2.2 平均風速之垂直分布
條文
平均風速隨距地面高度增加而遞增，與地況種類有關，依下列指數律公式計算之：
$$ \frac{U_z}{U_g}={\left(\frac{z}{z_g}\right)}^\alpha \tag{2.1} $$
其中，$U_z$ 為高度 $z$ 處之平均風速 $(m/s)$ ；$U_g$ 為梯度高度 $z_g$ 之平均風速 $(m/s)$；$\alpha$ 為相對於 $10$ 分鐘平均風速之垂直分布法則的指數，與地況種類有關，見表2.1；$z_g$ 為梯度高度 $(m)$，與地況種類有關，見表2.1。
地況種類依建築物所在位置及其附近地表特性而定，分成以下三類：
(1) 地況 A
大城市市中心區，至少有50%之建築物高度大於20公尺者。建築物迎風向之前方至少800公尺或建築物高度10倍的範圍(兩者取大值)係屬此種條件下，才可使用地況A。
(2) 地況 B
大城市市郊、小市鎮或有許多像民舍高度(10～20公尺)，或較民舍為高之障礙物分布其間之地區者。建築物迎風向之前方至少500公尺或建築物高度10倍的範圍(兩者取大值)係屬此種條件下，方可使用地況B。
(3) 地況 C
平坦開闊之地面或草原或海岸或湖岸地區，其零星座落之障礙物高度小於10公尺者。
解說
瞬時風速可分為平均風速與擾動風速兩分量，其中平均風速隨距地面高度增加而遞增，擾動風速則受到地表粗糙度影響而隨距地面高度增加而遞減。因作用在建築物上之風壓力與風速之平方成正比，故風速之垂直分布情形甚為重要。風因受地表粗糙度的影響而形成邊界層，平均風速隨高度增加至梯度高度(gradient height) $z_g$ 後，保持均勻分布，其速度稱為梯度風速(gradient velocity) $U_g$ 。平均風速 $U_z$ 與高度z之關係通常以下式表示：
$$\frac{U_z}{U_{z_{ref}}}=\left(\frac{z}{z_{ref}}\right)^\alpha\ \ \ \ \ \ 0\le z\le z_g \tag{C 2.1}$$
事實上，參考高度 $z_{ref}$ 不一定取10公尺或梯度高度 $z_g$ ，取任何高度時，指數律的垂直分布法則照樣成立。
$\alpha$值與 $z_g$ 值隨地況種類而異。$\alpha$值尚與風速平均時間有關。平均時間愈長，$\alpha$值愈大。地況A、B與C，相對於10分鐘平均風速之$\alpha$值分別取為0.32、0.25與0.15。
除了上述三種陸域地況種類，靠海沿岸或海平面上的地況可參考國際電工規範IEC 61400-1或日本規範AIJ 2015，相對於10分鐘平均風速之$\alpha$值可取為0.11。然而由於海平面上的風場監測不易實施，採用光達等都卜勒原理之儀器多半僅能提供平均風速參考值，其紊流特性需要進一步驗證；再者，本規範評估對象範圍以陸域上之建築物為主，故表2.1中暫不列入靠海沿岸或海平面上的地況參數。
$$\frac{U_z}{U_{z_{ref}}}=\left(\frac{z}{z_{ref}}\right)^\alpha\ \ \ \ \ \ 0\le z\le z_g \tag{C 2.1}$$
事實上，參考高度 $z_{ref}$ 不一定取10公尺或梯度高度 $z_g$ ，取任何高度時，指數律的垂直分布法則照樣成立。
$\alpha$值與 $z_g$ 值隨地況種類而異。$\alpha$值尚與風速平均時間有關。平均時間愈長，$\alpha$值愈大。地況A、B與C，相對於10分鐘平均風速之$\alpha$值分別取為0.32、0.25與0.15。
除了上述三種陸域地況種類，靠海沿岸或海平面上的地況可參考國際電工規範IEC 61400-1或日本規範AIJ 2015，相對於10分鐘平均風速之$\alpha$值可取為0.11。然而由於海平面上的風場監測不易實施，採用光達等都卜勒原理之儀器多半僅能提供平均風速參考值，其紊流特性需要進一步驗證；再者，本規範評估對象範圍以陸域上之建築物為主，故表2.1中暫不列入靠海沿岸或海平面上的地況參數。