫流。要以强化监管和动态监测为重点， 预防和有效遏制因暴雨引发的突发性山洪、城市内涝及厂区大面积积水等危 险； （2）地势较低的企业厂房或住房要准备沙袋、挡水板等物品，或砌好防 水门槛，设置挡水土坝，以防止洪水进屋。室外积水漫入室内时，应立即切断 电源，防止积水带电伤人。当设施位置不高于当地历史最高洪水位时，必须根 据生产实际情况按照要求标准修筑堤坝、排水沟等有效防洪措施。 （3）参照现行国家和行业标准建立健全暴雨洪涝灾害应急预案。管理委 员会制定统一的气象灾害应急预案基础上，可督促企业按照项目暴雨洪涝敏感 度建立健全本企业暴雨洪涝灾害应急预案，做到防御标准内暴雨洪涝不出险、 不失事。 5.10 雪灾 5.10.1 雪灾的气候特征 雪是由大气中的水蒸汽直接凝华或水滴直接凝固而成。按照地面气象观测 规范规定，当雪（包括霰、米雪、冰粒）覆盖地面达到气象站四周能见面积一 半以上称为积雪。降雪是我国北方冬半年常见的天气现象，一般说来，冬季降 雪和积雪对农业生产是有利的，但是对交通的影响和危害也是明显的。根据国 家标准《降水量等级》（GB/T 28592—2012）的规定，降雪分为微量降雪（零 118 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 星小雪）、小雪、中雪、大雪、暴雪、大暴雪、特大暴雪共 7 个等级。 积雪深 度是通过测量气象观测场上未融化的积雪得到的，是指从积雪面到地面的垂直 深度，以 cm 为单位，是一个可以随着积雪的加深不断累积变化的数值。降雪 由于含水量不同、温度条件不同，积雪深度也不相同。降雪量与积雪深度具有 一定的对应关系，我国常年冬季积雪深度变化值和相应降雪量的比值平均为 0.7cm/mm，也就是说，平均 1mm 的降雪量对应积雪深度增加 0.7cm。一般而言， 在北方地区 1mm 降雪可形成的积雪深度有 0.8～1cm。 5.10.1.1 降雪 1955～2021 年包头气象站累年平均降雪日数为 19.1 天， 由图 5.10-1 可见， 年际变化在 1 天（2013 年)～37 天（2020 年）之间，其周边的固阳气象站 1956～ 2021 年最大降雪日数为 48 天（1986 年），较包头气象站偏多。近 67 年年降雪 日数呈略下降趋势，下降速率为 0.36d/10a。由图 5.10-2 可见，降雪一般发生 在 10 月至次年 5 月，6～9 月无降雪现象。11 月～次年３月降雪日数相对较多， 平均为 3.4 天，占全年降雪日数的 88.9%。 图5.10-1 1955～2021年包头气象站年降雪日数年际变化图 （单位：d） 119 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图5.10-2 1955～2021年包头气象站平均降雪日数月际变化(单位：d) 5.10.1.2 积雪 包头气象站 2021 年积雪观测数据缺失，因此选取 1955～2020 年数据进行 分析，分析结果如图 5.10-3，1955～2020 年包头气象站年平均积雪日数为 23.1 天，历年积雪日数在 3 天（1965 年）～55 天（1964 年、1967 年）之间变化， 其周边的达拉特旗气象站 1957～2021 年最大积雪日数为 67 天（1968 年），固 阳气象站 1956～2020 年最大积雪日数为 74 天（1956 年、2006 年） ，均较包头 气象站偏多。积雪日数年际间表现出弱减少趋势，下降速率为 0.49d/10a。由 图 5.10-4 可见，积雪一般发生在 10 月至次年 4 月，5-9 月无积雪现象。12 月 至次年 2 月积雪日数最多，平均积雪日数为均大于 5 天，占全年积雪日数的 81.39%，1 月最多，达到 8.1 天，占全年积雪日数的 35.06%。 图5.10-3 1955～2020年包头气象站年积雪日数年际变化图 （单位：d） 120 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图5.10-4 1955～2020年包头气象站平均积雪日数月际变化(单位：d) 由图 5.10-5 可见，建站至今（1955～2020 年）包头气象站最大积雪深度 为 21cm，出现在 1957 年 4 月 10 日。过去 66 年中，最大积雪深度在 6cm 及以 上的有 34 年，其中有 7 年最大积雪深度在 10cm 及以上。 图5.10-5 1955～2020年包头气象站最大积雪深度年际变化（单位：cm） 5.10.2 雪灾的影响及危害 （1）包头气象站降雪日数较多，易形成积雪、个别年份积雪深度较大， 对九原新材料产业园的建设有一定影响，可能会造成临时构筑物倒塌等影响。 （2）冬季冰雪封盖路面，车轮易打滑、制动以及爬坡困难，风雪淹没路 堑、阻塞道路，不利于运输和交通安全。雪灾还可能导致电力线路挂雪、积冰、 121 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 倒杆，直至电力中断。 5.10.3 雪灾的防御措施 5.10.4.1 设计阶段 积雪天气是该区域较为常见的气象灾害，在规划设计阶段重点关注雪荷 载。大跨度钢结构建筑的设计应按照本报告所推荐的 50 年重现期雪压进行建 筑结构荷载设计，其它对雪荷载敏感的重要结构，应适度提高重现期雪压设计 标准。 5.10.4.2 建设阶段 （1）暴雪和积雪对交通、通讯、输电线路等工程，以及施工作业安全有 一定影响，暴雪可能导致施工设施及建筑物的掩埋或倒塌，严重时将造成人员 伤亡，需提前做好应急预案。冰冻天气对公路交通影响较大，影响建筑材料的 运输。 （2）施工期间，临时搭建的建（构）筑物，须符合雪压推荐值，以免建 （构）筑物倒塌，造成人员伤亡。 5.10.4.3 运行阶段 （1）每年 11 月～次年 3 月为九原新材料产业园区积雪结冰高发期，须及 时检查各企业项目外露装置及接线盒附近是否结冰，如果有结冰现象及时清 理，以免造成安全隐患。 （2）降雪来临前应加固高排架、塔机、围板、临时搭建物等易受风雪影 响的工程设施，避免因积雪造成人员财产损失；积雪和道路结冰对九原新材料 产业园道路交通安全影响大，要注意防滑。降雪过后应及时清理施工设施积雪， 防止积雪过多发生坍塌事故。 （3）冬季九原新材料产业园内各企业生产应密切关注气象部门关于降雪 的最新预报和暴雪、雪灾的预警信息，做到提前防范。加强安全风险管控和隐 122 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 患排查整治。对容易受降雪、积雪影响的岗位和设施加强安全防护和巡查。参 照《气象灾害防御重点单位气象安全保障规范》（GB/T 36742-2018）制定应急 预案。 5.11 冰雹 5.11.1 冰雹的气候特征 冰雹是指从强烈发展的积雨云中降落下来的固体降水物，它结构坚实，大 小不等。气象学中通常把直径在 5 毫米以上的固态降水物称为冰雹，直径 2～5 毫米的称为冰丸，也叫小冰雹，而把含有液态水较多，结构松软的降水物叫软 雹或霰。冰雹直径一般为 5 至 50 毫米，大的可达 30 厘米以上。虽然冰雹天气 时间短、范围小，但突发性强，往往伴有雷电大风，较大的冰雹会使所经之处 房屋倒塌、树木电杆这段、农作物被毁、危及人畜安全。 图 5.11-1 1955～2021 年包头气象站年冰雹日数年际变化图（单位：d） 1955～2021 年包头气象站冰雹的年平均日数为 2 天，由图 5.11-1 可见， 近 67 年中有 52 年发生了冰雹天气，1958、2003 年最多，为 6 天，其周边的固 阳气象站 1956～2021 年最大冰雹日数为 9 天（1956 年、1985 年），较包头气 象站偏多。冰雹日数年际变化呈下降趋势，下降速率为 0.36d/10a。从月变化 看（图 5.11-2），冰雹天气主要发生在 4～10 月，其中 6 月、9 月最多，冰雹 123 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 日数占全年的 42.11%。 图5.11-2 1955～2021年包头气象站平均冰雹日数月际变化图（单位：d） 5.11.2 冰雹的影响与危害 冰雹是一种局地性较强的气象灾害，虽出现的范围小、时间短，但来势猛、 强度大，并常常伴随着狂风、强降水、急剧降温等阵发性灾害性天气。九原新 材料产业园冰雹常出现在每年的 4～10 月，由于冰雹是从高空掉落，冲击力很 大，往往会对农作物、房屋、车辆造成损害，较严重的冰雹天气也会影响产业 园建筑物和人员安全。同时，冰雹出现伴随的大风易刮起草帘和损坏设施农业 棚膜，对棚内作物造成间接损坏。 5.11.3 冰雹的防御建议 5.11.3.1 建设阶段 施工时遇冰雹天气，需及时转移易受损、易倒塌材料，施工人员需要中止 施工，确保人身安全。事故灾害发生后，能够第一时间启动预案，开展抢险救 援工作，最大限度减少人员伤亡和财产损失。 5.11.3.2 运行阶段 （1）强化防御冰雹措施。在工程性措施方面可进一步推进防灾减灾体系 基础设施建设，加快构建适度超前、功能配套、高效便捷的现代化设施管理体 124 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 系。同时，要注意防御冰雹天气伴随的大风和雷电灾害。 （2）当气象部门发布相关预报预警信息后及时对暴露在空气中的易损坏 管道和线路进行保护包装，以及叫停其他作业设施，或者提前在易损坏或者暴 露在室外的设施安装保护措施装置，避免因为冰雹灾害造成管道或者线路中 断。 125 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 6.关键气象参数分析与推算 6.1 暴雨强度公式 本节按照《城市暴雨强度公式编制规范》（DB15/T 2040-2020）规定的的 技术方法，编制了基于分钟降水量资料编制的短历时（180min 以内）暴雨强度 公式，可适用于基地排水和防涝规划设计及综合防灾减灾需要。暴雨强度公式 推算采用的是包头气象站的逐分钟降水资料。 6.1.1 暴雨强度公式简介 6.1.1.1 公式的定义及参数介绍 依据《室外排水设计规范》（GB50014—2021），暴雨强度公式的定义为： （6.1-1） 式（6.1-1）中符号的意义： q—设计暴雨强度（单位：L/S/hm2）； t—降雨历时（单位：min），取值范围为1～180min； P—重现期（单位：年），取值范围为2a～100a。 A1、b、c、n是与地方暴雨特性有关且需求解的参数： A1—雨力参数，即重现期为1a时的1min设计降雨量（单位：mm）； c—雨力变动参数； b —降雨历时修正参数（单位：min）； n —暴雨衰减指数，与重现期有关。 6.1.1.2 雨强单位的转换 室外排水设计采用的雨水参数是以体积（容量）来表达，需将以毫米（mm） 为单位的降水强度，转换为以升（L）为单位的降水体积（容量）。单位时间 （min）单位面积（hm2）1mm 降水量转换为容量（L）时，经过以下换算过程： 1mm=0.001m 126 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 1hm²=10000m² 1m³=1000L 1hm²×0.001m =10 m³=10000L 即单位时间（min）单位面积（hm2）的 1mm 降水换算成容量为 10000L， 单位时间为 1s 时，单位面积为 1hm2 的降水容量为 10000/60≈167（L/S/hm2）， 则雨强 q（L/S/hm2）与雨强 i（mm/min）之间可以 q≈167i 进行换算。 6.1.1.3 暴雨强度的频率和重现期的计算公式 暴雨强度重现期 P 是指相等或超过它的暴雨强度出现一次的平均时间，单 位用年。对于年最大值法，其经验频率（Pm）及重现期（Tm）分别按照下式计 算： 𝑃𝑚 = 𝑇𝑚 = 𝑀 （6.1-2） 𝑁+1 𝑁+1 （6.1-3） 𝑀 式中： m——系列各特征值由大到小排列的序位，m=1，2，…，N； N——资料年限。 年最大值法中 1、2、3、5、10、20、50、100 年重现期相对应的频率为： 99.9、50、33.3、20、10、5、2、1。 6.1.1.4 曲线拟合及误差控制 （1）暴雨强度公式参数估计算法 在暴雨强度公式的编制中，选取的各历时降雨资料应通过经验频率曲线或 理论频率曲线加以调整，在条件许可时尽量采用理论频率曲线。GB50014-2021 中，推荐采用皮尔逊-Ⅲ型、耿贝尔分布和指数型分布函数进行各历时降水的概 率分布拟合，由于各地降水特性有所差异，宜先利用本地暴雨样本数据，进行 多种概率分布函数的拟合试验，从中选取拟合效果较好的概率分布函数。选定 理论频率分布线型后，暴雨强度公式的参数优化同样非常重要，即找到一条最 127 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 优的理论曲线能更好的拟合 i-t-P（即“雨强-历时-重现期”，下同）三者之间的 关系。从式（6.1-1）可以看出，暴雨强度公式为已知关系式的超定非线性方程， 公式中有 A1、C、B、n 这 4 个参数，显然常规方法无法求解，因此参数估计 方法的设计和减少估算误差尤为关键。本项目运用最小二乘法和高斯牛顿法两 种方法对式（6.1-1）进行参数估算。 （2）精度检验 为确保计算结果的准确性，需对暴雨强度计算结果进行精度检验，按《室 外排水设计规范》（GB50014-2021）的要求，采用年最大值法需计算重现期 2～ 20 年的暴雨强度的平均绝对均方根误差（Xm，下同）和平均相对均方根误差 （Um，下同），在一般强度的地方，平均绝对均方根误差不宜大于 0.05mm/min。 在较大强度的地方，平均相对均方根误差不宜大于 5.0%。 平均绝对均方根误差： 𝑅′ −𝑅𝑖 2 1 𝑋𝑚 = √ ∑𝑛𝑖=1( 𝑖 𝑛 𝑡𝑖 ) （6.1-4） 平均相对均方根误差： ′ 𝑅 −𝑅 𝑈𝑚 = √ ∑𝑛𝑖=1( 𝑖 𝑖 )2 × 100% 𝑛 𝑅 1 𝑖 （6.1-5） 式中，R′为理论降水量，R为实际降水量，t为降水历时，n为样本数。 6.1.2 包头暴雨强度公式编制 根据《室外排水设计规范》（GB50014-2021）要求，“年最大值法” 编制 暴雨强度公式需要 30 年以上连续降水资料。本章所用气象资料为包头气象站 1954 年至 2020 年逐分钟降水资料。 6.1.2.1样本资料的理论频率分布曲线拟合 利用“暴雨强度计算系统”，选用指数分布、耿贝尔分布、P-Ⅲ 分布以及 曲线对降水样本资料进行频率调整。在原始降水资料的基础上，分别利用指数 分布、耿贝尔分布、P-Ⅲ 型分布曲线拟合出不同历时降水强度随重现期的变化 128 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 曲线（见图 6.1-1 至 6.1-3)。 图6.1-1 不同历时降水强度随重现期的指数分布变化曲线 图6.1-2 不同历时降水强度随重现期的耿贝尔分布变化曲线 图 6.1-3 不同历时降水强度随重现期的变化 P-Ⅲ 分布拟合曲线 使用年最大值法Ⅱ对 11 个历时统计的暴雨强度样本进行指数分布、耿贝尔 129 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 分布、P-Ⅲ型分布进行理论拟合，并用最小二乘法对参数进行估计，求出三种分 布曲线对 11 降水历时暴雨强度频率分布参数（见表 6.1-1）。 表 6.1-1 暴雨强度频率三种分布曲线参数 分布 函数 指数 分布 耿贝尔 分布 P-Ⅲ型 分布 参数 离散程度 曲率下限 尺度参数 位置参数 偏态系数Cs 变差系数Cv 5 97.712 135.788 77.285 187.721 0.6 0.399 10 89.762 94.247 69.445 142.815 1.1 0.456 15 78.512 72.875 60.893 115.279 1.3 0.487 20 67.725 61.873 52.890 98.243 1.4 0.494 降水历时（分钟） 30 45 53.081 39.259 46.304 35.542 41.033 30.216 75.043 56.871 1.3 1.2 0.500 0.489 60 31.530 29.339 24.209 46.501 1.1 0.481 90 22.255 22.951 17.180 35.014 1.0 0.460 120 17.973 18.353 13.864 28.100 1.0 .462 150 14.979 15.564 11.586 23.671 1.1 0.459 180 12.951 13.735 10.067 20.717 1.1 0.456 基于频率分布曲线，得出降水强度、降水历时、重现期三者的关系，即 i-t-P 三联表（见表 6.1-2～表 6.1-4）。 表 6.1-2 指数分布曲线拟合后的 i-t-P 三联表 (雨强 i 单位:mm/min) 重现期 （年） 100 50 30 20 10 5 3 2 1 5 3.508 3.102 2.803 2.566 2.160 1.755 1.456 1.219 0.813 10 3.040 2.667 2.393 2.175 1.802 1.429 1.155 0.937 0.564 15 2.602 2.276 2.036 1.845 1.519 1.193 0.953 0.762 0.436 20 2.238 1.957 1.750 1.585 1.304 1.023 0.816 0.652 0.371 降水历时（分钟） 30 45 60 1.741 1.295 1.045 1.521 1.132 0.914 1.358 1.012 0.818 1.229 0.917 0.741 1.009 0.754 0.610 0.789 0.591 0.480 0.626 0.471 0.383 0.498 0.376 0.307 0.277 0.213 0.176 90 0.751 0.659 0.591 0.537 0.444 0.352 0.284 0.230 0.137 120 0.606 0.531 0.476 0.432 0.358 0.283 0.228 0.185 0.110 150 0.506 0.444 0.398 0.362 0.300 0.238 0.192 0.155 0.093 180 0.439 0.386 0.346 0.315 0.261 0.207 0.167 0.136 0.082 表 6.1-3 耿贝尔分布曲线拟合后的 i-t-P 三联表 (雨强 i 单位:mm/min) 重现期 （年） 100 50 30 20 10 5 3 2 1 5 3.253 2.930 2.690 2.499 2.166 1.818 1.542 1.294 0.854 10 2.768 2.478 2.263 2.090 1.791 1.479 1.231 1.008 0.613 15 2.368 2.113 1.924 1.773 1.511 1.237 1.019 0.824 0.478 20 2.045 1.824 1.660 1.529 1.301 1.063 0.874 0.704 0.404 降水历时（分钟） 30 45 60 1.580 1.173 0.945 1.408 1.047 0.844 1.281 0.953 0.769 1.179 0.878 0.709 1.002 0.748 0.605 0.818 0.612 0.496 0.671 0.504 0.409 0.539 0.407 0.332 0.306 0.235 0.194 90 0.683 0.611 0.558 0.515 0.441 0.364 0.303 0.247 0.150 120 0.550 0.492 0.449 0.415 0.355 0.293 0.243 0.199 0.120 150 0.461 0.412 0.377 0.348 0.298 0.246 0.204 0.167 0.101 180 0.401 0.359 0.328 0.303 0.260 0.214 0.178 0.146 0.089 表 6.1-4 P-Ⅲ曲线拟合后的 i-t-P 三联表 (雨强 i 单位:mm/min) 重现期 （年） 100 50 30 20 10 5 3 2 1 5 2.895 2.675 2.510 2.372 2.113 1.821 1.529 1.325 0.819 10 2.615 2.363 2.175 2.021 1.749 1.452 1.170 0.997 0.605 15 2.287 2.053 1.870 1.727 1.475 1.205 0.949 0.801 0.479 20 1.998 1.786 1.624 1.496 1.266 1.032 0.809 0.681 0.413 降水历时（分钟） 30 45 60 1.525 1.120 0.892 1.367 1.006 0.804 1.244 0.919 0.738 1.148 0.852 0.685 0.978 0.730 0.590 0.796 0.598 0.486 0.624 0.473 0.388 0.524 0.400 0.328 0.307 0.234 0.191 90 0.637 0.578 0.533 0.497 0.431 0.360 0.291 0.247 0.146 120 0.513 0.466 0.429 0.400 0.347 0.289 0.234 0.198 0.117 150 0.436 0.394 0.362 0.336 0.291 0.241 0.194 0.165 0.100 180 0.379 0.343 0.315 0.293 0.254 0.211 0.170 0.145 0.088 6.1.2.2 暴雨强度公式计算结果及精度检验 按照 DB15/T 2040-2020 的技术要求，分别用理论频率分布曲线方法对暴雨 强度样本进行曲线拟合得到 i-t-P 三联表，然后分别用最小二乘法、高斯牛顿 法计算暴雨强度总、分公式各参数及相应的误差。 130 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 （1）最小二乘法 利用指数分布、耿贝尔分布以及 P-Ⅲ 分布曲线得到的 i-t-P 三联表数据， 分别用最小二乘法计算暴雨强度总、分公式各参数，并计算各重现期下相应的精 度误差，其结果见表 6.1-5、表 6.1-6。 三种分布中，仅耿贝尔分布下 2～20 年的绝对均方根误差小于 0.05mm/min， 通过了精度要求。指数分布和 P-Ⅲ分布下的绝对均方根误差大于 0.05mm/min， 三种分布的相对均方根误差大于 5.0%，均未通过精度检验要求。 表 6.1-5 最小二乘法所求暴雨强度分公式误差一览表 指数分布 耿贝尔分布 P-Ⅲ分布 降水历时（min） 2 3 5 10 20 30 50 100 2-20 （a） 绝对均方根误差 （mm/min） 0.073 0.110 0.071 0.038 0.028 0.030 0.037 0.046 0.07 相对均方根误差 （%） 14.757 17.912 9.387 3.940 2.436 2.339 2.641 2.866 9.97 绝对均方根误差 （mm/min） 相对均方根误差 （%） 绝对均方根误差 （mm/min） 0.058 0.068 0.036 0.022 0.025 0.025 0.029 0.035 0.045 10.860 10.438 4.642 2.338 2.231 2.062 2.217 2.339 6.32 0.011 0.089 0.100 0.276 0.028 0.076 0.096 0.063 0.138 相对均方根误差 （%） 2.169 14.385 12.979 29.716 2.616 6.560 7.649 4.559 13.56 由表 6.1-6 可见，耿贝尔分布拟合经最小二乘法求出的总公式各参数在 2～ 20 年重现期下的绝对、相对均方根误差都通过了精度检验。指数分布和 P-Ⅲ分 布的绝对均方根误差均大于 0.05mm/min，相对均方根误差则大于 5.0%，因此都 没有通过精度检验。 表 6.1-6 最小二乘法所求暴雨强度总公式误差一览表 指数分布 耿贝尔分布 P-Ⅲ分布 降水历时（min） 2 3 5 10 20 30 50 100 2-20 （a） 绝对均方根误差 （mm/min） 0.131 0.093 0.047 0.035 0.096 0.135 0.184 0.250 0.088 相对均方根误差 （%） 26.485 15.180 6.141 3.642 8.335 10.600 12.959 15.498 8.54 绝对均方根误差 （mm/min） 相对均方根误差 （%） 绝对均方根误差 （mm/min） 0.094 0.052 0.022 0.022 0.042 0.053 0.067 0.085 0.04 17.540 7.930 2.774 2.261 3.740 4.403 5.063 5.750 4.34 0.089 0.123 0.204 0.261 0.306 0.329 0.357 0.391 0.256 相对均方根误差 （%） 16.855 19.775 26.453 28.103 28.501 28.443 28.382 28.127 23.11 （2）高斯牛顿法 利用指数分布、耿贝尔分布以及 P-Ⅲ分布曲线得到的 i-t-P 三联表数据， 131 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 分别用高斯牛顿法计算暴雨强度总、分公式各参数（高斯牛顿法计算得到的分 公式来自总公式)，并计算各重现期下相应的精度误差，其结果见表 6.1-7。其 中，指数分布和耿贝尔分布曲线拟合经高斯牛顿法求出的总、分公式各参数在 2～20 年重现期下的绝对均方根误差小于 0.05mm/min，相对均方根误差小于 5.0%，指数分布的绝对均方根误差（0.027mm/min）和相对均方根误差（4.56%） 精度最优。 表 6.1-7 高斯牛顿所求暴雨强度总、分公式误差一览表 指数分布 耿贝尔分布 P-Ⅲ分布 降水历时（min） 2 3 5 10 20 30 50 100 2-20 （a） 绝对均方根误差 （mm/min） 0.036 0.030 0.023 0.019 0.022 0.027 0.035 0.047 0.027 相对均方根误差 （%） 7.277 4.869 3.034 1.935 1.933 2.154 2.479 2.895 4.56 绝对均方根误差 （mm/min） 0.029 0.032 0.036 0.031 0.024 0.024 0.030 0.046 0.031 相对均方根误差 （%） 5.518 4.954 4.533 3.221 2.148 1.979 2.281 3.095 4.56 绝对均方根误差 （mm/min） 0.052 0.052 0.059 0.049 0.035 0.035 0.051 0.086 0.05 相对均方根误差 （%） 9.775 8.303 7.639 5.259 3.227 2.999 4.091 6.185 6.55 综合分析，采用指数分布曲线-高斯牛顿法拟合暴雨强度公式的效果最好， 且达到了 GB50014-2021 精度要求。 6.1.3 结论 利用近 67 年资料，采用指数分布曲线-高斯牛顿法求参拟合的包头暴雨强 度公式如下： （1）总公式 q= 3452.258  (1 + 2.1131 lg P) (t + 19.984)1.055 （单位：L/s/hm2） （2）分公式 表 6.1-8 暴雨强度分公式一览表 重现期（年） 单一重现期暴雨强度计算公式表 P=2 5648.457/ (t + 19.984) ^ 1.055 P=3 6933.151/ (t + 19.984) ^ 1.055 P=5 8551.674/ (t + 19.984) ^ 1.055 P=10 10747.873/ (t + 19.984) ^ 1.055 132 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 P=20 12944.072/ (t + 19.984) ^ 1.055 P=30 14228.766/ (t + 19.984) ^ 1.055 P=50 15847.289/ (t + 19.984) ^ 1.055 P=100 18043.488/ (t + 19.984) ^ 1.055 6.2 雷击风险评估 6.2.1 雷电及雷电危害 雷电是发生在大气层中的声、光、电并发的一种物理现象，气象上称为雷 暴。雷电放电瞬间可产生数十千安，甚至数百千安的放电电流，强大的雷电流 能产生巨大的破坏力和很强的电磁干扰，给人类的生活、工作带来很大的影响， 它引起的灾害是自然界十大灾害之一。 根据雷闪发生的位置，可把雷闪分为云闪和地闪两大类。其中地闪是指发 生在云与大地之间的放电现象，它极容易对人类造成不可挽救的危害，也是我 们进行雷电防护研究的主要对象。 雷电成灾的主要形式可以分为直接雷击和间接雷击两种。直击雷是指雷电 直接击在物体上，产生巨大的电效应、热效应、冲击波和机械力作用等，从而 对地面物体造成巨大的破坏。间接雷击主要表现为闪电感应和闪电电涌侵入。 闪电感应是指闪电放电时，在附近导体上产生闪电感应和闪电电磁感应，它可 能使金属部件之间产生火花放电。闪电电涌侵入是指闪电对架空线路、电缆线 路或金属管道的作用，雷电波，即闪电电涌，可能沿着这些管线侵入屋内，危 及人身安全或损坏仪器设备。 另外，随着科学技术的不断进步，各类电子信息产品得到广泛应用，特别 是电子信息系统的应用，极大的方便了人们的生活。但是，这些电子设备普遍 存在着绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点，一 旦建筑物受到直接雷击或其附近区域发生雷击，雷电过电压、过电流和脉冲电 磁场会通过供电线、通信线、接收天线、金属管道和空间辐射等途径侵入建筑 物内，威胁室内电子设备的正常工作和安全运行。如防护不当，这些雷电灾害 133 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 轻则使电子设备误动作，重则造成电子设备永久性损坏，严重时还可能造成人 员伤亡。随着全社会现代化水平的不断提高，雷电对电子和通讯等设施的破坏 造成的经济损失及人员伤亡，远远超过了雷击引发火灾而造成的损失，雷电灾 害已成为“电子化时代的一大公害”。 6.2.2 雷电环境的危险性分析 6.2.2.1 地理位置参数 通过 GPS 定位仪在九原新材料产业园所在位置采集的经度为东经 109° 44′22″，纬度为北纬 40°36′15.3″，绘制九原新材料产业园地理位置如图 6.2-1。 图6.2-1 九原新材料产业园地理位置 6.2.2.2 园区周围环境特征 内蒙古包头九原新材料产业园区位于内蒙古包头市九原区，园区周边实景 图如图 6.2-2。 134 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图6.2-2 园区周边实景图 6.2.2.3 地闪密度 根据包头市1953～2012年的地面观测资料（2013年后没有观测记录）累年 平均雷暴日数为 34.12天，即Td1=34.12天/年。 为了更精确地表示地面闪击密度，通过加权平均得出九原新材料产业园所 在地的地闪密度：Ng1=0.1Td1=3.412 次/（km2·a）。 6.2.2.4 闪电定位资料分析 以下雷电资料取自内蒙古闪电监测网，以在九原新材料产业园中心位置附 近现场测量的地理参数为基准点，100km2 范围内（如图 6.2-3 所示） ，提取 7 年 （2015.1～2021.12）地闪资料，进行统计分析得出如下结论，作为雷电灾害风 险评估的基础参数之一。 （1）地闪密度分布 地闪密度即每平方公里年平均落雷次数，是表征雷云对地放电的频繁程度 的量，是估算建筑物年预计雷击次数时重要的参数。用 Ng 表示，单位为：次/ 135 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 （km2·a）。 根据内蒙古防雷闪电定位网可得到九原新材料产业园 100km2 范围内 7 年 （2015.1～2021.12）平均地闪密度约为：Ng2=0.66 次/（km2·a）。 2 图 6.2-3 九原新材料产业园 100km 范围内 7 年地闪密度等级范围图 （2）雷电流特征 根据九原新材料产业园位置地理参数，得出 100km2 范围内雷电流概率分布 饼状图（图 6.2-4） 。 2 图 6.2-4 九原新材料产业园 100km 内范围地闪雷电流强度概率分布饼状图（单位：kA） 根据图 6.2-4 可知，九原新材料产业园（100km2 范围内）区域范围内 7 年 136 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 雷电流特征： 平均雷电流幅值为：40.18kA； 最大雷电流强度 145kA， 0-10.1kA 的雷电流占 1.27%， 10.1-15.8kA 的雷电流占 4.07%， 15.8-50.8kA 的雷电流占 68.62%， 50.8-100kA 的雷电流占 19.93%， 100kA 以上的雷电流占 6.11%。 （3）地闪月变化规律 图 6.2-5 九原新材料产业园地闪月变化规律 图 6.2-5 是根据九原新材料产业园 100km2 范围内 7 年 （2015.1～2021.12） 地闪数据绘制的月均分布图，从图中可得出地闪月均活动规律：该地域地闪主 要活动期为 5-9 月，其中 7 月为地闪高发期。 （4）地闪时变化规律 137 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图 6.2-6 九原新材料产业园地闪时变化规律 图 6.2-6 是根据九原新材料产业园 100km2 范围内 7 年 （2015.1～2021.12） 地闪数据绘制的时均分布图，依据该组图得出地闪时均活动规律：该地域地闪 主要活跃在上午、午后至凌晨，其中 14 时雷电活动最多。 6.2.2.5 加权平均算法 结合雷暴日资料和闪电资料，通过加权平均算法得出九原新材料产业园的 地闪密度为： Ng=（Ng1×60+Ng2×7）/（60+7）=3.117 次/（km2•a） 将该值作为本评估报告所采用的地闪密度。 6.2.2.6 土壤电阻率 本报告中所用的土壤电阻率数值来源于 2022 年 3 月在九原新材料产业园所 在位置处现场采集的数据（表 6.2-1） ，采集当日天气晴，土壤为中等含水量， 结合地质勘测报告，取季节系数ψ，利用公式ρ=ψ×ρ0 计算得出实际土壤电 阻 率 。 采 集 所 用 仪 表 为 ， 运 用 四 极 法 （ 如 图 6.2-7 所 示 ）（ 参 考 标 准 为 GB/T17949.1-2000 进行常规测量）分别取接地极间距离 a=1、2、3、4、5m，则 所测量土壤电阻率为地表～地下 5m 土壤层的平均土壤电阻率（如图 6.2-8 所示） 。 图中横坐标为实测土壤电阻率值，纵坐标代表所测的土壤层深度。 138 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图 6.2-7 土壤电阻率测量示图表 6.2-1 土壤电阻率测量数据表 位置 测量值（Ω·m） 土壤电阻 季节 率 平均 系数 （ρ=ρ 值 （φ） 0·φ） 测 点 经度（E） 纬度（N） 间距 （m） 1 2 3 4 5 1 109°44′22″ 40°36′15″ ρ01 118 125 101 99 97 108 1.5 162 2 109°43′14″ 40°36′13″ ρ02 315 278 169 182 171 223 1.5 334.5 3 109°43′21″ 40°35′36″ ρ03 245 172 129 197 162 181 1.5 271.5 平均土壤电阻率 ρ（Ω·m） 九原新材料产业园所在区域地表～地下 5m 土壤层的平均土壤电阻率为 256 Ω·m。其中明拓集团周边土壤电阻率最高，大于 200Ω·m。 图 6.2-8 土壤电阻率分布图 6.2.3 区域雷电灾害风险评估 6.2.3.1 区域雷电灾害风险评估指标的计算 139 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 （1）气象指标G1的计算 我们利用雷电监测定位系统所获得的资料，将区域项目一定范围内的历年 平均地闪密度Ng作为气象指标G1来评估和预测雷电灾害危险性水平。 表6.2-2 Ng风险等级划分 Ng Ng>=3 3>Ng>=2.5 2.5>Ng>=2 2>Ng>=1.5 Ng<1.5 风险等级 极高 高 一般 低 极低 赋值 1 0.8 0.6 0.4 0.2 （2）地理环境指标G2的计算 1、环境因子 e1 的分析结果 根据环境因子e1的计算公式可 得e1的分析结果。其中 k0—区域周边环境影响因子 Pb—区域内建筑密度因子 P—区域内建筑物规划用地面积占所在区域总面积的百分比 H—区域内建筑高度因子 2、土壤电阻率因子 e2 的分析结果 根据土壤电阻率因子e2的计算公式e2i=ρmin/ρi（i=1，2，3）可得e2的分析 结果。 e2i—第i个区域的土壤电阻率敏感值 ρmin—区域中平均土壤电阻率最小值 ρi—第i个区域的平均土壤电阻率值 3、地理环境指标G2的分析结果 根据地理环境指标G2的计算公式G2=（e1×0.5＋e2×0.5）可得G2的分析结果。 （3）承灾体的风险指标G3的计算 综合人员活动影响因子V1、建筑物类型因子V2、线缆敷设因子V3、经济密度 因子V4等进行承灾体的风险指标G3的计算： G3（R1）=0.4V1+0.3V2+0.3V3（R1评估计算公式） 140 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 G3（R2）=0.3V2+0.3V3+0.4V4（R2评估计算公式） 人员活动影响因子V1=Ph（建筑物内）×0.1+Ph（建筑物外）×1 根据九原新材料产业园的具体情况，分析各个影响因子的取值，并计算得 出各个子区域的G3值。 （4）评估修正指标K的计算 一、建筑物易损性的雷电防护特性K1 建筑物的雷电防护状况 建筑物没有LPS保护 保护不全或存在风险 表6.2-3雷电防护特性K1 LPS的类别 K1 1 0.8 0.2 0.1 0.05 三类 二类 一类 建筑物雷电防护等级 注： 1.区域内的K1 由该区域内的建筑物共同确定; 2.保护不全或存在风险主要包括以下三种情况： （1）建筑物采取的防护措施等级不能满足国家标准相 应要求；（2）建筑物采取了设计文本中的防护措施后风险仍大于容许值；（3）设计文本中的具体防护措 施无法满足相应的防护标准的要求； 3.当子区域的建筑物的雷电防护特性存在两种及两种以上的情况时，应根据具体情况统计该区域内各 类防护特性所占的比重，加权求和。 二、建筑物易损性的修正系数K2 由区域的人员损失风险和经济损失风险确定，建筑物易损性的修正系数K2 区域的K2值可由下式表示： K2=（N1+N2+…+Nn）/n 式中： n—该区域内所选取的单体雷电灾害风险评估建筑物的数量； Ni（i=1，2，…n）—单体建筑物雷电灾害风险评估结果的风险等级赋值， 见下表6.2-4。 表6.2-4 建筑物单体评估的风险等级赋值 风险等级 高 较高 一般 低 赋值 2 1.5 1 0.8 注： 1、区域的k2值由该区域内所选取的单体建筑物雷电灾害风险评估结果共同确定； 141 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 2、风险等级划分标准见表6.2-4和表6.2-5。其中风险R1评估时参考的是单体建筑物人员生命损失 风险R1’值，风险R2评估时参考的是单体建筑物经济价值损失风险R4的评估结果。 表6.2-5 R1评估时风险等级的确定 单体评估 R1’值 R1’≥5×10-5 风险等级 高 5×10-5＞R1’≥1×10-5 1×10-5＞R1’≥0.5×10-5 较高 R1’＜0.5×10-5 一般 低 表6.2-6 R2评估时风险等级的确定 单体评估中建筑物可能损 失占建筑物总价值的比例P 风险等级 P≥1‰ 1‰＞P≥0.1‰ 0.1‰＞P≥0.05‰ P＜0.05‰ 高 较高 一般 低 通过对现有的建筑物设计文本分别进行单体雷电灾害风险评估，并按区域 进行统计分析，可得出区域的K1、K2值。 6.2.3.2 区域雷电灾害风险计算 （1）雷电灾害风险R1和R2的计算 雷电灾害风险值基本计算公式： 式中： R—区域i（i＝1，2，3）的风险值，分为R1（人员伤亡损失风险）及R2（建 筑物遭受雷击损失风险）两类； k1、k2—修正指标； Qj—第 j 个指标的作用权重； Gj—第 j 个指标的指数值； （2）区域综合雷电灾害风险R QR1—风险R1的作用权重，取0.9； QR2—风险R2的作用权重，取0.6。 雷电灾害风险评估各指标赋值如表6.2.-7所示 142 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 表6.2-7雷电灾害风险评估指标赋值 评估指标 值 单位 雷暴日 34.12 天 地闪密度 3.412 次/（km ·a） 闪电定位资料 0.66 次/（km ·a） 年平均地闪密度 3.117 次/（km ·a） 雷电流强度 145 KA 土壤电阻率 256 Ω·m 地形地貌 0.8 / 使用性质 0.6 / 人员数量 0.6 / 建筑物类型 0.8 / 电缆敷设 0.3 / 经济密度 1.0 / 修正指标K1 0.8 / 修正指标K2 1.5 / 2 2 2 雷电灾害风险计算公式 雷电灾害风险值 经计算R=0.25，属于中等风险区 6.2.3.3 区域雷电灾害风险区划 雷击综合风险区划分为低风险区、中等风险区、高风险区和极高风险区四 个不同的风险等级区域。为使区划指标有序化，确定分级标准为，如表6.2-8 所示： 表6.2-8雷击综合风险区划分标准 雷电灾害风 险R R≥0.4 0.3≤R＜0.4 0.2≤R＜0.3 0＜R＜0.2 风险等级 极高 高 中等 低 143 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 经计算，九原新材料产业园雷电灾害风险值R为0.25，根据风险区划分标准， 该九原新材料产业园应划分为中等风险区。 6.2.4 电源系统雷击过电流估算 假定总雷电流i0的50%流入建筑物的LPS的接地装置中，而其余的50%的i0， 即is进入各种设施（外来电力线、通讯线、金属管道等）间分配。假设本项目 通讯线路采用埋地引入和一定的屏蔽措施，采用穿管引入，基本不分流雷电流， 则雷电流is在电力线和外来金属管道中分配。 则SPD1的通流量为： 即为 SPD1 的 Iimp（10/350μs） 当使用 8/20μs 波形时，可通过单位能量推算知： 雷电流经过 SPD1 后，会有 50%～30%的残余施加于 SPD2 上，这里考虑较坏的 情况，假定有 50%的残余雷电流施加于 SPD2 上，则 SPD2 的标称通流量为： 同样，雷电流经过 SPD2 后，会有 50%～30%的残余施加于 SPD3 上，这里考虑 较坏的情况，假定有 50%的残余雷电流施加于 SPD3 上，则 SPD3 的标称通流量为： GB/T21714.2-2008 认为：用于内部电气设施的 SPD 标称放电电流值是适宜 的。从安全可靠的角度考虑，同时考虑到由感应环路产生的感应电流，可将上 述各级 SPD 的通流量加上约 20%的安全裕量，则各级 SPD 的通流量如下。 九原新材料产业园的第一类防雷建筑物： 通过地闪雷电流强度分析得出，项目所在地的雷电流强度均小于 200kA， 考虑到建筑物能承受的最恶劣的情况，电源系统雷击过电流估算时，选取规范 中第一类防雷建筑物的首次雷击的雷电流幅值 200kA 为计算值。 144 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 表 6.2-9 第一类防雷建筑物各级 SPD 通流量 项目 九原新材料产业 园 雷电流 强度 i0/kA 安全 裕量 200 0 200 1.2 200 1.2 调整 SPD1 SPD2 I1（10/350） I1（8/20） kA kA I2/kA 12.5 52.29125 26.145625 未调整 15 62.475 31.3725 已调整 20 80 40 为确保安全，要求总配电开关处（第一级）SPD 冲击放电电流应不小于 20kA （10/350μs）或标称放电电流 80kA（8/20μs），建议第一级 SPD 采用开关型， 第二级 SPD 应不小于 40kA（8/20μs） （限压型）的 SPD。同时，各级 SPD 的保 护水平应满足设备最低耐压水平要求，且有 20%的安全裕量。 九原新材料产业园的第二类防雷建筑物： 通过地闪雷电流强度分析得出，项目所在地的雷电流强度 145kA 小于 150kA，考虑到建筑物能承受的最恶劣的情况，电源系统雷击过电流估算时，选 取规范中第二类防雷建筑物的首次雷击的雷电流幅值 150kA 为计算值。 项目 九原新材料产 业园 表 6.2-10 第二类防雷建筑物各级 SPD 的通流量 SPD1 雷电流强度 安全 调整 I1（10/350） I1（8/20） i0/kA 裕量 kA kA 150 0 150 1.2 150 1.2 SPD2 I2/kA 9.375 39.218 19.609 未调整 11.25 47.062 23.531 已调整 12.5 60 30 要求总配电开关处（第一级）SPD 冲击放电电流应不小于 12.5kA（10/350 μs）或标称放电电流 80kA（8/20μs） ，建议第一级 SPD 采用开关型，在下一 级配电箱处（第二级）应安装不小于 60kA（8/20μs） （限压型）的 SPD。各级 SPD 的保护水平应满足设备最低耐压水平要求，且有 20%的安全裕量。 经计算，项目所在地最大雷电流为 145kA，第三类防雷建筑物的首次雷击 145 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 的雷电流幅值以此为计算值，其余第三类防雷建筑物各级 SPD 的通流量为： 项目 九原新材料产 业园 表 6.2-11 其他第三类建筑物各级 SPD 通流量 SPD1 雷电流强度 安全 调整 I1（10/350） I1（8/20） i0/kA 裕量 kA kA 145 0 145 1.2 145 1.2 SPD2 I2/kA 9.0625 37.911 18.955 未调整 10.875 45.493 22.747 已调整 20 60 30 为确保安全，要求总配电开关处（第一级）SPD 冲击放电电流应不小于 20kA （10/350μs）或标称放电电流 60kA（8/20μs），建议第一级 SPD 采用开关型， 在各层配电箱处（第二级）应不小于 40kA（8/20μs） （限压型）的 SPD。同时， 各级 SPD 的保护水平应满足设备最低耐压水平要求，且有 20%的安全裕量。 6.2.5 雷电灾害风险分析小结 6.2.5.1 雷电造成各种损害的可能成因分析 （1）雷电直接击中建筑物，直接雷击下的接触电压和跨步电压引起工作人 员伤亡。 （2）雷电直接击中建筑物，直接雷击引起的电力设施着火、爆炸（相间短 路）、机械效应，造成人员伤亡和设备故障。 （3）雷电直接击中建筑物，直接雷击下设备上的过电压引起绝缘闪络、相 间短路，造成设备故障。 （4）雷电击中与该建筑物相连的进出电力线路。引起的电力设施着火、爆 炸、机械效应，造成人员伤亡和设备故障。 （5）雷电击中与该建筑物相连的进出电力线路附近。间接雷击下由于闪电 感应在线路上引起的过电压导致的绝缘闪络、相间短路，造成设备故障。 6.2.5.2 雷电灾害风险分析结果小结 通过对九原新材料产业园的全面勘察、检测、资料的调阅、分析、计算得 146 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 出雷电灾害风险评估的以下结论： （1）九原新材料产业园所在地为包头市九原区，受其气象、地理、地质环 境的综合影响，该地区雷暴强度大。年均雷暴日数为 34.12 天，属于中雷区。 （2）项目所在地闪电的强度分布基本呈现出均匀状态，该区域内的平均雷 电流幅值为：40.18kA；最大雷电流强度 145kA，0-10.1kA 的雷电流占 1.27%， 10.1-15.8kA 的雷电流占 4.07%，15.8-50.8kA 的雷电流占 68.62%，50.8-100kA 的雷电流占 19.93%，100kA 以上的雷电流占 6.11%。雷电流强度相对而言较大， 一旦发生雷击灾害，灾害强度较大。 （3）项目范围内地闪密度为：3.117 次/（km2·a），发生雷电灾害事故的 概率较大。 （4）本区域气候条件差，土地贫瘠，水土流失、沙化和风蚀等地问题严重， 植被覆盖少，土壤失水严重，土质较差，造成土壤电阻率及防雷接地装置的接 地电阻值高，项目所在区域平均土壤电阻率为 256Ω·m，不利于对雷电流的泄 放。应注重接地网的设计、选材等。 （5）经计算，九原新材料产业园风险值 R 为 0.25，根据风险 R 区划指标 的分级标准，划分为中等风险区。 （6）应参照电源系统雷击过电流估算结果配置电涌保护器（SPD），当 SPD 选型不符合规范要求时，不能将瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压 范围内，或将强大的雷电流泄流入地，使被保护的设备或系统不受冲击。因此， 其选型应做出参数要求，并应符合 GB50343-2012 标准规定。 6.3 风速极值推算 对于本工程设计而言，首先对包头气象站的设计最大风速原始资料进行以 下计算： 首先，对包头气象站风速原始资料的可靠性、一致性和代表性进行审查， 147 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 对特大风速值通过天气分析、重现期分析、地区比审、气象要素相关、史籍记 载等方面进行审核。 其次，采用自记式风速仪记录的 10min 平均最大风速资料，风速仪标准高 度应为 10m；当观测的风速仪高度与标准高度相差较大时，按下式换算到标准 高度的风速 V： 10 V = VZ ( )α Z 式中：VZ 为风速仪观测风速（m/s）；Z为风速仪实际高度（m）；α为地面粗 糙度系数，包头取值0.16。 据此标准，对包头气象站的年最大风速资料进行统计和订正，其年最大风 速的年际变化见图6.3-1，由图可见，1971～2021年年最大风速最大值出现于 1971和1972年，达到23.3m/s；2018年年最大风速最小，仅12.6m/s。 图 6.3-1 1971～2021 年包头气象站逐年最大风速变化 6.3.1 设计风速的概率计算 概率计算方法主要采用了耿贝尔分布、PⅢ分布和广义极值分布，上述方法 均来自于《现代应用统计学》。具体的推算方法详见附录3。 6.3.1.1 耿贝尔、PⅢ分布计算基本风速 表 6.3-1 利用耿贝尔、PⅢ计算出包头气象站不同重现期的基本风速（m/s） 参数估算法 耿贝尔法 100年一遇 27.5 50年一遇 25.9 30年一遇 24.7 148 20年一遇 23.7 10年一遇 22.0 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 PⅢ 24.7 23.9 23.2 22.6 21.6 6.3.1.2 广义极值分布计算基本风速 目前对设计基本风速的计算一般用耿贝尔、PⅢ分布来拟合，在实际问题中， 如果知道风速的基本类型，并且能验证其是否满足极值分布吸引场的条件，就 可以确定相关问题的极值分布到底是何类型，但是通常只能得到观测数据，而 其分布具有何种形式是难以确定的，另一方面，即使知道其类型，要验证是否 满足其极大值极值分布吸引场的条件也较困难，而广义极值分布包含了耿贝尔， Frechet及Weibull 分布，将三种极值分布统一在一起，是一个较为完整的极值 分布体系，不必考虑原始分布的类型，能够避免单独采用某一分布的不足。以 下利用广义极值分布计算设计基本风速。具体的推算方法详见附录3。 包头气象站不同重现期的基本风速见表6.3-2。比较发现，利用广义极值与 耿贝尔、PⅢ计算的基本风速较为接近，使用广义极值分布计算的100年一遇 10min平均最大风速25.1m/s，50年一遇10min平均最大风速24.2m/s。 表 6.3-2 利用广义极值分布计算出包头气象站不同重现期的基本风速（m/s） 参数估算法 100年一遇 50年一遇 30年一遇 20年一遇 10年一遇 广义极值 25.1 24.2 23.5 22.9 21.8 综合考虑耿贝尔分布、PⅢ分布和广义极值分布计算的重现期结果，包头气 象站100年一遇最大风速的推荐值为27.5m/s、50年一遇最大风速的推荐值为 25.9m/s。 6.3.1.3 拟合适度检验 按照参数检验法（柯尔莫戈洛夫拟合适度检验）的方法，对包头气象站的 最大风速分布模型的合理性进行检验，广义极值（GEV）分布下＝0.57，耿贝尔 分布下＝0.69，小于检验阈值1.35，因此样本序列服从该型概率分布。 6.3.2 包头九原新材料产业园区设计风速的推算 估算设计基准风速通常方法是在九原新材料产业园区内设置短期气象观测 149 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 站（或直接利用九原新材料产业园区附近的区域自动站） ，与临近国家气象站进 行对比分析，建立回归方程或求出从气象站到开发区的比值系数，再利用气象 站资料求得的基本风速订正到开发区。 经过对九原新材料产业园区范围内和附近的区域自动站位置和数据质量的 筛选，选定卜尔汉图镇和哈林格尔镇分别代表九原新材料产业园区的北部和南 部，通过求取包头气象站到这两个区域自动站的最大风速比值系数，再将气象 站资料求得的不同重现期的最大风速订正到九原新材料产业园区。 由于卜尔汉图镇和哈林格尔镇两个区域自动站的气象数据在2015年9月1日 之前缺测较多，因此采用2015年9月1日至2021年12月31日的最大风速资料进行 推算。 （1）区域自动站与包头气象站最大风速相关分析 区域自动站和包头气象站的日最大风速的相关性及比值见表6.3-3。由表可 见，区域自动站和包头气象站日最大风速相关性较好，通过了置信水平为0.001 的显著性检验。 表 6.3-3 区域自动站与包头气象站最大风速比值 站名 最大风速条件 相关系数 样本数 显著性 比值（自动站/气象站） 0.809 2251 日最大风速 0.709 226 旬最大风速 0.618 70 月最大风速 0.794 2209 日最大风速 哈林格 0.704 223 旬最大风速 尔镇 0.552 63 月最大风速 注：推算时间为2015年9月1日-2021年12月31日。 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.807 0.808 0.812 0.706 0.722 1.331 卜尔汉 图镇 （2）从气象站到包头九原新材料产业园区设计基准风速的推算 根据以上两个区域自动站的日最大风速与同期包头气象站日最大风速序 列，得到九原新材料产业园区北部和南部与包头气象站最大风速的比值为： K1=0.807，K2=0.706，均小于1，综合考虑，推荐包头九原新材料产业园区100 年一遇最大风速的推荐值为27.5m/s、50年一遇最大风速的推荐值为25.9m/s。 150 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 表 6.3-4 推算出的开发区内不同重现期的最大风速（m/s） 重现期 100年一遇 50年一遇 30年一遇 20年一遇 10年一遇 包头九原新材料产 业园区 27.5 25.9 24.7 23.7 22.0 （3）包头九原新材料产业园区基本风压的推算 风荷载的基准压力，一般按当地空旷平坦地面上10m 高度处10min平均的风 速观测数据，经概率统计得出各个重现期最大风速，再考虑相应的空气密度， 按贝努利公式确定风压。推荐基本风压应采用规范规定的方法确定的50年重现 期的风压，但不能小于0.3kN/m2。对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较 敏感的其他结构，基本风压的取值应适当提高，并应符合有关结构设计规范的 规定。 基本风压应按下式计算： 1 𝑊0 = 𝜌𝑉0 2 2 式中：𝑊0 为基本风压（kN/m2）；V为某一重现期离地10m高自记10min平均最 大风速（m/s）；𝜌为空气密度（kg/m3）。 空气密度𝜌按照下式计算： ρ= 1.276 P − 0.378e ( ) 1 + 0.00366t 1000 式中：P为气压（hPa） ；t为气温（℃） ；e为水汽压（hPa） 。 根据上式计算，得到包头气象站的空气密度为 1.112576kg/m3。利用该地 50 年一遇的 10m 高度年最大风速 25.9m/s，就可计算得到基本风压为 0.37kN/m2。 再结合《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）的附录 E.5 给出的包头 50 年一 遇的基本风压为 0.55kN/m2，因此推荐包头九原新材料产业园区 50 年一遇 10m 高度的基本风压为 0.55kN/m2。 6.3.3 九原新材料产业园不同高度不同重现期10min平均最大风速的推算 查阅和参考《公路桥梁抗风设计规范》关于地表粗糙度分类（表 6.3-5）， 九原新材料产业园区类似于表中农地、田园、平坦开阔地；树木及低层建筑物 151 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 稀少地区的情况，因此采用Ⅱ类地表粗糙度，风廓线指数为 0.16。最终采用 α=0.16 推算出离地 20m、30m、50m、70m、100m 高度不同重现期最大风速值， 其中 50 年重现期下的最大风速值为设计基准风速，结果见表 6.3-6。 表 6.3-5 地表状况及地表粗糙度分类 类别 地表状况 α Ⅰ 海上、海岸 0.12 Ⅱ 农地、田园、平坦开阔地；树木及低层建筑物稀少地区 0.16 Ⅲ 树木及低层建筑物密集地区；中、高层建筑物稀少地区；平缓的丘陵地 0.22 Ⅳ 中、高层建筑物稀密集地区；起伏较大的丘陵山地 0.30 表 6.3-6 九原新材料产业园不同高度不同重现期 10min 平均最大风速(m/s) 高度（m） 10min平均最大风速 100年一遇 50年一遇 30年一遇 20年一遇 10年一遇 20 27.5 30.7 25.9 28.9 24.7 27.6 23.7 26.5 22.0 24.6 30 32.8 30.9 29.4 28.3 26.2 50 35.6 33.5 32.0 30.7 28.5 70 37.5 35.4 33.7 32.4 30.0 100 39.7 37.4 35.7 34.3 31.8 10 6.3.4 最大风速空间分析 使用中国气象局陆面数据同化系统 CLDAS 大气驱动场产品中 2018～2021 年离地高度 10m 处的最大风速格点数据，统计了内蒙古自治区年最大风速分布 情况。 图6.3-2 内蒙古自治区最大风速分布图 152 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 内蒙古自治区大部地区最大风速在 12.0～20.0m/s 之间，主要受复杂地形 影响，总体呈现大兴安岭以西、河套平原以北风速大，巴丹吉林沙漠、西辽河 平原低的分布，局部山地因地形梯度大，风速会更大。高值区主要位于呼伦贝 尔以西、锡林郭勒盟、河套平原以北一带，低值区主要位于阿拉善盟、赤峰市、 通辽市等平原地区。 图6.3-3 九原新材料产业园周边最大风速分布图（黑线所围区域为九原新材料产业园） 如图 6.3-3 所示，包头九原新材料产业园区年最大风速在 8.5～10.9m/s 之间，在内蒙古自治区中属于偏小水平；其中园区西部最大分速较大，在 9.7～ 10.9m/s 之间，东部最大风速相对较小，在 8.5～9.7m/s 之间。 6.4 最高、最低气温极值及室外空气计算参数推算 6.4.1 不同重现期设计气温（高温）与极端最高气温的推算 6.4.1.1 资料来源 按照《建筑结构荷载规范》，选取包头气象站历年来最高温度月的月平均最 高气温来计算基本气温（高温）。从图 6.4-1 可看出建站至今月平均最高气温呈 波动性变化且逐年升高的趋势，气温集中在 26.7(1979 年 6 月)℃～34.4(2010 153 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 年 7 月)℃。 月平均最高气温 线性 (月平均最高气温) 35 y = 0.0159x + 29.309 R² = 0.0737 气温（℃） 33 31 29 27 25 1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006 2011 2016 2021 年 图 6.4-1 1951～2021 年包头气象站最高温度月的月平均最高气温年际变化 另外，选取包头气象站历年来极端最高气温来计算不同重现期的极端最高 气温。从图 6.4-2 逐年极端最高气温变化曲线可看出建站至今呈波动性变化， 气温集中在 33.2℃～40.4℃。 42 气温（℃） 40 38 36 34 32 30 1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006 2011 2016 2021 年 图 6.4-2 包头气象站极端最高气温年际变化 6.4.1.2 设计气温（最高）的概率计算 本文使用的资料是包头气象站 1951～2021 年最高温度月的月平均最高气 温序列，有 71 年资料，符合指南或规范对资料的要求。按标准的规定，我们将 用耿贝尔、PⅢ和广义极值分布计算出基本气温（高温），为了让设计人员有一 个选择的余地，也为了有一个相互比较、相互验证的结果，分别给出了耿贝尔 154 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 法、PⅢ和广义极值参数估计法计算出的结果。 表 6.4-1 1951～2021 年包头气象站最高温度月的月平均最高气温(℃) 站名 包头气象 站 设计频率 /% 耿贝尔分 布 PⅢ分布 广义极值 最大值 10年一遇 31.6 31.5 31.5 31.6 20年一遇 32.4 32.1 32.0 32.4 30年一遇 32.8 32.4 32.3 32.8 50年一遇 33.3 32.8 32.6 33.3 100年一遇 34.0 33.2 33.0 34.0 资料年代 1951-2021 根据表可知，包头气象站 50 年一遇月平均最高气温的推荐值为 33.3℃， 2010 年包头气象站月平均最高气温为 34.4℃，查建筑荷载规范得包头最高气温 为 34.0℃，为了保证工程安全，因此园区 50 年一遇月平均最高气温的推荐值 为 34.4℃。 6.4.1.3 九原新材料产业园区基本气温（高温）的推算 估算包头九原新材料产业园区的设计气温（高温）通常的方法是在包头九 原新材料产业园区内设置短期气象观测站（或直接利用九原新材料产业园区附 近区域自动气象站） ，与临近气象站（包头气象站）进行对比分析，建立回归方 程（即首先求出回归方程的 A、B 值） ，或者求取两者的差值 C，再将包头气象 站资料求得的基本气温（高温）订正到包头九原新材料产业园区。采用线性回 归法或差值法，将区域站与包头气象站的气温资料进行对比分析，得到包头九 原新材料产业园区的设计气温（高温） 。 采用区域站与包头气象站夏季的日最高气温构建的回归方程的 A、B 值以及 差值 C 见表 6.4-2。由表可见，区域站与包头气象站夏季的日最高气温相关性 较好，相关系数在 0.94 以上，通过了置信水平为 0.001 的显著性检验。采用 差值法推算得到包头九原新材料产业园区不同重现期的月平均最高气温结果见 表 6.4-3。 155 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 表 6.4-2 区域自动站与包头气象站夏季的日最高气温关系 区域站 相关系数 样本数 显著性 线性回归 A B 差值 C 卜尔汉图镇 0.989 546 0.001 0.8585 3.1059 1.16 哈林格尔镇 0.991 504 0.001 0.9037 1.8148 1.08 注：推算时间为2015年9月1日-2021年12月31日的夏季。 表 6.4-3 推算出的九原新材料产业园区不同重现期的月平均最高气温（℃） 重现期 20年一遇 30年一遇 50年一遇 32.8 33.6 34.0 35.6 / 32.7 33.5 33.9 35.5 / 10 年一遇 包头九原新材料产 业园区北部 包头九原新材料产 业园区南部 100 年一遇 6.4.1.4 包头气象站年极端最高气温的概率计算 本文使用的资料是包头气象站 1951～2021 年极端最高气温序列，有 71 年 资料，符合指南或规范对资料的要求。使用耿贝尔、PⅢ和广义极值分布计算出 不同重现期的极端高温，结果如表 6.4-4 所示。 根据表 6.4-4 可知，包头气象站 50 年一遇年极端最高气温的推荐值为 40.2℃，2005 年包头气象站年极端最高气温为 40.4℃，为了保证工程安全，因 此园区 50 年一遇年极端最高气温的推荐值为 40.4℃。 表 6.4-4 1951～2021 年包头气象站不同重现期的极端最高气温(℃) 站名 包头气象站 设计频率/% 耿贝尔分布 PⅢ分布 广义极值 最大值 10年一遇 38.0 37.9 37.9 38.0 20年一遇 39.0 38.6 38.7 39.0 30年一遇 39.6 39.1 39.1 39.6 50年一遇 40.2 39.6 39.7 40.2 100年一遇 41.2 40.2 40.4 41.2 资料年代 1951-2021 6.4.1.5 包头九原新材料产业园区年极端最高气温的推算 采用线性回归方程及差值法，对区域站与包头气象站的日最高气温进行对 比分析，得到包头九原新材料产业园区的极端最高气温。 采用区域站与包头气象站同期日最高气温构建的回归方程的 A、B 值以及差 值 C 见表 6.4-5。由表可见，区域站与包头气象站同期的日最高气温相关性较 好，相关系数在 0.99 以上，通过了置信水平为 0.001 的显著性检验。经综合考 156 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 虑，推算得到包头九原新材料产业园区不同重现期的极端最高气温结果见表 6.4-6。 表 6.4-5 区域自动站与包头气象站同期日最高气温关系 区域站 相关系数 样本数 显著性 卜尔汉图镇 0.996 2251 0.001 哈林格尔镇 0.996 2209 0.001 注：推算时间为2015年9月1日-2021年12月31日。 线性回归 A B 差值 C 0.9833 0.9922 -0.6453 -0.9215 0.913 1.046 表 6.4-6 推算出的包头九原新材料产业园区不同重现期的年极端最高气温（℃） 重现期 包头九原新材料产业园区 北部 包头九原新材料产业园区 南部 10 年一遇 20年一遇 30年一遇 50年一遇 100 年一遇 38.9 39.9 40.5 41.3 42.1 39.0 40.0 40.6 41.4 42.2 6.4.1.6 园区周边极端最高气温风险空间分析 使用中国气象局陆面数据同化系统CLDAS大气驱动场产品中2018-2021年 离地面2米处的最高气温格点数据，统计了内蒙古自治区极端最高气温的分布情 况。 图6.4-3 内蒙古自治区极端最高气温分布图 如图6.4-3所示，除东北部山区外，内蒙古自治区大部地区极端最高气温在 32～42℃之间，总体呈现西部和东南部高，中部、东北部较低的分布，高值区 主要位于阿拉善盟、赤峰市、通辽市等沙漠和平原地区，低值区主要位于呼伦 贝尔市、锡林郭勒盟和乌兰察布市等地形复杂区域。 157 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图6.4-4 九原新材料产业园区周边极端最高气温分布图（黑线所围区域为九原新材料产业园区） 如图6.4-4所示，九原新材料产业园区年极端最高气温在38.0～39.8℃之间， 在内蒙古自治区中属于中等水平；其中园区西部极端最高气温较高，在38.9～ 39.8℃之间，东部极端最高气温较低，在38.0～38.9℃之间。 6.4.2 不同重现期设计气温（低温）与极端最低气温的推算 6.4.2.1 资料来源 按照《建筑结构荷载规范》，选取包头气象站历年来最低温度月的月平均最 低气温来计算基本气温（低温）。从逐年最低温度月的月平均最低气温变化曲线 （图 6.4-3）可看出，建站至今气温逐渐上升，在-24.2(1967 年 12 月)℃～ -13.4(1989 年 1 月)℃之间变化。 图 6.4-3 1951～2021 年包头气象站最低温度月的月平均最低气温年际变化 158 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 另外，选取包头气象站历年来极端最低气温来计算不同重现期的极端最低 气温。从图 6.4-4 逐年极端最低气温变化曲线可看出建站至今气温逐渐上升， 在-31.4℃～-19.2℃之间变化。 极端最低气温 线性 (极端最低气温) y = 0.0521x - 26.815 R² = 0.1757 -15 气温（℃） -20 -25 -30 -35 1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006 2011 2016 2021 年 图 6.4-4 包头气象站极端最低气温年际变化 6.4.2.2. 设计气温（最低）的概率计算 本文使用的资料是包头气象站 1951～2021 年最低温度月的月平均最低气 温序列，有 71 年资料，符合指南或规范对资料的要求。使用耿贝尔、PⅢ和广 义极值分布计算出的基本气温（低温） ，结果如表 6.4-7 所示。 根据表 6.4-7 可知，包头气象站 50 年一遇月平均最低气温的推荐值为 -23.4℃，1967 年包头气象站月平均最低气温为-24.2℃，查建筑荷载规范得包 头最低气温为-23.0℃，为了保证工程安全，因此园区 50 年一遇月平均最低气 温的推荐值为-24.2℃。 表 6.4-2 利用耿贝尔、PⅢ和广义极值分布计算出包头气象站不同重现期的月平均最低气温（℃） 站名 设计频率/% 耿贝尔分布 PⅢ分布 广义极值 最小值 资料年代 包头气象站 10年一遇 20年一遇 30年一遇 50年一遇 100年一遇 -20.5 -21.8 -22.5 -23.4 -24.7 -20.3 -21.2 -21.8 -22.4 -23.2 -20.2 -21.1 -21.6 -22.2 -22.9 -20.5 -21.8 -22.5 -23.4 -24.7 1951-2021 6.4.2.3 九原新材料产业园设计气温（低温）的推算 采用线性回归方程及差值法，对区域站与包头气象站的气温资料进行对比 159 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 分析，得到九原新材料产业园区的设计气温（低温）。 采用区域站与包头气象站冬季的日最低气温构建的回归方程的 A、B 值以及 差值 C 见表 6.4-8。由表可见，区域站与包头气象站冬季的日最低气温相关性 较好，相关系数在 0.93 以上，通过了置信水平为 0.001 的显著性检验。采用差 值法推算得到包头九原新材料产业园区不同重现期的月平均最低气温结果见表 6.4-9。 表 6.4-8 区域自动站与包头气象站冬季的日最低气温关系 A B 差值 C 0.001 0.8641 -1.9182 -0.117 0.001 0.9150 -2.9367 1.829 区域站 相关系数 样本数 显著性 卜尔汉图镇 0.935 562 哈林格尔镇 0.938 562 线性回归 注：推算时间为2015年9月1日-2021年12月31日的冬季。 表 6.4-9 推算出的包头九原新材料产业园区不同重现期的月平均最低气温（℃） 重现期 包头九原新材料产 业园区北部 包头九原新材料产 业园区南部 10 年一遇 20年一遇 30年一遇 50年一遇 100 年一遇 -20.6 -21.9 -22.6 -24.3 -24.8 -18.7 -20.0 -20.7 -24.8 / 6.4.2.4. 包头气象站年极端最低气温的概率计算 本文使用的资料是包头气象站 1951～2021 年极端最低气温序列，有 71 年 资料，符合指南或规范对资料的要求。使用耿贝尔、PⅢ和广义极值分布计算出 不同重现期的极端低温，结果如表 6.4-10 所示。 表 6.4-10 利用耿贝尔、PⅢ和广义极值分布计算出包头气象站不同重现期的极端最低气温（℃） 站名 设计频率/% 耿贝尔分布 PⅢ分布 广义极值 最小值 资料年代 包头气象站 10年一遇 20年一遇 30年一遇 50年一遇 100年一遇 -28.6 -30.2 -31.1 -32.3 -33.8 -28.3 -29.3 -29.9 -30.6 -31.4 -28.4 -29.5 -30.0 -30.7 -31.4 -28.6 -30.2 -31.1 -32.3 -33.8 1951-2021 采用包头气象站的资料进行开发区设计极端低温的推算。根据表可知，开 发区 50 年一遇极端最低气温的推荐值为-32.3℃。 6.4.2.5 原新材料产业园年极端最低气温的推算 160 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 采用线性回归方程及差值法，对区域站与包头气象站的日最低气温资料进 行对比分析，得到开发区的极端最低气温。 采用区域站与包头气象站同期日最低气温构建的回归方程的 A、B 值以及差 值 C 见表 6.4-11。由表可见，区域站与包头气象站同期的日最低气温相关性较 好，相关系数在 0.99 以上，通过了置信水平为 0.001 的显著性检验。采用差值 法推算得到包头九原新材料产业园区不同重现期的极端最低气温结果见表 6.4-12。 表 6.4-11 区域自动站与包头气象站同期日最低气温关系 区域站 相关系数 样本数 显著性 A 线性回归 B 差值 C 卜尔汉图镇 0.991 2251 0.001 0.9928 0.0693 -0.06 哈林格尔镇 0.992 2209 0.001 1.0285 -1.4063 1.33 注：推算时间为2015年9月1日-2021年12月31日。 表 6.4-9 推算出的包头九原新材料产业园区不同重现期的年极端最低气温（℃） 重现期 包头九原新材料产 业园区北部 包头九原新材料产 业园区南部 10 年一遇 20年一遇 30年一遇 50年一遇 100 年一遇 -28.7 -30.3 -31.2 -32.4 -33.9 -27.3 -28.9 -29.8 -32.3 -33.8 6.4.2.6 园区周边极端最低气温风险空间分析 使用中国气象局陆面数据同化系统CLDAS大气驱动场产品中2018-2021年 离地面2米处的最低气温格点数据，统计了内蒙古自治区极端最低气温的分布情 况。 图6.4-7 内蒙古自治区极端最低气温分布图 161 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 内蒙古自治区大部极端最低气温在-45℃～-25℃的范围内，总体呈现东北 低西南高，北低南高的分布，高值区主要位于阿拉善盟、鄂尔多斯市一带以及 赤峰市、通辽市一带地区，低值区主要位于锡林郭勒盟和呼伦贝尔市。 图6.4-8 九原新材料产业园周边极端最低气温分布图（黑线所围区域为九原新材料产业园） 如图6.4-8所示，九原新材料产业园区年极端最低气温在-26.5～-24.5℃之间， 在内蒙古自治区中属于偏高水平；其中园区西部极端最低气温较低，在-26.5～ -25.5℃之间，东部极端最低气温较高，在-25.5～-24.5℃之间。 6.5. 降水极值推算 6.5.1 年最大日雨量的概率估算 从 1951-2021 年包头气象站年最大日雨量年际变化来看（图 6.5-1） ，包头 气象站最大日降水量最大值出现于 1958 年，达到 100.8mm；1980 年最大日降水 量最小，仅 17.7mm。 162 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 最大日降水量 线性 (最大日降水量) 最大日降水量（mm） 120 y = -0.0546x + 44.57 R² = 0.0044 100 80 60 40 20 0 1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 2001 2006 2011 2016 2021 年 图 6.5-1 包头气象站参证站年最大日雨量的年际变化（1951～2021 年） （单位：mm） 运用广义极值分布和耿贝尔分布函数计算包头参证站不同重现期的最大日 雨量，结果如表 6.5-1 所示：100 年一遇的最大日雨量为 100.7mm，50 年一遇 的最大日雨量为 89.9mm。 表 6.5-1 包头气象站参证站不同重现期的最大日雨量（单位：mm） 重现期 最大日雨量 方法 耿贝尔 广义极值 100年一遇 99.6 100.7 50年一遇 89.9 89.5 30年一遇 82.7 81.5 10年一遇 66.8 64.9 6.5.2 园区周边年累计降雨量空间分析 使用中国气象局多源降水融合系统（CMAPS V2.1）输出的2018-2021年格 点化的融合降水产品，统计了内蒙古自治区年平均降水量分布情况。 图6.5-2 内蒙古自治区年降雨量分布图 163 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 如图6.5-2所示，内蒙古自治区年平均降水量在0-900毫米之间，总体呈现西 部少、南部多，东部多的分布。高值区主要位于内蒙古东部和呼和浩特两个地 区，低值区主要位于阿拉善盟和锡林郭勒盟地区。 图6.5-3 九原新材料产业园区周边年降水量分布图（黑线所围区域为九原新材料产业园区） 如图6.5-3所示，九原新材料产业园区年降水量在230.0～260.0mm之间，在 内蒙古自治区中属于中等水平；其中园区西北部年降水量较多，在245.0～ 260.0mm之间，东南部年降水量较少，在230.0～245.0mm之间。 6.6 设计冻土深度推算 利用包头气象站1962～2021年最大冻土深度资料，采用极值Ⅰ型函数，推 算得到各重现期冻土深度最大值，见表图6.6-1 。 164 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 最大冻土深度 线性 (最大冻土深度) 170 y = -0.4319x + 135.51 R² = 0.2091 冻土深度（cm） 150 130 110 90 70 50 1962 1967 1972 1977 1982 1987 1992 1997 2002 2007 2012 2017 年 图 6.6-1 1962～2021 年包头气象站最大冻土深度年际变化 表 6.6-1 1962～2021 年包头气象站不同重现期的冻土深度（cm） 重现期 10 年一遇 20 年一遇 30 年一遇 50 年一遇 100 年一遇 包头气象站 146 156 163 169 179 计算得到包头气象站50年一遇最大冻土深度169cm，100年一遇最大冻土深 度179cm。 6.7 雪压极值推算 6.7.1 积雪密度的估算 我国只有少数气象站同时观测积雪深度和雪压，而包头气象站只有积雪深 度观测资料，所以积雪密度值通过参考包头气象站和建筑荷载规范，积雪密度 确定为 130kg/m3。 6.7.2 设计雪压的概率计算 本文使用的资料是包头气象站 1951～2021 年最大积雪深度序列（年最大积 雪深度统计时段均为当年 7 月到下一年 6 月） ，有 71 年资料，符合指南或规范 对资料的要求。如图 6.7-1 所示，包头气象站年最大雪深最大值出现于 1956 年，达到 21cm，2017 年最大雪深最小，为 0cm。 165 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 图 6.7-1 1951～2021 年包头气象站年最大雪深变化图 按标准的规定，我们将用耿贝尔、PⅢ和广义极值分布计算出不同重现期的 最大积雪深度，为了让设计人员有一个选择的余地，也为了有一个相互比较、 相互验证的结果，分别给出了耿贝尔法和 PⅢ参数估计法计算出的结果（表 6.7-1）。 从包头气象站历年最大积雪深度可知，有部分年份的最大积雪深度为 0cm， 对于含有 0 的序列，一般采用比例法来进行频率转换，先将 Xi>0 的 k 项资料作 为整个序列，进行一般的频率计算，其拟合出的曲线只能代表全部 n 项资料中 一部分资料的分布情况，所以需要对 Xi 的频率进行缩减，具体转换公式为： 其中：k 为积雪深度大于 0 的年数，n 为总年数。 由表所示，计算得到的三组结果基本一致。 并根据积雪密度和不同重现期的最大积雪深度计算雪压，计算公式如下： So = hρg （公式6.7-1） 其中：So为雪压（kN/m²），h为积雪深度（m），ρ为积雪密度（t/m³） ，g为 重力加速度（9.8m/s²）。 采用包头气象站的资料进行包头九原新材料产业园区的设计雪压推算。 166 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 表 6.7-1 利用耿贝尔、PⅢ和广义极值分布计算出包头气象站不同重现期的最大积雪深度和雪压 参数估算法 耿贝尔法 （cm） PⅢ分布 (cm) 包头气象 站 广义极值 (cm) 雪压 (kN/m2) 100年一遇 50年一遇 30年一遇 20年一遇 10年一遇 17.7 15.6 14.1 12.9 10.7 17.3 15.3 13.7 12.5 10.4 16.4 14.6 13.2 12.1 10.1 0.21～0.22 0.19～0.20 0.17～0.18 0.15～0.16 0.13～0.14 采用包头气象站的资料进行包头九原新材料产业园区设计雪压的推算。根 据表 6.7-1 可知，包头九原新材料产业园区 50 年一遇最大积雪深度为 15.6cm， 雪压为 0.20kN/m2。 包头气象站 1956 年最大积雪深度为 21cm，推算的雪压为 0.27kN/m2。查建 筑荷载规范得包头 50 年一遇雪压值为 0.25kN/m2 ，100 年一遇雪压值为 0.30kN/m2。为了保证工程安全，因此园区 50 年以上一遇的最大积雪深度推荐 21cm，雪压推荐为 0.27kN/m2；100 年一遇的雪压推荐为 0.30kN/m2。 6.8 工业建筑采暖通风气象参数 根据《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2015）的规定， 本报告选用 1951～2021 年包头气象站观测数据，对各类室外空气计算参数进行 计算。具体名称及统计方法见表 6.8-1，结果见表 6.8-2。 表 6.8-1 室外空气计算参数及其统计方法一览表 室外空气计算参数名称 统计方法 供暖室外计算温度 累年平均每年不保证5天的日平均温度 冬季通风室外计算温度 历年最冷月月平均温度的平均值 冬季空气调节室外计算温度 累年平均每年不保证1天的日平均温度 冬季空气调节室外计算相对湿度 历年最冷月月平均相对湿度的平均值 夏季通风室外计算温度 历年最热月14时平均温度的平均值 夏季通风室外计算相对湿度 历年最热月14时平均相对湿度的平均值 夏季空气调节室外计算日平均温度 累年平均每年不保证5天的日平均温度 冬季室外平均风速 累年最冷3个月各月平均风速的平均值 冬季室外最多风向的平均风速 累年最冷3个月最多风向（静风除外）的各月平均风速的平均值 夏季室外平均风速 累年最热3个月各月平均风速的平均值 夏季室外最多风向的平均风速 累年最热3个月最多风向（静风除外）的各月平均风速的平均值 冬季最多风向及其频率 累年最冷3个月的最多风向及其平均频率 夏季最多风向及其频率 累年最热3个月的最多风向及其平均频率 167 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 年最多风向及其频率 累年最多风向及其平均频率 冬季室外大气压力 累年最冷3个月(12、1、2)各月大气压力的平均值 夏季室外大气压力 累年最热3个月(6、7、8)各月大气压力的平均值 冬季日照百分率 累年最冷3个月各月平均日照百分率的平均值 极端最高气温 累年极端最高气温 极端最低气温 累年极端最低气温 历年极端最高气温平均值 历年极端最高气温平均值 历年极端最低气温平均值 历年极端最低气温平均值 累年最低日平均温度 累年日平均温度中的最低值 累年最热月平均相对湿度 累年月平均温度最高的月份的平均相对湿度 设计计算用供暖天数 室外计算温、湿度 风向、风速及频率 大气压力 按累年日平均温度稳定低于或等于供暖室外临界温度的总日数 确定。本报告供暖室外临界温度为5℃、8℃ 表 6.8-2 包头气象站参证站的室外空气计算参数 参数 数值 年平均温度 供暖室外计算温度 冬季通风室外计算温度 冬季空气调节室外计算温度 冬季空气调节室外计算相对湿度 夏季通风室外计算温度 夏季通风室外计算相对湿度 夏季空气调节室外计算日平均温度 夏季室外平均风速 夏季最多风向 夏季最多风向的频率 夏季室外最多风向的平均风速 冬季室外平均风速 冬季最多风向 冬季最多风向的频率 冬季室外最多风向的平均风速 年最多风向 年最多风向的频率 冬季日照百分率 最大冻土深度 7.3℃ -17.2℃ -11.6℃ -20.4℃ 58% 25.7℃ 41% 26.4℃ 2.7m/s ESE 13.5% 3.0m/s 2.2m/s NNW 13.7% 3.6m/s N/NNW 10.1% 70% 157cm 冬季室外大气压力 902.8hPa 夏季室外大气压力 极端最高气温 极端最低气温 历年极端最高气温平均值 历年极端最低气温平均值 累年最低日平均温度 累年最热月平均相对湿度 日平均温度≤+5℃的天数 日平均温度≤+5℃的起止日期 设计计算用供暖 平均温度≤+5℃期间内的平均温度 期天数及其平均 日平均温度≤+8℃的天数 温度 日平均温度≤+8℃的起止日期 平均温度≤+8℃期间内的平均温度 168 890.6hPa 40.4℃ -31.4℃ 35.8℃ -24.9℃ 5.2℃ 57.5% 156d 10.26～3.30 -5.4℃ 176d 10.17～4.10 -4.1℃ 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 7. 包头九原新材料产业园建设对局地气候的影响 下垫面是气候形成的重要因素，是指在热量、动量和水汽交换过程中与大 气相互作用的地球表面(土壤、草地、水体等)，下垫面性质对大气温度、湿度、 风等有很大影响。不同下垫面之间的形态、刚性、弹性、辐射、比热容等物理、 化学和几何性状都存在有差异。随着九原新材料产业园区的建设，局地大气层 下垫面发生变化，从根本上改变了九原新材料产业园区内下垫面原本的热力学、 动力学及水循环特征，从而影响到局地的各个气候因子。 九原新材料产业园区规划区域内主要土地利用类型为工业用地（55.58%）、 道路与交通设施用地（12.54%）与绿地（11.51%）。修改后的下垫面坚硬、密实、 干燥、不透水与原有植被覆盖的疏松土壤或空旷荒地、水域等自然地表不同。 园区在长时期太阳辐射、大气环流、地理因素和城市空间形态的相互作用下形 成了受规划区域空间形态和人类活动影响的局地气候。通过对九原区气象站建 站至今气象要素的变化特征进行分析研究，结合专家学者在城市化发展过程中 对局地气候的影响研究，针对产业园建设可能对局地气候造成的影响，从以下 几方面进行了分析。 7.1园区建设对局地气温的影响 下垫面是气候形成的重要因素，人类活动对气候的影响首先通过改变下垫 面性质来实现。九原新材料产业园区建设过程中人为建筑逐渐取代自然植被， 其影响了九原新材料产业园区局地的热力学、动力学以及水分循环过程，导致 局地气温上升。具体原因如下： 1.产业园区内建筑物、街道主要由水泥、沥青等比热容较小的建材构成， 其导热率和热容量都远高于农业用地，使园区下垫面的储存热量升高；同时， 园区内下垫面粗糙程度大，太阳辐射多次反射，因此吸收的太阳辐射能多，而 长波辐射的热能损失少，再加上园区内风小，热量不易外散，促使九原新材料 产业园内气温升高。 169 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 2.园区内大部分面积为建筑物与道路，不透水地面取代原来的土地覆盖类 型，使蒸发和蒸腾散热减少，导致园区感热通量在能量平衡中占较大比重，并 成为地表能量通量平衡的主要组成，促进热岛效应的形成，促进了温度的升高。 3.建筑物分布密度与湍流摩擦速度关系密切。总体来说，园区内建筑物与 设施改变了原本下垫面的动力特征（下垫面粗糙），使园区内风速减小不易散热， 导致气温升高。 4．除下垫面因素外，人工热排放、当地的天气形势与气候条件，以及温室 气体和大气污染对城市热岛效应也存在不同程度的影响。特别是碳氧化合物、 氟氯烃和臭氧等温室气体对太阳辐射的吸收很少，但却能强烈地吸收地面辐射， 同时又向地面放射长波辐射，补偿地面因放射辐射而损失的能量，使地面气温 升高的效应。 通常，城市热岛强度有明显的日变化和年变化。在晴天稳定的天气条件下， 多是夜晚至凌晨强，白昼午间弱；冬季强，夏季弱。通常热岛强度与天气系统 也有密切关系，在高压系统的控制下，天气晴好，层结稳定，风力较弱或静风 时，热岛强度大。九原新材料产业园区规划范围内道路硬化，建筑物密度增加 使下垫面粗糙，导致区域内年气温升高。 7.2 园区建设对局地降水的影响 影响园区降水的因素很多，城市化建设的过程中，促进和抑制降水的因素 同时存在，加之局地气候的扰动，九原新材料产业园的建设对降水的影响方向 存在不确定性。城市化建设对降水强度的影响主要与城市化建设导致地表性质 改变引起的热力不稳定及低层气流辐合增强对流发展有关。城区道路硬化、高 层建筑会导致产生对流雨、阵性强降水的机率增大，分析有以下原因： 1.城市热岛效应。园区内由于有热岛效应，空气层结不稳定，有利于产生 热对流，当水汽充足时（城市中还有一定量的人为水汽和人为管道供应的水分） ， 容易形成对流云和对流性降水。 170 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 2.城市阻滞效应。城市高低不同的建筑物使其粗糙度大于原始植被下垫面。 它不仅能引起机械湍流，而且对移动滞缓的降水系统（如静止锋、精致切变、 缓进冷锋等）有阻滞效应，使其移速减慢，在城区滞留时间加长，因而导致城 区的降水强度增大，降水的时间延长。 3.城市凝结核效应。园区内因生产和生活强度较大，空气中尘粒及其它微 粒比周围地区多，为形成降水提供了丰富的凝结核。 4.值得注意的是：园区内中雨水很快从排水管道流失，使得同样降雨条件 下的地表径流与河川径流增加，降雨到洪峰形成的时间缩短，流量增加，并由 此造成城市河道的防洪压力加大，径流对河道的冲刷侵蚀作用增强。不透水表 面还严重阻隔了地表水循环过程，削弱降雨下渗对地下水的补给，导致城市化 连片地区的地下水位下降和地面下沉。 综上，虽然九原新材料产业园区内存在大面积的规划绿地，有较强的蓄储、 滞留降水的能力，但产业园区内不透水地表增多导致地表蒸散量及渗透量减小。 园内降水具有极端性和不稳定性特点，虽然年降水量不大，但日最大降水量占 全年总降水量的比重较大，尤其是短时强降水天气的发生几率很高，落到地面 的降水极易形成较强的地表径流，增大了城市洪涝风险的可能。因此，园区要 通过合理规划布局、科学设计排水管网、增加绿地面积等措施有效防御强降水 影响。另外，还需注意短时强降水给城市河道的带来的防洪压力。 九原新材料产业园区位于包头市九原区，总体地势北高南地、西高东低， 黄河从南缘由西向东流过。南部为黄河冲积平原，北部为大青山、乌拉山山前 倾斜平原。该九原新材料产业园区所处地貌单元为昆河冲洪积扇尾部与黄河一 级阶梯交汇形成的冲洪积平原，地形比较平坦。但不排除由地形等因素产生的 暴雨一级因暴雨引发的山体滑坡、城镇内涝等次生灾害。虽然园区内已规划雨 水压力流管线、雨水泵站，减少了园区内内涝风险，但在建筑格局设计时，仍 应考虑地势低洼处的防护措施，建议园区内雨水采用就近、分散的原则排放， 在雨水出水口附近建设雨水湿地，适当地增加绿地面积来有效防御强降水。 171 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 7.3 园区建设对局地湿度的影响 局地相对湿度的变化也受到城市特殊的下垫面以及人为因素的影响。有研 究表明，城市的绝对湿度和相对湿度的日振幅比郊区大，白天城区的绝对湿度 和相对湿度比郊区低，形成干岛；夜间城区的绝对湿度和相对湿度比郊区高， 形成湿岛。随着城市的发展，干岛效应强度呈上升趋势，即干岛效应强度随着 城市的发展而加剧。城市干岛的形成主要有两个原因： 1.城市由于地面一般经人工铺装，植被覆盖率低，不透水面积大，降雨后 雨水滞留地面时间短，地面水分蒸发量及植物蒸腾量变小。城市下垫面善于贮 存热量，却不善于贮存水分，从而使空气湿度下降。 2.城市热岛效应也使园区内的动力湍流和热力乱流都比周边区域快，最终 造成园区的低空大气中的水汽含量小于郊区，形成城市干岛效应。另外，热岛 效应使园区内气温上升，在水汽含量不变的条件下将使饱和水汽压增加，从而 使城市相对湿度减少，也加剧了干岛效应。 九原新材料产业园区年平均相对湿度为 51%。相比于周边耕地和自然植被 覆盖区域来说地表更干燥，空气湿度较低，极可能形成干岛效应。园内部及周 围规划有绿地面积，但面积偏少。总体上看，产业园建设会对湿度有一定影响。 7.4 园区建设对局地风场的影响 风环境是构成建筑外环境的重要因素，极大地影响着城市规划、建筑设计、 结构设计和人工环境构建等方方面面。城市独特的非均一化建筑群形态结构对 风的阻碍和扰动是形成局地风环境的重要成因。研究表明，城市建筑群结构在 所有尺度上都是非均匀的，对局地风的影响体现为，自然风会受到建筑的阻挡 作用而衰弱，使城市区域的通风能力下降，阻碍物的高度和宽度越大，风向和 风速的改变就越严重；但在许多局部区域，由于受到城市冠层内不规则分布的 建筑物和街道的影响，存在廊道效应、狭缝效应、角隅风效应，反而会形成局 地强风。城市中心位置的水平风场受冠层内不规则分布的建筑物和街道的影响， 172 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 会形成复杂的特征流型，分析有以下原因： 1.九原新材料产业园建设过程中建筑密度和高度的增加导致地表粗糙度增 加，影响地表动量交换，具有减缓风场的机械效应。典型表现为城市的摩擦作 用导致城市内风速普遍低于郊区风速。除风速外，风向在城市区域内也存在一 定角度的偏转。这种风向改变实际上是气压梯度力、摩擦力及科氏力共同作用 的结果，一定程度上受到城市热岛环流的影响。例如，由于阻挡及拖曳作用导 致建筑物密集区的风速明显偏小甚至为静风状态。 2.城市对局地大气流动影响的具体体现是自然风在流过形状、布局各异的 建筑群时，会受到建筑的阻挡作用而衰弱，使城市区域通风能力下降，同时会 带来更强的湍流作用形成局地强风，形成“高楼风”。当边界入流风向与街道走 向夹角较小时，沿街道流动的风增强，而街道内的涡旋减弱甚至消失，反之亦 然。 由于城市热岛效应，城区气压比郊区低，在没有其他天气系统的影响下， 城市周围通常发生由郊区像市区辐合的特殊风系，这种风系称为热岛环流，又 称城市风系，但当自然风速较大时，这种风系会被破坏而消失。在近地面部分 风由郊区向城市辐合，称为乡村风。乡村风并不稳定，它具有间歇性或周期性， 即吹一段时间，要停一段时间。此脉动周期约为 1.5～2.0h。这种周期性在夜 间特别明显。城市与郊区风速的差值还因时、因风速而异：一般是白天差值大， 晚上小；夏季大，冬季小。 九原区总体地势为北高南低、西高东低，黄河从南缘由西向东流过。南部 为黄河冲击平原，北部为大青山、乌拉山山前倾斜平原。年主导风向为 NW 风， 出现频率为 9.9%，次主导风向为 NNW，出现频率为 9.5%，静风的年出现频率为 19.4%。全年以 WNW、NW、NNW 方向的风平均风速最大，均为 2.7m/s。 风对排入大气中的污染物有显著的输送、冲淡、稀释和扩散的作用。风速 与污染浓度的关系是比较复杂的。如果其他条件相同，一般呈反比关系。城市 中严重的大气污染现象通常都出现在风速小的时候，一般在风速小于 2m/s 或者 173 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 3m/s 时。因此在静风出现时，九原新材料产业园区内空气质量将会下降。 但如果风速剧增，在烟囱的下风方向近地面层反而会出现较高的浓度污染。 这是因为烟囱下风方向近地面空气污染浓度不仅与风速有关，也与烟囱的有效 高度有关（烟囱的有效高度指：烟囱实体高度与烟气高度之和，也就是烟流中 心线完全变成水平时的高度）。烟囱有效高度越高，下风方向地面浓度也越小， 但随着风速增大烟气离烟囱口以后的上升高度随之降低，这样使地面附近浓度 增大。这就与风速对浓度的影响效果相反。特别是当烟气从烟囱口排出的速度 小于风速时，烟气就在烟囱背后发生涡流，在附近建筑物影响下，涡流卷入涡 旋，急速降落地面。 近 30 年包头气象站（1992～2021 年）累年偏北风（区间为 NW～N）出现的 频率最多，区间频率为 24.4%,其次为偏东风（区间为 E～ESE），区间频率为 16.3%。根据此，建议工业用地多分布在该九原新材料产业园区的东北方向。 产业园内没有特殊、密集的高层建筑，建筑在近地面层对风场可能有一定 影响，离地面 100m 以上大气层结受地面建筑群的影响很小，风向较为一致且接 近于边界入流风向。但规划建设后期，随着规模不断扩大，相对不畅的通风环 境及城市上空空气中的污染物不断增多，增大了自然风在经过城市上空大气环 境时的运动阻力，使空气的流动性减弱，影响城市内污染物的对外扩散和排出， 而空气中热量在大尺度空间的扩散将加重空气污染问题。 7.5 总结 九原新材料产业园区的建设对温度、湿度、降水、风场等气象要素可能产 生有一定影响，但影响程度暂不显著。 建设过程中下垫面的改变导致地表反照率和粗糙度等的变化，潜热通量减 少，感热通量增加并成为地表能量通量的主要组成，促进温度升高。但由于园 区占地面积大（4111.29 公顷），其内部企业种类、建筑规模等都不足以使年平 均气温有明显的升高，可能会造成日变化振幅增大 0.2～0.5℃。 174 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 促进和抑制降水的机制同时存在，加上局地气流的扰动，对降水的影响方 向还难以确定；由于干岛效应，产业园空气湿度可能下降；由于地表动量交换， 产业园风速呈减小趋势，但在近地面处，建筑空间格局可能引发的各种风场效 应，产业园内部具体风场情况与产业园内建筑物的空间结构有关。 产业园内及周边地区规划了绿地系统，对于热岛、干岛效应引起的增温及 湿度下降能够起到一定抑制作用；对风场的影响在离地面 100m 以下较为明显， 但影响范围不大；产业园建筑规模扩大后相对不畅的通风环境及城市上空空气 中的污染物不断增多，增大了自然风在经过城市上空大气环境时的运动阻力， 使空气的流动性减弱，影响城市内污染物的对外扩散和排出。综合来看，九原 新材料产业园区建设对局地气候的存在一定影响，但可通过提前部署和规划尽 可能减小影响程度。 175 内蒙古包头九原工业园区新材料工业园区域气候可行性论证报告 8.结论及建议 8.1 结论 8.1.1 论证区域 本次论证范围为《内蒙古自治区开发区审核公告目录》中确定的九原新材 料产业园 2 个地块，总面积为 3927.46 公顷。 8.1.2 参证站选取 包头气象站是国家气象观测站中距离论证产业园区最近的站，其位于九原 新材料产业园区东北边界 12.39km。该站 1954 年 3 月建站，2013 年 1 月迁至现 址，观测数据质量高，观测数据序列时长达 67 年。特别是气象站四周空旷平坦， 能代表园区处气候状况，真实地反映园区及周围区域的大气环流特征，即选定 包头气象站作为本报告论证园区的参证站科学合理。 8.1.3 气候背景 包头九原新材料产业园位于内蒙古自治区包头市境内，地处内蒙古高原的 南端，属半干旱中温带大陆性季风气候，四季分明，气温适度、日照充足、降 水偏少、干旱多风、温差变化大。春季干旱多大风，夏短而热雨集中，秋爽多 日照，冬季寒冷而雨雪少。不同季节的温度差别较大，1 月份最冷，7 月份最热。 极端最低气温可达零下 20 摄氏度以下。园区位于多风地区，春季 3～6 月是大 风季节，秋季、冬季风速偏小。 表 8.1-1 重要气象要素值一览表 气压 气温 气候要素 年平均气压 年平均最高气压 年平均最低气压 极端最高气压 极端最低气压 年平均气温 年平均最高气温 年平均最低气温 极端最高气温 极端最低气温 值 897.7 899.9 894.9 927.4 874.0 8.1 14.9 2.0 40.4 -31.4 176 单位 hPa hPa hPa hPa hPa ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ 出现时间 / / / 2016 年 1 月 24 日 1996 年 3 月 15 日 / / / 2005 年 6 月 22 日 1971 年 1 月 27 日 内蒙古包头九原工业园区新材料工业园区域气候可行性论证报告 降水 风 相对湿度 日照 地面温度 年降水量 年最多降水量 年最少降水量 年平均降水日数 最大日降水量 年平均风速 最多风向及频率 312.1 678.2 131.1 57.5 100.8 2.0 9.5/NW mm mm mm d mm m/s /% 年最大风速 23.3 m/s 年最大风速对应的风向 NW/N / 年次大风速 22.0 m/s 年次大风速对应的风向 年极大风速 年极大风速对应的风向 年平均相对湿度 年日照时数 年最多日照时数 年最少日照时数 年平均地面温度 年平均最高地面温度 年平均最低地面温度 极端最高地面温度 极端最低地面温度 NW/WNW 29.6 W 52 2854.3 3460.7 2576.7 10.7 31.5 -0.9 70.1 -35.6 / m/s / % 小时 小时 小时 ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ / 1958 年 1965 年 / 1958 年 8 月 8 日 / / 1971 年 5 月 26 日、1972 年 10 月 19 日 / 1974 年 4 月 9 日 1976 年 5 月 10 日 / 2020 年 5 月 15 日 / / / 1965 年 2003 年 / / / 2005 年 6 月 22 日 1964 年 2 月 16 日 包头气象站（1992～2012 年）累年偏西北风出现的频率最多，偏东风次之； 2013～2021 年春、冬季累年偏西风出现频率最多，夏、秋季累年偏东风出现频 率最多。 8.1.3 高影响天气分析 根据现场调查，九原新材料产业园区的企业、农户及公共设施对高影响天 气敏感度，综合考虑包头气象灾害历史发生情况、园区对灾害的敏感程度以及 气象灾害发生时可能带来的潜在影响，报告对包头气象站的沙尘暴、雷击闪电、 大风、低温冰冻、雾、高温、暴雨、暴雪、冻土进行了分析。 表 8.1-2 重要气象要素值一览表 重要气象要素值 年平均日数（d） 降雪 年最多日数（d） 年平均日数（d） 积雪 年最多日数（d） 最大积雪深度（cm） 年平均日数（d） 低温日数（日最低气温≤-25℃） 年最多日数（d） 177 包头气象站 19.1 37 23.1 55 21 2 17 内蒙古包头九原工业园区新材料工业园区域气候可行性论证报告 高温日数（日最高气温≥35℃） 冻土 结冰 浮尘 扬沙 沙尘暴 大风 雷暴 闪电 暴雨 雾 冰雹 年平均日数（d） 年最多日数（d） 年平均地面温度（℃） 年平均最大冻土深度（cm） 最大冻土深度（cm） 年平均日数（d） 年最多日数（d） 年平均日数（d） 年最多日数（d） 年平均日数（d） 年最多日数（d） 年平均日数（d） 年最多日数（d） 年平均日数（d） 年最多日数（d） 年平均日数（d） 年最多日数（d） 年平均日数（d） 年最多日数（d） 年平均日数（d） 年最多日数（d） 最长连续降水日数（d） 最长连续降水量（mm） 最大连续降水量（mm） 最大日雨量（mm） 年平均日数（d） 年最多日数（d） 年平均日数（d） 年最多日数（d） 2.2 17 9.9 122.3 157 160.4 185 12 55 23.8 60 10 51 24.9 79 30.4 48 7.6 30 0.3 3 7 131.7 131.7 42.6 5.6 37 2 6 总的来说，九原新材料产业园区所在地存在发生上述气象灾害的可能，但 通过提高防灾减灾意识，进行科学的工程设计和周密的运维管理，并制定合理 的应急排障预案，则可有效避免或降低气象灾害的影响。 8.1.5 关键气象参数推算结果 气象灾害对包头九原新材料产业园区的规划、设计、建设、运营存在一定 的影响，涉及到暴雨强度公式、设计风速、雪荷载、极端高温、极端低温、设 计最大冻土深度以及室外空气计算参数等，报告在第六章给出了暴雨强度公式 的总、分公式、雷击风险评估结果以及包头九原新材料产业园区 100 年一遇、 50 年一遇的设计风速、设计雪压、设计气温、设计极端气温、设计冻土深度、 降水极值的推算结果。 178 内蒙古包头九原工业园区新材料工业园区域气候可行性论证报告 表 8.1-3 关键气象参数分析及推算结果 关键气象参数 推算结果 10m 高度设计风速（m/s） 风荷载（kN/m²） 100 年一遇 27.5 50 年一遇 25.9 基本风压 包头九原新材料产业园北部 月平均最高气温（℃） 包头九原新材料产业园南部 包头九原新材料产业园北部 极端最高气温（℃） 包头九原新材料产业园南部 包头九原新材料产业园北部 月平均最低气温（℃） 包头九原新材料产业园南部 包头九原新材料产业园北部 极端最低气温（℃） 包头九原新材料产业园南部 日最大降水量（mm） 最大积雪深度（cm） 雪压（kN/m²） 设计冻土深度（cm） 0.55 100 年一遇 / 50 年一遇 35.6 100 年一遇 / 50 年一遇 35.5 100 年一遇 42.1 50 年一遇 41.3 100 年一遇 42.2 50 年一遇 41.4 100 年一遇 -24.8 50 年一遇 -24.3 100 年一遇 / 50 年一遇 -24.8 100 年一遇 -33.9 50 年一遇 -32.4 100 年一遇 -33.8 50 年一遇 -32.3 100 年一遇 100.7 50 年一遇 89.9 100 年一遇 / 50 年一遇 21.0 100 年一遇 0.30 50 年一遇 0.27 100 年一遇 179 50 年一遇 169 q= 暴雨强度公式（单位：L/(s•hm²)） 雷击风险评估指标得分 室外计算温、湿度 3452.258  (1 + 2.1131  lg P ) (t + 19.984)1.055 经计算R=0.25，属于中等风险区 表 8.1-4 关键气象参数分析及推算结果 参数 数值 年平均温度 7.3℃ 供暖室外计算温度 -17.2℃ 冬季通风室外计算温度 -11.6℃ 冬季空气调节室外计算温度 -20.4℃ 冬季空气调节室外计算相对湿度 58% 夏季通风室外计算温度 25.7℃ 179 内蒙古包头九原工业园区新材料工业园区域气候可行性论证报告 风向、风速及频率 夏季通风室外计算相对湿度 41% 夏季空气调节室外计算日平均温度 26.4℃ 夏季室外平均风速 2.7m/s 夏季最多风向 ESE 夏季最多风向的频率 13.5% 夏季室外最多风向的平均风速 3.0m/s 冬季室外平均风速 2.2m/s 冬季最多风向 NNW 冬季最多风向的频率 13.7% 冬季室外最多风向的平均风速 3.6m/s 年最多风向 N/NNW 年最多风向的频率 10.1% 冬季日照百分率 大气压力 设计计算用供暖期 天数及其平均温度 70% 最大冻土深度 冬季室外大气压力 157cm 902.8hPa 夏季室外大气压力 890.6hPa 极端最高气温 40.4℃ 极端最低气温 -31.4℃ 历年极端最高气温平均值 35.8℃ 历年极端最低气温平均值 -24.9℃ 累年最低日平均温度 5.2℃ 累年最热月平均相对湿度 57.5% 日平均温度≤+5℃的天数 156d 日平均温度≤+5℃的起止日期 10.26～3.30 平均温度≤+5℃期间内的平均温度 -5.4℃ 日平均温度≤+8℃的天数 176d 日平均温度≤+8℃的起止日期 10.17～4.10 平均温度≤+8℃期间内的平均温度 -4.1℃ 8.1.6 园区建设对局地气候的影响 包头九原新材料产业园的建设对温度、湿度、降水、风场等气象要素可能 产生一定影响，但影响程度较小。 建设过程中下垫面的改变，导致地表反照率和粗糙度等发生变化，会促进 区域气温升高，可能出现局地热岛效应。影响降水的因素较多，局地气流的扰 动和气溶胶颗粒增加对降水的影响存在不确定性，产业园对降水的影响很难确 定。产业园内不透水地表增加，导致地表水快速流失，可能形成干岛效应。产 业园内地面粗糙度增加，对距地面 100m 以内的近地面层风有可能产生阻挡效 应，但风场效应与产业园内建筑布局密切相关。 180 内蒙古包头九原工业园区新材料工业园区域气候可行性论证报告 综合来看，产业园建设对局地气候的影响较小。 8.2 适用性分析及建议 本报告基于包头气象站气候背景、高影响天气、关键气象参数及园区建设 对局地气候的影响分析，从气象角度对包头九原新材料产业园规划、建设和运 营三个阶段提出相关建议，为相关部门和单位提出参考依据。 8.2.1 设计阶段 表 8.2-1 对产业园规划设计阶段不同关注点的对策建议 阶段 关注点 对策及建议 1.园区春、秋、冬季以西北风为主导，夏季以东东南风为主导， 因冬半年大气污染会加重，其下风方向为大气污染敏感区域，需 合理规划产业园建设，应避免在大气污染敏感区域上风方向规划 建设大气污染排放较大的企业，下风方向避免规划建设生活服务 空间布局 区等。 2.园区位于黄河北岸，因此在规划设计时，应考虑对黄河及周边 水系的防护，合理设计排水管网等，园区公共设施在建设时应做 好统筹，多布置绿地辅助排水。 3、对暴雨敏感度较高的产业或建筑，应避免建在地势低洼的地区。 1、在设计排水管网、建筑物荷载、采暖通风等设计中需要用到相 关的基本气象参数，可参考本报告第六章给出的暴雨强度公式、 建筑设计 设计风速、设计雪压、基本气温以及暖通设计气象参数等，设计 人员可根据设计需求，从报告推算值及规范推荐值中进行选取。 2、对于工业企业应注意其污水处理情况，完善排水系统，实施雨 污分流，铺设雨水、污水排放管道，建设污水处理设施，以减少 规划设计 环境污染。 1、大风、沙尘暴会造成供电线路中断或变电所跳闸，致使园区企 业发生停电停产事故，损失严重，故应重点防范大风、沙尘暴造 成的影响，在规划阶段重点关注风荷载。 2、园区风大、沙尘暴多，要做好绿化规划，防止水土流失及沙化， 规避气象灾害 增加地表植被覆盖，减轻沙尘暴对装备制造企业和生活区的不良 影响，防患于未然。 3、园区每年 7～8 月是暴雨频发期，也是防汛的关键时期，且位 于黄河北岸，设计阶段应考虑河流防护，做好排水管网、建筑物、 暖通等规划，保障开发区的健康安全运营。 1、产业园区内一般工业厂房可以划分为三类防雷建筑物；住宅、 酒店、办公楼一般情况下可按三类防雷建筑物设计，若楼高超过 防雷设施 100m，应按二类防雷建筑物设计。 2、建议在设计标准的基础上适当提高防侧击雷的要求，并安装 SPD，建立一套适用的防雷安全工作方案和防雷安全应急预案，对 181 内蒙古包头九原工业园区新材料工业园区域气候可行性论证报告 所属防雷装置进行管理维护和发生雷击后的应急管理。 3、按照国家相关法律法规的要求，园区内下列建设工程、场所和 大型项目的雷电防护装置应当由气象主管机构进行设计审核和竣 工验收：（一）加油加气站等易燃易爆建设工程和场所； （二）投 入使用的建（构）筑物、设施等需要单独安装雷电防护装置的场 所。 8.2.2 建筑施工阶段 表 8.2-3 对产业园建设施工阶段不同关注点的对策建议 阶段 对策及建议 关注点 沙尘暴 出现沙尘暴天气，因能见度低造成目视困难，加之大风造成的危险， 极易造成安全事故，须停止户外施工，减少户外活动。 1.施工现场的材料应固牢，防止被大风刮倒。遇到大风或气象部门 发布大风预警时，施工围挡要采取加固措施，不能确保安全的要暂 大风 时拆除。 2.由于建设施工时需使用高度较高的塔吊，所建建筑如存在一定高 度，施工人员则可能在高层作业，因此需密切关注大风预警预报， 防止塔吊、高层建筑等设施损坏、垮塌以及人员伤亡。 1.建设施工阶段应密切关注暴雨洪涝预报预警，暴雨预警期应停止 户外施工。 暴雨 2.如发生短时强降水、连续强降水需提高警惕，加强巡查，避免建 筑材料冲毁、人员伤亡等情况发生。 3.加强工地排水能力，避免延误工期。 1.暴雪会对交通、通讯、输电线路等造成一定的危害，并对工程质 量和施工作业安全造成不良影响。需提前做好应急预案，避免造成 暴雪 严重损失。 2.施工期间，临时搭建的建（构）筑物，须符合雪压推荐值，以免 建设施工 建（构）筑物倒塌，造成人员伤亡。 1.低温冰冻期，要做好“防高坠、防冻、防滑”等预防措施。 低温冰冻 2.产业园冬季寒冷漫长，不适宜钢筋混凝土工程施工。 3.冰冻天气对公路交通影响较大，影响建筑材料的运输。 冰雹 遇冰雹天气，需及时转移易受损、易倒塌材料，并中止施工。 1. 施工现场搭建的塔架、手脚架、板房、临建及固定的大型设备 等均需按标准接地，做好防雷工作，避免雷击闪电造成设施设备、 建筑物的损坏及人员伤亡。 雷电 2.雷电天气必须停止高空作业和弱电系统设备的安装，切断室外用 电线路。 3.加强施工现场易燃易爆物品的管理，避免雷击引发的火灾。 4.重大工程项目，防雷工程最好随工施工、检测，以保证质量。 雾 大雾天气要停止起重、高空作业等。运输车辆须减速或停运。 夏季建设时，宜采用抗高温、环保（甲醛含量少）的材料为主，并 高温 提高工地的通风能力。温度较高时，避开中午高温时段施工，并加 强防暑降温措施。 182 内蒙古包头九原工业园区新材料工业园区域气候可行性论证报告 8.2.3 运营阶段 在产业园区的运营阶段，从气象角度分析最重要的工作是关注高影响天气 可能造成的气象灾害，提高防灾减灾能力。 产业园区入驻企业均应根据高影响天气及敏感气象因子，设置气象灾害应 急预案，接收气象预报和预警信息，及时启动应急行动计划。具体措施见表 8.6。 表 8.2-4 对九原新材料产业园区运营阶段的对策建议 阶段 高影响天气 沙尘暴 影响 对策及建议 1.沙尘天气会影响产品品质和精 1. 沙尘天气会影响园区企业生产，相关企业 密仪器的使用寿命。 需关注气象预警信息，加强防尘措施，及时 2.沙尘暴天气导致能见度降低，严 调度好生产。 重影响各类原料及成品的运输和 2.出现沙尘暴时，产业园工作人员出门要做好 部分室外作业。 防护措施，如驾车外出，减速慢行，避免靠 3. 沙尘暴天气中的沙砾会淹埋造 近大货车驾驶。 裸露管线和露天设备造成损坏或 3.产业园内需要防尘的区域，可采取通风防 影响设备的使用功效。 尘、湿式作业、喷雾洒水等方式做好防尘工 4.对抵抗力较弱人群健康造成不 作，以保证作业安全。尽可能采取半封闭罩、 良影响。 隔离室等设备来隔绝沙尘，降低影响。 1.要适当提高产业园内各类建筑、设施的防风 大风 大风会致使园区不大坚固的建筑 抗风能力标准，加强大风灾害防御能力，尽 物等倒塌或断裂，造成输电线路中 可能降低大风引发灾害的可能。 断或短路；同时大多会伴随沙尘 2.针对大风影响和致灾情况，提前拟定相关预 暴、暴雨、冰雹等其他气象灾害， 案，以便及时排查隐患、快速应对出现状况， 运营 叠加致灾，严重影响高空作业、露 避免或减小损失。 阶段 天作业和交通运输等，也大大提高 3.密切关注局地短时狂风，大风影响前或影响 了露天动火的危险性。 时要认真执行安全应对措施，确保人员的人 身安全。 1. 园区防汛抗洪的重点是丘陵山 区有季节性河流和洪水沟的地区， 这些地区一遇暴雨极易成灾。 2.可造成厂区积水、厂房进水，引 暴雨 起电路、水泵等工业设施发生故障 和室内材料损坏。 3.工业污水和残留油污等容易随 雨水扩散甚至进入河道等水体，造 成环境污染事故。 积雪冰冻 1.园区紧邻黄河，遇暴雨时极易造成内涝，应 做好汛前排查和汛期防御工作。 2.地处园区地势较低的企业要准备沙袋等挡 水物品，防止洪水进入厂房、地下室等。 3.做好园区雨污分流的规划、实施和后期管理 工作。 4.参照现行国家和行业标准建立健全暴雨洪 涝灾害应急预案。 1.降雪日数多，积雪时间长、积雪 1.冬季应密切关注暴雪和雪灾的预警信息，做 深度大，持续低温，易造成交通堵 到提前防范。 塞。 2.每年 11 月至次年 3 月为产业园区积雪结冰 2.雪灾除阻塞交通、危害通讯、输 高发期，须及时检查各企业项目外露装置及 183 内蒙古包头九原工业园区新材料工业园区域气候可行性论证报告 电设施外，还可能对产业园产生间 接线盒附近是否结冰，如果有结冰现象应及 接不利影响。 时清理。3.积雪可能对简易工棚、彩钢房屋等 3.风雪灾害易使局部雪荷载大大 带来威胁，注意提前加固和及时除雪，降雪 超过设计荷载，导致大量的大跨度 过后应及时清理相关设施的积雪。 钢结构发生不同程度的破坏与倒 塌。 园区附近冰雹常出现在每年的 4-10 月，对农作物、房屋、车辆造 冰雹 成损害，较严重的冰雹天气也会对 产业园建筑物和室外人员造成伤 害。 1.雷暴闪电的电火花可引起燃烧 或爆炸，毁坏生产设备，伤害人员 身体。 雷电 2.雷击电网线路可造成线路跳闸， 引起瞬时停电或电压波动，严重影 响生产设备的安全运行，甚至停工 停产，造成大的经济损失。 1.冰雹等强对流天气临近前尽量避免外出。 2.当气象部门发布相关预报预警信息后及时 对摆放于室外的易受损、易倒塌材料等及时 转移，以免造成损失。 1.雷电活动的高发期，夏季（尤其是 7-9 月） 产业园管理部门应当密切关注天气预报，做 好相关的防御措施。 2.产业园内部分企业的低压配电系统及信号 系统未安装 SPD，建议总配电开关处应设计 安装 SPD，各层配电箱及重要设备配电箱或 跨越防雷区的线路安装 SPD，并在防雷区分 界处作等电位连接。 3.要按时对防雷装置进行检测维护。 1.导致能见度降低，影响各类原料 雾 及成品的运输和部分室外作业。 2.对抵抗力较弱人群健康造成不 良影响。 1.高温导致车间环境温度较高，持 续高温下，工作人员容易疲倦和出 现中暑等情况。 2.高温易造成机械、电器失灵，会 高温 对设备的正常运行产生巨大危害。 3.高温易导致密闭容器内气体膨 胀，造成容器超压爆炸事故。 4.高温炎热天气会使火灾事故发 生的可能性增加。 1.大雾天气，要停止起重、高空等危险性较大 的作业，注意物流安全和户外作业安全。 2.减少户外运动，注意防范呼吸道系统疾病。 1.加强室内通风以及温度调控。户外工作人员 若感不适，即中断劳动，转移到阴凉处休息。 2.提前做好设备的维护、检修工作。在生产过 程中需及时关注系统的各项参数，按规定作 出相应调整。 3.在高温天气下，尤其需加强安全检验工作， 避免失检、失修、安全装置失灵等情况出现。 4.严格遵守与各行业相关的电力安装规定及 使用规范，加大电器及电线线路安全检查工 作，安装备用电源，并做好相关防护措施。 8.3 说明和建议 8.3.1 不确定性说明 （1）使用耿贝尔、PⅢ和广义极值分布对年最大风速、年最大雪压以及最 高、最低气温极值进行概率计算时，曲线拟合能够达到 99.9%的可信度，拟合 的曲线的头尾与散点较离散，会漏掉小概率出现的散点，存在一定的误差。 184 内蒙古包头九原工业园区新材料工业园区域气候可行性论证报告 （2）在包头九原新材料产业园的极端气象要素进行推算时，由于受到区域 自动站资料的限制，可能会存在一定的误差。 8.3.2 建议 气候适宜性分析：包头九原新材料产业园所处区域属于温带大陆性气候， 受城市化影响较小，四季分明，气温适宜、日照充足、降水较少、风向稳定， 灾害性天气相对较少，气候条件适宜九原新材料产业园的建设和运行。 气候对包头九原新材料产业园建设和运营的影响：项目基本气候条件适 宜，但在项目建设和运营中也存在不利气象因素： 1、本地区降水具有极端性和不稳定性特点，虽然年降水量不大，但日最大 降水量占全年总降水量的比重较大，尤其是短时强降水天气的发生几率很高， 短历时暴雨灾害的风险较大。因此在建筑格局设计时，在地势低洼处等地方应 考虑防护措施，在进行排水管网的设计时适当考虑增大管径，建筑物设计 时应垫高重点区域地基，基地内增加排涝设备，减少内涝被淹的风险。 2、产业园内化工企业较多，对高温天气敏感，设计时需要加强建筑物及相 关设施的采暖通风条件，运营时注意高温时段的防暑降温以及冬季采暖期的保 温工作，避免产生不良影响。 3、根据产业园年、春、秋和冬季以偏西北风为主导，其下风方向为大气污 染敏感区域，需合理规划产业园建设，应避免在大气污染敏感区域上风方向规 划建设大气污染排放较大的企业，下风方向避免规划建设生活服务区等。 4、包头九原新材料产业园周边地区历史上发生过暴雨洪涝、雷电、大风、 沙尘暴、暴雪、低温冰冻等气象灾害，造成了房屋垮塌和人员伤亡的事故，需 提高灾害防范意识，做好相应预防工作。 5、在全球气候变暖的大背景下，随着包头九原新材料产业园建设规模的增 大，园区建设对温度、湿度、降水、风场等气象要素可能产生一定的影响。建 议开发区在进一步规划布局对风等气象要素敏感的企业时，应设站开展气象观 测，用观测资料对相关参数进一步论证。 185 内蒙古包头九原工业园区新材料工业园区域气候可行性论证报告 6、报告从气象角度为包头九原新材料产业园建设不同阶段提出的对策意见 详细参见表 8.6 至表 8.8。此外，建议管理委员会与当地气象部门建立更紧密 的气象服务工作机制，建立灾害性天气预警和预防机制，编制气象灾害应急预 案，指导园区管理人员和相关企业开展气象灾害的应急处理工作，做到未雨绸 缪、有备无患。 8.3.3 适用范围 1.本报告适用于包头九原新材料产业园区内规划入驻的常规项目，当论证 区域发生调整时需要重新开展相关区域的气候可行性论证工作。 2.论证的区域规划和建设项目如对局地气候可能产生重大影响，需要开展 现场测试、数值模拟等专题研究。 186 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 附录1 园区周边地区气象灾害调查 时间 1979年8月30日 灾害 暴雨洪涝 灾害发 灾害情况 生地 九原区 1979年8月30日，包头市发生雷阵暴雨，尹六窑子河槽山洪溢出，淹没 共青农场农田41公顷，机电井2眼。 1979年8月12日下午，全市普降大到暴雨，石拐降雨量为110毫米，五 当沟、水介沟流量为190立方米/秒，由于雨大且急，时间长，致使沿 1979年8月12日 暴雨洪涝 九原区 山大小河沟，洪水倾泻，沿河两岸和下游地区洪水漫淹，使这一带的 居民、村庄、农作物受到严重侵袭，受到洪水灾害的地区有郊区的前 明公社的毛风张、同官两个大队，东园公社的小巴拉盖大队，沙尔沁 公社的大巴拉盖大水等等。郊区500间，死亡2人。 2003年7月29日和8月5日，包头市连续遭受暴雨的袭击，导致部分地区 2003年7月29日 暴雨洪涝 九原区 农业生产遭受严重损失。九原区农作物受灾面积达15000亩，其中7月 29日的暴风雨导致九原区沙尔沁乡12栋温室倒塌，还有16栋温室受雨 水浸泡，损失严重。 2003年8月5日包头市连续遭受暴雨袭击 部分地区农业损失严重。据统 计：全市农作物受灾面积达四十四万七千五百亩，其中洪涝灾害面积 十六万九千五百亩，风雹灾害面积二十七万八千亩。成灾面积达二十 2003年8月5日 九万六千五百亩，绝收面积达十四万五千亩，造成经济损失一千二百 暴雨洪涝 多万元。据了解，九原区农作物受灾面积达一万五千亩，其中七月29 号的暴风雨导致九原区沙尔沁乡十二栋温室倒塌，还有十六栋温室受 雨水浸泡，损失严重。 包头市两乡镇遭罕见暴雨冰雹袭击 6人伤亡。2007年8月1日，包头市 九原区突然遭遇多年罕见的暴风、雨雹袭击，导致该区沙尔沁镇、兴 2007年8月1日 暴雨洪涝 九原区 胜镇境内3万多亩玉米、果树、葡萄等农作物严重倒伏、损毁，由于暴 雨引发山洪导致1人死亡，5人受伤。据当地有关部门统计，九原区受 灾村子28个，受灾户数11706户，受灾人口35193人，农作物受灾面积 31941亩，经济损失达6276.8万元。 1998年7月17日16时30分，一场局部大雨夹带冰雹袭击了九原区，前明 1998年7月17日 暴雨洪涝 九原区 乡、兴盛乡、后营子乡、果园乡1636.5亩作物不同程度受灾，其中粮 食作物9440亩，绝收1920亩；蔬菜5996亩，绝收2580亩；良种繁育地 289亩，直接经济损失1347万元。 2007年6月21日，黄河包头段兰桂村护田大坝决堤，堤坝已经被黄河水 2007年6月21日 暴雨洪涝 九原区 撕开了一条长20米的口子。村主任刘世爱说，决堤淹没的万亩良田将 绝收，直接经济损失预计达500余万元。 1961年6月2日 大风 九原区 1966年5月1日、4日 大风 九原区 1981年4月17至19日 大风 九原区 1982年10月6至8日 1983年4月2日 大风、低 温冻害 大风、沙 尘暴 九原区 1961年6月2日连续五次大风，共青农场的167.9公顷农田受灾，其中 106.8公顷甜菜毁种三次。 1966年5月1、4日乌盟、包头市和伊盟出现7-8级，短时9-11级大风天 气，包头郊区受灾农田1.8万亩，其中0.7万亩需要改种。 1981年4月17-19日，包头市大风降温，风力8级。共青农场35座塑料大 棚被刮坏，冻死黄瓜幼苗0.75公顷 1982年10月6-8日，包头市大风降温（-4至-6℃）共青农场11公顷大白 菜受冻灾，损失375.5万公斤。 1983年4月2日，包头地区刮强沙尘暴。2米之内不见人影，汽车开灯缓 九原区 行，最大风力11级，最低气温-3℃，农作物受灾面积253公顷。拱棚被 毁9.45公顷，损失秧畦3000个。 187 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 1986年4月18日至20日 1987年3月19日 1989年5月12日至13日 1990年4月22日 1990年6月21日 1997年4月6日 1997年6月26至30日 大风、低 温冻害 沙尘暴 沙尘暴、 低温冻害 大风 大风、沙 尘暴 大风 大风、冰 雹 九原区 1986年4月18日～20日包头市刮大风，气温突降，144公顷菜田受损。 九原区 沙尘暴使九原区沙尔沁镇1000个温室拱棚受损。 九原区 九原区 九原区 九原区 九原区 1989年5月12日-13日，包头市九原区先刮沙尘暴后降霜冻，252公顷菜 田遭受严重损失。 1990年4月22日晚大风过后气温下降至-7℃至-10℃，全区春夏菜受灾 面积225.6公顷折合人民币56.4万元。 1990年6月21日晚包头市刮龙卷风、沙尘暴，前明乡黄草洼村4户房顶 被掀，院墙被刮到。 1997年4月6日晚出现破坏性大风，刮倒包头市造纸厂铁烟囱和市三粮 库粮屯，刮断市供电局高压线。 1997年6月26-30日全市中到大雨，但伴随大风、冰雹，农作物受灾严 重九原区5万亩遭受冰雹灾害。 2006年4月10日晚，包头最大的蔬菜大棚基地九原区哈林格尔镇哈林格 尔村蔬菜大棚基地遭遇沙尘大风袭击，1500亩的土地上一排一排的蔬 2006年4月10至11日 大风、沙 尘暴 菜大棚大多数被大风吹的面目全非，大棚上盖着的塑料布和草垫都被 九原区 大风掀起，有的甚至连根拨起，90%的蔬菜受到严重冻害，损失惨重。 九原区沙尔沁乡农民的温室蔬菜受灾面积达2480亩，经济损失994.8 万元。九原区哈业胡同镇284.8亩的蔬菜和秧苗受冻，经济损失26.3 万元。 2011年4月29日 沙尘暴 九原区 农业受损面积88.25公顷，直接经济损失66.185万元。 2013年2月27日-28日内蒙古大部分地区年内首次出现平均风力5级以 2013年2月27日至28日 大风、沙 尘暴 上大风沙尘天气，大风沙尘天气影响范围包括阿拉善盟、巴彦淖尔市， 九原区 乌海市、鄂尔多斯市、包头市、呼和浩特市、乌兰察布市、锡林郭勒 盟、赤峰市等9个盟市，受大风影响大部分设施农业及大棚被风吹榻， 路边广告牌被吹走，居民窗户、热水器等被吹落。 2013年3月9日内蒙古中西部地区出现大范围大风沙尘天气阿拉善盟大 部分地区、鄂尔多斯大部分地区、巴彦淖尔市南部地区、包头市南部 2013年3月9日 大风、沙 尘暴 地区，呼和浩特市中部地区及南部地区受到沙尘天气影响。包头市最 九原区 大瞬时风速达19.6-24.1米/秒，风力达8-10级。受大风、沙尘、降温 等天气的影响，多个乡镇的农业设施遭受不同程度损坏，棚内种植的 黄瓜、西红柿、生菜等农作物不同程度受冻，此次灾害共造成1457人 受灾，受灾大棚面积达79.12公顷，直接经济损失399.47万元。 2004年12月21至 2005年1月24日 2006年1月19日至2月11 日 2017年2月21日至2月28 日 雪灾 九原区 雪灾 九原区 雪灾 九原区 总直接经济损失63万元。 农作物受灾面积82.3公顷，农作物受灾经济损失126万元，总直接经济 损失126万元。 受灾人口数800人，农作物受灾面积30公顷，农作物受灾经济损失761 万元，总直接经济损失761万元。 188 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 附录2 气象要素、高影响天气敏感度调查表 189 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 附录3 极值推算方法 3.1 皮尔逊Ⅲ型曲线 皮尔逊Ⅲ型（PIII型）曲线是一端有限的不对称单峰、正偏曲线，其概率密度的数学表达 式为： f ( x) =  ( x − a0 ) a −1 e −  ( x −a ) (a0  x  ,   0,   0) ( ) 0 （附 3.1-1） 式中， 、、a0 ——表示皮尔逊Ⅲ型分布包含的参数； ( ) ——表示  的伽马函数； ( ) =  x −1e − x dx  0 三个原始参数 、、a0 经适当换算，可以用 3 个统计参数 x、CV 、CS 表示： = 4 Cs2 （附 3.1-2） 2 x Cv C s （附 3.1-3） = b = x (1 − 2CV ) CS （附 3.1-4） C 式中， x 为均值， V 为离差系数， CS 为偏差系数。 这 3 个统计参数可以通过矩法进行初步确定。使用矩法计算 3 个统计参数公式如下： x = 1 / n xi （附 3.1-5）  (k − 1) C = 2 i n −1 v Cs =  (k − 1) （附 3.1-6） 3 i (n − 3)Cv3 （附 3.1-7） 将这些待定参数用统计参数表示带入 P-Ⅲ型曲线的方程式中，则方程可以写成 y = f ( x , CV ,C s , x) （附 3.1-8） PIII 型概率密度函数就确定了，给一个 x 值，可以计算一个 y 值，从而可以绘出概率密度 曲线见下图。 190 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 3.2 耿贝尔（Gumbel）分布曲线 耿贝尔曲线是根据极值定理导出的，频率分布形态为偏态铃型分布。当有 n 年年最大值 就有 n 个最大项 x 组成一个分布；因最大项是极值，因此其分布又称为极值分布。Gumbel 分 布频率曲线实际上是 P-Ⅲ曲线的一个特例，Cs 固定为 1.140，所以只有均值、Cv 两个参数， 计算简便。其概率密度的数学表达式为： −y f ( x) = a exp( − y −e ) （附 3.2-1） 其中 y=a(x-b)，式中 a 为尺度参数，b 为分布密度的众数。 3.3 广义极值分布（GEV）方法 广义极值分布（GEV）是将 3 种类型的经典极值分布 Gumbel、Frechet 和 Weibull 发展 成的一种具有 3 个参数的极值分布函数，它的理论分布函数为：    exp − 1 − k ( x −  ) / a 1/ k , k  0, x   + a / k  F ( x) =  exp − exp − ( x −  ), k = 0 exp − [1 − k ( x −  ) / a]1/ k , k  0, x   + a / k    （附 3.3-1） 式中，  为位置参数，表示分布的位置； a 为尺度参数，表示分布曲线的伸展范围； k 为形状参数，表示极端分布的类型。k=0 时服从 Gumbel 分布，k>0 时服从 Weibull 分布， k<0 时服从 Frechet 分布。 GEV 分布参数采用 L 矩参数估计方法计算： 1 1 = EX =  x( F )dF （附 3.3-2） 0 191 内蒙古包头九原工业园区新材料产业园区域气候可行性论证报告 2 = 1 1 E ( X 2, 2 − X 1, 2 ) =  x( F )(2 F − 1)dF 2 0 （附 3.3-3） 1 1 3 3 = E ( X 3,3 − 2 X 2,3 + X 1, 2 ) =  x( F )(6 F 2 - 6 F + 1)dF 0 （附 3.3-4） L 参数估计 1 =  +（a / k） [1 − (1 + k )] （附 3.3-5） 2 =（a / k）(1 + k（ ) 1− 2 ) −k （附 3.3-6） 3 =（a / k）(1 + k（ ) −1 + 3 2 − 2  3 ) −k −k （附 3.3-7） GEV 分布参数估计的公式为： k = 7.8590 + 2.9554 z 2 （附 3.3-8） z = 2（ / 3 + 3 / 2）− ln 2 / ln 3 （附 3.3-9） a = 2k /[(1 − 2−k )(1 + k )] （附 3.3-10） （附 3.3-11）  = 1 + a[(1 + k ) − 1] / k GEV 重现期公式为： ˆ + aˆ (1 − [− ln(1 − 1 / T )])kˆ / kˆ, kˆ  0 XT =   ˆ − aˆ[− ln(1 − 1 / T )], kˆ = 0 （附 3.3-12） 式中， X T 是重现期，T 为重现期。 192