淺析“狹管效應”及其在風電場中的利用 _知識百科

地形對風速的影響中， “狹管效應”是重要的一部分，有關國際組織已將其列入大都市面臨的20種新的城市災害中。由于城市高層建筑間距較小，大風迎面吹來后無法順暢通過，只能聚集在很小的空間內，強風來臨時，高層建筑會將高空強風引至地面，造成高樓附近局部強風，形成“狹管效應” ，既容易造成飛墜事故，也影響行人的安全，甚至會出現高樓附近大風中行人行走困難、被風吹倒等現象。我們先來看一下狹管效應的定義：
當氣流由開闊地帶流入地形構成的峽谷時，由于空氣質量不能大量堆積，于是加速流過峽谷，風速增大。當流出峽谷時，空氣流速又會減緩。這種峽谷地形對氣流的影響，稱為“狹管效應”或“峽谷效應” 。
用一個簡單的示意圖來表示，如圖，迎風面氣流受到擠壓，在通道中風速加速，形成“狹管風。 ”（在風電場中，我們把受地形影響產生狹管效應而增大的風，稱為峽谷風或穿堂風。）

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狹管效應產生的不利影響不僅出在城市， 2007年2月28日，烏魯木齊開往阿克蘇的5807次旅客列車遭到13級狂風襲擊，造成車輛脫軌。此次事故地點是天山南北向的峽谷地區，大風經過這一地形也就是風口時，經過“狹管效應”的迅速放大，風力將成倍加大，其破壞力十分驚人。
例如河西走廊地區，由于地形造成的狹管效應，導致近地面風速有明顯的增強，河西地區常常會出現強沙塵暴或特強沙塵暴。每年3月~5月，蒙古氣旋的活躍和冷空氣活動的頻繁，易產生大風天氣；沙漠地區少雨，天氣變暖，氣溫回升，極易于促成沙塵暴的形成。
那么，看完了以上這些例子，我們是否可以簡單的把“狹管效應”歸類為一種氣候災害呢？
其實不然，任何事物都存在兩面性，狹管效應固然會產生諸多不利影響，但對于風電場的開發建設來說，也存在一定的契機。
比如在福建省與臺灣省之間的臺灣海峽與常年盛行的東北風形成的狹管效應，使得福建沿海及島嶼的風速加大，可利用風速持續時間加長。
再說河西走廊，該地區在我國被號稱為“風電走廊” ，因為河西地區靠近冬季風源地；地形平坦，植被覆蓋率低，風力大。地形影響導致狹管效應，地面風速強盛。如下圖所示。

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再比如如青海的冷湖丁字路口地區，受地形影響，存在較為明顯的狹管效應。如下圖所示，丁字路口305省道的南北兩側，各有較高的山峰，同時冷湖地區常年盛行風向、盛行風能方向均為E ，且該地區地形平坦，地表障礙物稀少，植被覆蓋率低，受狹管效應影響，此地區風速較為強盛，有利于建設風力發電。

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從流體力學角度講，風在峽谷中受到擠壓，風速變大，并且流動變得混亂，由開闊空間的層流狀態轉變為湍流狀態，從而可以達到破壞性的速度，極易對風力發電機組產生不利影響，對于風電場的開發建設和對風能的利用形成了一定的挑戰。
由此我們可以簡單總結一下，形成風能加速的狹管效應能夠利用于風力發電，需要一定條件，主要包括兩點：一、該地區的盛行風向與狹管的方向較為一致，且盛行風向較集中。二、地形相對較簡單，形成狹管效應的氣流通道的表面應盡可能平滑，否則將會產生較大的湍流，對風電機組產生不利影響。
【淺析“狹管效應”及其在風電場中的利用】 峽谷風電場有其特殊性，對于不同的地形影響來說，又有各自的特點。勘測設計工作也有一定的難度。但只要掌握了峽谷風電場風能資源特性，并對其特點加以詳細分析和合理利用，狹管效應也能成為風電場開發和建設的助推劑。