粵北山區(qū)雷電活動規(guī)律及雷電災(zāi)害防護(hù)

摘要：本文通過分析翁源縣當(dāng)?shù)乩纂娀顒右?guī)律和了解粵北地區(qū)典型丘陵地形的雷電災(zāi)害情況，來探討粵北山區(qū)的雷電防護(hù)設(shè)計，減少雷電災(zāi)害的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：雷電活動規(guī)律;地閃密度;雷電災(zāi)害;防雷措施

1.雷電的形成原理

雷電是雷云之間或云地之間產(chǎn)生的放電現(xiàn)象。雷暴云是閃電的主要來源，當(dāng)云中局部電場超過約400kV/m時，就會發(fā)生閃電放電現(xiàn)象。

2.雷電的活動規(guī)律

全球從南緯60度到北緯80度都有雷電活動，陸地多于海洋;熱帶最多，溫帶地區(qū)一年四季都會出現(xiàn)，并以春夏季節(jié)為最多。翁源縣的雷電出現(xiàn)的開始月份主要為三月或四月，于九或十月份結(jié)束，雷暴活動主要集中在四月至八月份，最活躍月份主要是七月份。翁源縣雷電活動一般多出現(xiàn)在白天，集中期在午后到傍晚之間。（如圖1、圖2）

圖1" 翁源縣地閃次數(shù)月分布圖

圖2" 翁源縣地閃次數(shù)時分布圖

2.1雷電日分析

雷電日：即以一年當(dāng)中該地區(qū)有多少天發(fā)生耳朵能聽到雷鳴來表示該地區(qū)雷電活動的強(qiáng)弱程度。雷電日的天數(shù)越多，表示該地區(qū)雷電活動越強(qiáng)，反之則越弱。

按年平均雷暴日數(shù)，地區(qū)雷暴日等級宜劃分為少雷區(qū)、中雷區(qū)、多雷區(qū)和強(qiáng)雷區(qū)。少雷區(qū)：年平均雷暴日在25天以下的地區(qū);中雷區(qū)：年平均雷暴日大于25天，不超過40天的地區(qū);多雷區(qū)：年平均雷暴日大于40天，不超過90天的地區(qū);強(qiáng)雷區(qū)：年平均雷暴日超過90天的地區(qū)。根據(jù)翁源縣氣象部門統(tǒng)計近三十年的數(shù)據(jù)分析可知，翁源縣范圍內(nèi)的年平均雷暴日數(shù)T_d=79（d/a），屬于多雷區(qū)。

2.2地閃密度分析

地閃密度以每1km2一年內(nèi)的雷擊次數(shù)為單位。通過地閃定位歷史資料標(biāo)準(zhǔn)分析軟件分析結(jié)果可知，翁源縣各鎮(zhèn)（場）地閃密度基本上保持在0—12（次/平方公里*年）之間（表1），全縣平均值為9.135（次/平方公里*年），而根據(jù)翁源縣氣象臺歷史資料統(tǒng)計得翁源縣年平均地閃密度值為7.9（次/平方公里*年），由此可知近幾年翁源縣地閃密度呈上升趨勢。

表1" 翁源縣各鎮(zhèn)（場）地閃密度值（次/平方公里*年）

城鎮(zhèn)

龍仙

官渡

翁城

新江

地閃密度值

8.16

10.54

11.69

9.06

城鎮(zhèn)

江尾

壩仔

周陂

鐵龍林場

地閃密度值

7.34

7.73

9.0

9.56

地閃密度平均值

9.135

2.3雷擊的選擇性

雷擊選擇地點(diǎn)取決于三個條件：一是易于形成雷云，二是易于形成雷電通道，三是易于引起先導(dǎo)放電電場的畸變。第一個是必備條件，后二者只具備其中之一就有落雷的機(jī)會。

（1）易于形成雷云：潮濕高溫氣候，或冷熱氣團(tuán)交界處，使熱空氣急劇上升，形成雷云，因此雷電活動常在春夏之交及夏天，我國北緯23°—24°之間，而翁源縣剛好處于這個緯度帶范圍內(nèi)。

（2）易于形成雷電通道：因?yàn)槔纂娡ǖ揽偸茄刂娮枳钚〉穆窂桨l(fā)展，因此在土中電阻率低的地方易于落雷，雷擊區(qū)往往是具有地下礦藏的地區(qū)、河灘地、地下水出口處、地下水位較高的地方、低洼地，或者在土的電阻率不同的交界面上，也有由于高聳金屬建筑物或建筑物內(nèi)存放大量金屬或具有大量金屬機(jī)床，相應(yīng)地減少了雷電流通道的阻抗，因此也容易遭受雷擊。因此金屬煙囪、金屬棚架等也容易遭雷擊。

（3）易于引起先導(dǎo)放電電場的畸變：如曠野中的建筑物，即使不高，但由于它孤立突出，相對接近雷云，因此它的電場強(qiáng)度大于地面，當(dāng)先導(dǎo)放電接近時，就會引起先導(dǎo)放電電場的畸變，而把先導(dǎo)放電引向自己，所以這些建筑物易于遭受雷擊。同樣，建筑群中特別高的建筑物，如高層樓宇、大型煙囪、鐵塔等也容易遭受雷擊，特別是當(dāng)煙囪排出帶有電荷的灰塵時，不僅易于引起先導(dǎo)放電電場的畸變，還可減少雷電通道的阻抗，因此更易于遭受雷擊。

（4）位于水庫、山脊或山腰上孤立的建筑物也容易遭受雷擊。由于山區(qū)氣候影響，雷雨云往往伴隨著山風(fēng)，雷雨云就著山風(fēng)進(jìn)入山腰，因此在迎風(fēng)面上的建筑物最易遭受雷擊。這些都是由于高于地面的物體使先導(dǎo)放電電場產(chǎn)生畸變，而把雷電的迎面放電引向自己，因此落雷的機(jī)會就多。礦山或者山林管理臨時工棚因此雷擊概率甚高，人身傷亡事故頻發(fā)。

2.5 建筑物易受雷擊的部位

（1）平屋面或坡度不大于1/10的屋面—檐角、女兒墻、屋檐。

（2）坡度大于1/10且小于1/2的屋面—屋角、屋脊、檐角、屋檐。

（3）坡度不小于1/2的屋面—屋角、屋脊、檐角、屋檐。

（4）在屋脊有接閃帶的情況下，當(dāng)屋檐處于屋脊接閃帶的保護(hù)范圍內(nèi)時，屋檐上可不設(shè)接閃帶。

三、雷電的危害及其產(chǎn)生原因

雷電通常產(chǎn)生超出人和設(shè)備承受極限以外的強(qiáng)大電流、電壓、電能、高溫、猛烈的沖擊波、劇變的靜電場和強(qiáng)烈的電磁輻射等物理效應(yīng)，給人類、建筑物及設(shè)備造成多種危害。具體地說，雷電所產(chǎn)生的危害是由雷電產(chǎn)生的電效應(yīng)、熱效應(yīng)、沖擊性電動力三種效應(yīng)導(dǎo)致的。

3.1 電效應(yīng)

雷電可產(chǎn)生強(qiáng)大的電場和磁場，使處于雷擊區(qū)內(nèi)的電子設(shè)備和人體產(chǎn)生靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，生成數(shù)千伏的靜電感應(yīng)電壓，由此造成大量電子設(shè)備被擊毀，或?qū)е氯梭w心室纖顫及呼吸肌麻痹而猝死。

3.2 熱效應(yīng)

據(jù)測算，雷擊點(diǎn)的發(fā)熱量可達(dá)500—2000焦耳，能立即熔化50—200立方毫米厚的鋼材。這正是遭雷擊后建筑物起火燃燒、人體組織會碳化成焦?fàn)畹脑颉?/p>

3.3沖擊性電動力

雷電流產(chǎn)生的沖擊性電動力能使被擊物體斷裂或破碎，例如建筑物擊穿或倒塌、大樹從中間被劈開、正在田里勞作的人瞬間被擊掉一側(cè)上肢等等。2010年8月份，翁源縣江尾鎮(zhèn)連溪村就發(fā)生過一起一雷奪三命的雷擊事故，其中一名農(nóng)婦就是在涼亭避雨時被閃電擊中時飛離所在位置約1.5米。2013年8月和2014年6月翁源縣各發(fā)生一起樓頂太陽能不銹鋼集水箱被雷電擊中，因無防雷裝置保護(hù)，金屬水箱無法泄掉雷電流，使水箱所在位置的樓板被強(qiáng)大的雷電沖擊力擊穿一個大洞。

四、雷電的防護(hù)

4.1 常規(guī)的防雷措施

根據(jù)現(xiàn)行的法律法規(guī)及其相關(guān)規(guī)范要求，新建建（構(gòu)）筑物應(yīng)安裝防雷裝置進(jìn)行保護(hù)，確保建（構(gòu)）筑物及人員安全;在建筑物電源入戶端或總配電房安裝低壓電源浪涌防護(hù)裝置，減少或消除雷電流產(chǎn)生的過電壓對電氣設(shè)備或人身造成損壞（傷）。

4.2 防雷工程“三同時”

為防止雷電給人們生產(chǎn)、生活帶來的危害，我們應(yīng)該從源頭抓起，新建建（構(gòu)）筑物的防雷工程與主體工程應(yīng)同時設(shè)計、同時施工，同時驗(yàn)收并交付使用。為確保已投入使用的防雷設(shè)施性能正常，有效發(fā)揮防雷作用，

每年的雷雨季節(jié)來臨之前，必須由具有檢測資質(zhì)的防雷技術(shù)業(yè)務(wù)機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行年度檢測。

五、防雷小貼士

在日常生活中，當(dāng)雷電發(fā)生時，我們還應(yīng)從以下幾個方面加以預(yù)防：

（1）在室內(nèi)，首先要關(guān)好門窗，避免雷電進(jìn)屋，關(guān)閉電視、電腦等室內(nèi)的用電設(shè)備，斷開所有的電源及信號線路，并使端口保持一定距離;同時避免接打手機(jī);不要使用設(shè)有外接天線的收音機(jī)和其他設(shè)備;不宜使用金屬噴頭沖涼，也不宜使用太陽能熱水器。不要靠近水管、暖氣、煤氣等金屬管道。切勿處理開口容器盛放的易燃物品。不在陽臺的鐵管或鐵絲上晾、收衣服。

（2）盡量避免外出活動。如已經(jīng)在室外活動，不要攜帶金屬物體在露天行走，不要使用金屬雨傘;最好不要騎自行車和摩托車。如正在行車應(yīng)關(guān)閉收音機(jī)等電磁通信設(shè)備。

（3）不能在江、河、湖、海、池塘、水庫等水體邊停留，更不能繼續(xù)在露天游泳池里游泳，要迅速遠(yuǎn)離水面，到附近干燥的住房中去避雨。

（4）如正在野外，應(yīng)立即尋找蔽護(hù)場所。裝有接閃桿的、鋼架的或鋼盤混凝土建筑物，是防雷的好場所，具有完備的金屬車廂也可以利用，雷雨天停留在汽車內(nèi)是安全的，但別把頭或身體其他部位伸出窗外，也不要靠近防雷設(shè)備的任何部分。沒有掩蔽場所時，千萬不要靠近空曠地帶或山頂上的孤樹，這里最易受到雷擊，應(yīng)找一低洼處雙腳并攏蹲下，盡可能降低高度;進(jìn)入山洞避雨時，不要觸及洞壁巖石;不在建筑物頂部停留;不在大樹、廣告牌、煙囪、旗桿、電線、干草堆、帳篷等無防雷措施的高大物體附近避雨、停留;要遠(yuǎn)離鐵軌、金屬欄桿及其他金屬物體。在身體附近發(fā)生高壓電線遭雷擊斷時，應(yīng)雙腳并攏跳離現(xiàn)場。

結(jié)論

通過分析翁源縣特定的地理環(huán)境及雷電參數(shù)，來了解粵北山區(qū)區(qū)域性典型特征的雷電活動規(guī)律，雷電活動既有規(guī)律性也有區(qū)域性，由此來確定防雷措施不能千篇一律，在規(guī)范條款的基礎(chǔ)上也要考慮不同地區(qū)的雷電災(zāi)害特征，防護(hù)方式因此要因地制宜。

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