山地雷達站營區(qū)防電磁輻射污染規(guī)劃

荀平，朱繼磊，王正剛，陳振東

(后勤工程學(xué)院國防建筑規(guī)劃與環(huán)境工程系，重慶401311)

【后勤保障與裝備管理】

山地雷達站營區(qū)防電磁輻射污染規(guī)劃

荀平，朱繼磊，王正剛，陳振東

(后勤工程學(xué)院國防建筑規(guī)劃與環(huán)境工程系，重慶401311)

雷達站電磁輻射污染問題已經(jīng)深深影響到雷達部隊的戰(zhàn)斗力，以此為切入點，通過分析我軍雷達部隊營區(qū)電磁輻射超標(biāo)的原因，以具有山地地形特征的雷達站營區(qū)為研究對象，從營區(qū)規(guī)劃的角度來思考降低山地地區(qū)雷達站營區(qū)電磁輻射的可能性。提出了降低雷達站營區(qū)電磁輻射污染的4種規(guī)劃方法:集中營區(qū)建筑布局，降低雷達波直接作用于人體的幾率;做好營區(qū)綠化，利用植物對波的吸收衰減作用;合理選擇建筑位置，利用地形遮蔽和利用雷達最小作用距離產(chǎn)生的盲區(qū)來建設(shè)雷達站的規(guī)劃方法。旨在能夠為建設(shè)雷達站、降低雷達站營區(qū)電磁輻射提供參考。

山地雷達站;電磁輻射污染;規(guī)劃方法

雷達站是雷達部隊最基本的戰(zhàn)術(shù)分隊，直接搜索并掌握各類目標(biāo)，擔(dān)負著我國海防、空防、疆防的重要任務(wù)。山地雷達站是指建設(shè)在具有山地地形特征的地面雷達站，由于技戰(zhàn)術(shù)特點、歷史沿革等原因，我軍大量雷達站位于山區(qū)。山地雷達站營區(qū)建設(shè)受到地形、地貌、朝向等諸多自然因素的制約，但同時也給我們利用自然條件，合理規(guī)劃營區(qū)，從營區(qū)規(guī)劃的角度降低營區(qū)電磁輻射污染提供了多種思路。

1 雷達站營區(qū)電磁輻射污染對官兵的危害

電磁輻射是能量以電磁波的形式在空間傳播的物理現(xiàn)象，主要來源包括自然電磁輻射和環(huán)境電磁輻射。眾所周知，雷達是通過天線間歇發(fā)射高頻無線電波并接收回波這一過程來完成對外界信息收集，實現(xiàn)對覆蓋區(qū)內(nèi)目標(biāo)的探測和監(jiān)控的。雷達由于探測距離和探測精度的要求雷達對外發(fā)射電磁功率大、頻譜高且又多次諧波，對附近的電磁環(huán)境影響較大，電磁輻射污染也就更為嚴重。

人體所處環(huán)境的電磁輻射強度超過一定限度時，會對人體健康產(chǎn)生不良影響，甚至造成傷害［1］。強制性國家標(biāo)準(zhǔn)《電磁輻射暴露限值和測量方法》(征求意見稿)明確規(guī)定了公共和職業(yè)暴露的導(dǎo)出限值，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對于職業(yè)暴露導(dǎo)出限值的規(guī)定，雷達站官兵適用于職業(yè)暴露導(dǎo)出限值(如表1所示)［1］。

表1 時變電場和磁場的職業(yè)暴露導(dǎo)出限值(rms值)

雷達兵部隊是“平戰(zhàn)結(jié)合”的部隊，全天候開機，擔(dān)負著這國防戰(zhàn)備值班的重任。作為我軍“千里眼、順風(fēng)耳”的雷達兵，長期暴露在看不見摸不著的高強度的電磁輻射環(huán)境下中，電磁輻射量嚴重超標(biāo)，對官兵的身心健康都造成嚴重危害。高強度的電磁輻射對雷達站官兵的危害主要表現(xiàn)在:電磁輻射會對人的睡眠、視力、心血管系統(tǒng)及生殖系統(tǒng)造成不同程度的影響，長期生活在的高強電磁輻射環(huán)境中會產(chǎn)生累積效應(yīng)，發(fā)展成為永久性病態(tài)，甚至危及生命［1］;電磁輻射無影無蹤，易給雷達站官兵帶來無形的心理壓力，形成心理疾病，加上雷達站地處偏遠，條件艱苦，給雷達部隊拴心留人帶來很大困難，在一定程度上降低了雷達部隊的戰(zhàn)斗力。

2 山地雷達站營區(qū)電磁輻射嚴重的原因

山地雷達站營區(qū)電磁輻射污染嚴重跟雷達部隊的作戰(zhàn)性質(zhì)雖有必然聯(lián)系，但是通過規(guī)劃和建筑的手段是可以降低雷達站電磁輻射污染的。廣泛分布于我國具有山地地形特征的雷達站電磁輻射超標(biāo)跟我軍早期營房建設(shè)觀念、雷達裝備更新?lián)Q代以及雷達站營區(qū)功能布局有著很大的關(guān)系。

2.1 早期營房質(zhì)量差，未考慮營房設(shè)施電磁輻射防護

山地雷達站自然條件惡劣，環(huán)境艱苦，分布具有“小、散、遠”的特點，營區(qū)建設(shè)和管理本身存在很多的實際困難［2］。早期營區(qū)建設(shè)以滿足基本住用功能為要求，營房建設(shè)的質(zhì)量較差。很多建于20世紀(jì)五六十年代的營房依然在使用，這些建筑對電磁輻射幾乎沒有屏蔽和防護作用。

我軍對于電磁輻射危害以及電磁防護材料的研究較晚，加上觀念和技術(shù)上的原因，山地地區(qū)的雷達站營房建設(shè)幾乎未考慮營房等設(shè)施對電磁輻射的防護問題，人員在室內(nèi)外的電磁輻射程度相差不大，這也客觀上加重了電磁輻射污染。

2.2 營房建設(shè)跟不上雷達裝備更新速度

隨著科技的進步，新型雷達不斷裝備部隊，這些裝備由于探測距離和探測精度的要求都具有大功率、高增益的特點。更新?lián)Q代后的雷達依然在原有雷達陣地和營房坐落上展開，而營區(qū)規(guī)劃和營房建設(shè)卻跟不上裝備換代要求，防護措施和防護手段落后，致使?fàn)I區(qū)電磁輻射更強，污染更為嚴重［3］。

2.3 營房規(guī)劃布局混亂，功能分區(qū)不明確

山地地區(qū)雷達站受到地形、地貌、朝向等因素的限制，一般營區(qū)地幅狹小，可用建設(shè)面積不足。因此大部分營區(qū)辦公生活區(qū)和雷達陣地區(qū)距離較近，甚至相互交錯，分區(qū)不明確。由于電磁輻射強度與距離的平方成反比，距離越近輻射就越嚴重。此外出于方便訓(xùn)練和維護裝備的需求，雷達站官兵辦公生活區(qū)也常常圍繞雷達陣地布置，也客觀上拉近了人員活動密集區(qū)與雷達站輻射源的距離，無形中加重了人體受到輻射傷害［4］。

3 山地雷達站防電磁輻射的規(guī)劃方法

近年來對于電磁輻射污染的研究越來越受到重視，關(guān)于防電磁輻射的技術(shù)和材料研究越來越多，應(yīng)用雷達站實際工程建設(shè)并取得了較好的電磁防護效果，為提升我軍戰(zhàn)斗力做出了重要貢獻。與此同時還可以從營區(qū)規(guī)劃的角度，在營區(qū)建設(shè)之初就對雷達站營區(qū)科學(xué)選址、合理布局，用非技術(shù)的手段，降低整個雷達站營區(qū)電磁輻射污染程度，提升整個營區(qū)的環(huán)境質(zhì)量，保障雷達站官兵的身心健康。

3.1 集中建筑布局，降低雷達波直接作用于人體的幾率

集中營區(qū)建筑布局就是在尊重山地場地特點及交通組織的情況下，優(yōu)化組合營區(qū)建筑功能空間，把原來分散的單體建筑統(tǒng)籌規(guī)劃，集中布置［5］。對于雷達站來說集中建筑布局能夠減少營房數(shù)量，減少營區(qū)建筑所受輻射的面積;促成營區(qū)各組成要素的有序空間組合，優(yōu)化交通流線，降低雷達波直接作用于人體的幾率，在做好單體建筑電磁防護的基礎(chǔ)上能夠最大限度地減少人員所受電磁輻射劑量，降低電磁輻射對雷達站官兵的危害。

此外集中布局的建筑還可充分利用有限的山地建設(shè)場地，節(jié)約建設(shè)用地，因地制宜，減少建筑對山區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞;集中建筑布局讓營區(qū)規(guī)整有序、邊界清晰，便于部隊集中管理和安全防衛(wèi)，便于進行統(tǒng)一的偽裝防護處理，以提高邊遠部隊的管理水平和戰(zhàn)時生存能力。

3.2 做好營區(qū)綠化，減少電磁輻射污染

電磁輻射源周圍的土質(zhì)、地貌等會直接影響電磁場強的分布狀況和場強的衰減規(guī)律，突出物、高大樹木對電磁波具有一定的吸收衰減作用(圖1)。實驗證明花草樹木對電磁輻射有相當(dāng)?shù)奈兆饔茫?0 m寬的林帶可衰減2～3 dB左右［1］。因此在滿足雷達裝備技戰(zhàn)術(shù)的要求下，電磁輻射較為嚴重的雷達站營區(qū)可多種植具有較強吸波作用的植物，能夠很好地改善營區(qū)電磁輻射污染狀況。

圖1 綠化對雷達波的吸收衰減作用示意圖

位于山地地區(qū)的雷達站一般生態(tài)環(huán)境較好，自然植被較多，在營區(qū)建設(shè)之初應(yīng)注重因地制宜，保留原有植物。在主要辦公生活建筑周圍種植高大樹木，這樣既可以有效降低營區(qū)外環(huán)境中的電磁輻射強度，同時可以減少對山地生態(tài)環(huán)境的破壞，提高雷達部隊的防偵察能力，增強軍事偽裝效果，提高雷達部隊的戰(zhàn)時生存能力。

3.3 合理選擇建筑位置，利用地形遮蔽

電磁波在傳播過程中遇到高大障礙物會發(fā)生反射、折射、衍射等物理現(xiàn)象，電磁波就會受到吸收、衰減等作用。根據(jù)電磁波的這一特性可以合理選擇雷達辦公生活區(qū)建筑的位置，利用地形把主要辦公生活建筑擋住(如圖2所示)，或者把主要辦公生活建筑建成地下或者半地，如圖3所示)。把營區(qū)主要辦公生活建筑利用地形擋住或者遮住，利用地形障礙對電磁波的吸收和衰減作用，避免人員和建筑受到長時間、大功率的雷達波直射，減少營區(qū)電磁輻射污染，降低電磁輻射污染的危害［6－8］。

圖2 地形遮擋電磁波示意圖

圖3 山地地下建筑示意圖

利用地形對電磁波的遮擋對于地形的要求較為苛刻，山地營區(qū)建設(shè)的限制因素較多，雷達站營區(qū)可用建設(shè)面積有限，建設(shè)場地往往達不到地形遮蔽電磁波的要求，此時應(yīng)做好雷達站營區(qū)營房本身的電磁輻射防護;采用地下或者半地下的建筑方式便于雷達站的偽裝防護，但對山地地質(zhì)條件、建筑本身的防水防潮要求較嚴，建設(shè)成本較高［9］。雷達站營區(qū)可將部分較為重要的建筑采用地下、半地下的構(gòu)筑方式，既可提升雷達站的戰(zhàn)時生存能力又能降低營區(qū)電磁輻射污染。

3.4 利用山地雷達盲區(qū)布局營房，降低電磁輻射

雷達盲區(qū)簡而言之雷達波探測不到的區(qū)域，雷達盲區(qū)的形成有因地形遮蔽產(chǎn)生的盲區(qū)、地球曲率造成的盲區(qū)、雷達最小作用距離產(chǎn)生的盲區(qū)等多種。本文所說的雷達盲區(qū)是指因最小作用距離產(chǎn)生的盲區(qū)。雷達波的傳播方式可以理解為類似光的直線傳播，如果對其位置和發(fā)射角度加以限制，那么發(fā)射角度以外的區(qū)域是電磁波探測不到的。也就是說任何一部雷達對近距離的探測和識別都可能存在探測識別的盲區(qū)(如圖4所示)［10－11］。

圖4 雷達盲區(qū)示意圖

可以理解在雷達最小作用距離產(chǎn)生的盲區(qū)內(nèi)，雷達波無法探測到，即電磁波不能直接夠到達這個區(qū)域。根據(jù)這個原理，可在因雷達最小作用距離產(chǎn)生的盲區(qū)內(nèi)建設(shè)營區(qū)辦公生活建筑，使?fàn)I區(qū)免受或者少受電磁輻射污染的危害。

雷達的最小作用距離是可以計算的。當(dāng)目標(biāo)物始終處于天線發(fā)射波束內(nèi)，雷達最小作用距離為

其中:C=3×108m/s(電磁波傳播速度);r為發(fā)射脈沖寬度(μs);tr為收發(fā)開關(guān)恢復(fù)時間(約為0.1～0.3μs)。

當(dāng)雷達天線假設(shè)較高或者目標(biāo)物較低目標(biāo)物可能在天線波速照射區(qū)域外，雷達最小作用距離計算可簡化為

由于山地雷達站裝備一般位于山頂或山脊，陣地位置相對較高，營房位置相對較低，雷達最小作用距離D可簡化為式(2);同時還要對最小作用距離內(nèi)的建筑高度加以限制，其高度h確定為

其中:A為零發(fā)射線與海平面的夾角，約等于雷達天線垂直半功率點波束寬度;L為營區(qū)建筑與雷達天線的中心距離;h1為建筑基底的高度;H為雷達天線的高度［10－13］，如圖5所示。

圖5 雷達盲區(qū)建筑高度計算示意圖

結(jié)合雷達最小作用距離產(chǎn)生的盲區(qū)來規(guī)劃建設(shè)雷達站，其主要原理就是把營區(qū)主要辦公生活建筑建設(shè)在雷達直射波以下，達到改善營區(qū)電磁輻射環(huán)境的目的。

由于山地自然坡度，一般較容易實現(xiàn)，前提是準(zhǔn)確確定雷達站因最小作用距離而產(chǎn)生的盲區(qū)的大概位置。

4 結(jié)束語

現(xiàn)階段電磁輻射污染問題一直是困擾雷達部隊官兵的老大難問題，深深影響了雷達部隊官兵的身心健康，降低了雷達部隊的戰(zhàn)斗力。相信隨著科技的進步，雷達站電磁輻射污染問題一定會得到解決，但如果在山地地區(qū)雷達站營區(qū)建設(shè)、改造之前就對雷達站電磁環(huán)境詳細分析，根據(jù)山地雷達站的實際情況，科學(xué)選址、合理布局營區(qū)主要辦公生活建筑，因地制宜進行規(guī)劃與建設(shè)，必然能夠降低雷達站營區(qū)電磁輻射污染，達到事半功倍的效果。

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(責(zé)任編輯楊繼森)

Anti-electromagnetic Radiation Project of Radar Station Subcam p in M ountainous Region

XUN Ping，ZHU Ji－lei，WANG Zheng－gang，CHEN Zhen－dong
(Department of National Defense Construction Planning and Environment Engineering，College of Logistics Engineering，Chongqing 401311，China)

Electromagnetic radiation pollution has a deep influence on fighting capacity of radar units.Takingmountain radar station as the research subject，this paper analyzed the reason of excessive electromagnetic radiation in radar station，found the possibilities to reduce electromagnetic radiation pollution in camp planning ways.Four camp planning ways are proposed:First centralizing building layout in camp，lower the probabilities of electromagnetic contact;second，making use of green plants to assimilate the electromagnetic;third，choosing the building location reasonable，utilizing barriers to cover electromagnetic;forth，building camps in radar shadow produced by radarminimum detecting distance.The four planning ways are hoped to provide recommendations on radar station construction and reduce the pollution of electromagnetic radiation.

mountain radar station;electromagnetic radiation pollution;planningmethods

:A

1006－0707(2014)07－0021－04

format:XUN Ping，ZHU Ji－lei，WANG Zheng－gang，etal.Anti－electromagnetic Radiation Project of Radar Station Subcamp in Mountainous Region［J］.Journal of Sichuan Ordnance，2014(7):21－24.

本文引用格式:荀平，朱繼磊，王正剛，等.山地雷達站營區(qū)防電磁輻射污染規(guī)劃［J］.四川兵工學(xué)報，2014(7):21－24.

10.11809/scbgxb2014.07.007

2014－02－10

荀平(1957—)，男，碩士，教授，主要從事營區(qū)規(guī)劃與景觀設(shè)計研究。

TN95