廣西雷電災害風險評估業(yè)務系統(tǒng)在南寧地鐵二號線工程中的應用

勞煒，植耀玲，鄧寧文

（廣西區(qū)防雷中心，廣西南寧，530022）

廣西雷電災害風險評估業(yè)務系統(tǒng)在南寧地鐵二號線工程中的應用

勞煒，植耀玲，鄧寧文

（廣西區(qū)防雷中心，廣西南寧，530022）

應用廣西雷電災害風險評估業(yè)務系統(tǒng)對南寧地鐵二號線工程沿線土壤電阻率、雷暴日分布、地閃密度等要素進行統(tǒng)計分析，得出工程評估必須的雷電風險值計算取值；再以全線雷電災害風險區(qū)劃結合地面建筑物評估的模式，探索出了地鐵這種特殊的地下建設工程開展雷電災害風險評估的方法。

雷電災害；風險評估；業(yè)務系統(tǒng)；南寧地鐵二號線；應用

廣西雷電災害風險評估業(yè)務系統(tǒng)是2014年廣西氣象局氣象科研計劃重點項目。項目主要內(nèi)容是針對雷電災害風險評估業(yè)務的需求，研發(fā)集廣西雷電監(jiān)測和觀測數(shù)據(jù)庫、雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)分析平臺、雷電災害風險評估報告制作系統(tǒng)等三大功能于一體的雷電災害風險評估業(yè)務桌面系統(tǒng)，作為廣西區(qū)市縣三級專業(yè)防雷技術服務機構統(tǒng)一的業(yè)務系統(tǒng)使用。業(yè)務系統(tǒng)的建成，將極大提高全區(qū)雷評業(yè)務規(guī)范性及報告制作效率。南寧地鐵二號線項目是業(yè)務系統(tǒng)投入運行后評估的第一個自治區(qū)重大建設工程項目，業(yè)務系統(tǒng)彌補了以往雷電規(guī)律分析不夠全面、不夠精細，評估報告制作慢等不足，體現(xiàn)了強大的功能和易用性。

1　業(yè)務系統(tǒng)介紹

1.1主要功能

廣西雷電災害風險評估業(yè)務系統(tǒng)包含廣西雷電數(shù)據(jù)分析平臺、廣西雷電數(shù)據(jù)庫、雷電災害風險評估報告制作平臺三個部分。

1.1.1廣西雷電數(shù)據(jù)分析平臺主要功能

（1）人工觀測雷暴數(shù)據(jù)分析

針對全區(qū)各人工觀測站點雷暴日資料進行查詢和統(tǒng)計，提供相應數(shù)據(jù)文件及雷暴分布特征統(tǒng)計圖。

（2）閃電定位數(shù)據(jù)行政區(qū)域分析

按行政區(qū)域與年限統(tǒng)計對全區(qū)閃電定位儀觀測資料進行查詢和統(tǒng)計，提供相應數(shù)據(jù)文件及統(tǒng)計圖。

（3）閃電定位數(shù)據(jù)精細點分析

按項目中心點經(jīng)緯度周邊范圍n公里與年限統(tǒng)計：該分析模塊主要按項目經(jīng)緯度周邊范圍n公里進行查詢和統(tǒng)計，提供相應數(shù)據(jù)文件及統(tǒng)計圖。

1.1.2廣西雷電數(shù)據(jù)庫主要功能

（1）全區(qū)所有氣象觀測站人工觀測雷暴數(shù)據(jù)；

（2）廣西閃電定位監(jiān)測網(wǎng)閃電定位觀測數(shù)據(jù)庫；（3）數(shù)據(jù)自動更新導入，人工導入數(shù)據(jù)；

1.1.3雷電災害風險評估報告制作平臺主要功能

（1）土壤電阻率勘察數(shù)據(jù)分析

自動計算勘測點的平均土壤電阻率，并校正。生成測量點土壤電阻率按照樁距（深度）變化規(guī)律圖。

（2）自動計算并生產(chǎn)雷電災害風險評估報告

輸入相關勘察和設計數(shù)據(jù)后，根據(jù)《雷電防護2：風險管理》（GB/T 21714-2008）標準的計算方法，對南寧地鐵二號線工程地面建筑物雷電災害風險分量進行計算，得出雷電災害風險評估結論。

（3）報告模版的人工調(diào)整；

本系統(tǒng)可將編輯好的各種建筑物類型的word模版導入系統(tǒng)，針對不同建筑物或者新的建筑物，實現(xiàn)報告模版的更新。

1.2系統(tǒng)軟件介紹

1.2.1編寫

（1）廣西雷電數(shù)據(jù)分析平臺采用C#語言，在微軟開發(fā)環(huán)境Visual Studio2010下開發(fā)，需要微軟官方組件.Net FrameWork4.0支持，兼容Windows 2000/XP/2003/Vista/Windows7/8等多種主流操作系統(tǒng)。

（2）廣西雷電數(shù)據(jù)庫利用sql建立數(shù)據(jù)庫。

（3）雷評報告制作系統(tǒng)以XMLpad為軟件的核心技術，并利用XML文件來存儲、修改并運行程序，最終得到目標結果。

1.2.2最低運行配置

（1）硬件條件

最少可用硬盤空間：x86：1GB，x64：4 GB

處理器和RAM：最低要求：Intel Core I3級別或以上，2GB RAM

分辨率：1024＊768

（2）軟件條件

操作系統(tǒng)：Windows XP SP3、Windows Server 2003 SP2、Windows Vista SP1、Windows 7、Windows 8、Windows Server 2008、Windows Server 2008 R2。

軟件支持：.Net Framework4.0框架，Surfer8.0。

2　業(yè)務系統(tǒng)在南寧地鐵二號線中的應用

2.1南寧地鐵二號線工程介紹

（1）南寧市軌道交通二號線工程（玉洞-西津）設地下島式車站18座，車輛段1處，控制指揮中心1座（全網(wǎng)共用），主變電站2座。全線無高架車站。地面建筑集中在安吉車輛段。

（2）弱電系統(tǒng)包含通信系統(tǒng)（專用通信、公安通信、商業(yè)移動通信）、信號系統(tǒng)（列車控制系統(tǒng)ATC、車輛段/停車場計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)）、綜合監(jiān)控、火災報警系統(tǒng)FAS、樓宇自控系統(tǒng)BAS、自動售檢票系統(tǒng)AFC。

（3）強電系統(tǒng)采用集中式環(huán)形供電。主變電站將110KV交流電源降壓為35KV向各車站降壓變電所及牽引降壓混合變電所供電。車站降壓變電所將35KV交流電降壓為0.4KV供車站動力和照明使用。牽引降壓混合變電所將35KV交流電降壓整流為1500V直流電為機車牽引接觸網(wǎng)供電。包含110KV/35KV、35KV/0.4KV交流變壓供電系統(tǒng)及35KV/1500V交直流變壓供電系統(tǒng)，牽引接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)。

2.2地鐵雷電災害風險評估方法及步驟

（1）地鐵項目所在行政區(qū)域及各站點、站場雷電時空特征分布；

（2）各站點、站場土壤電阻率勘察數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析；

（3）各站點、站場周邊建筑環(huán)境、地形、人流密度、雷電災害等綜合因素分析研判；（4）根據(jù)以上三點進行項目雷電災害風險區(qū)劃；（5）地面建筑物雷電災害風險分析及計算，得出雷電災害風險評估結論；

（6）根據(jù)以上分析評估結果對建筑物、地下站點、供電系統(tǒng)、弱電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)提出雷電防護建議。

2.3雷電災害風險評估業(yè)務系統(tǒng)應用情況

2.3.1項目雷電活動時空分布規(guī)律分析

2.3.1.1人工觀測雷暴日時間分布規(guī)律

（1）統(tǒng)計分析項目所在南寧市（吳圩、鳳嶺、邕寧）氣象觀測站年平均雷暴日數(shù)（表1）。

（2）雷暴日數(shù)逐年分布規(guī)律、雷暴日逐月分布規(guī)律（圖1、2）.

表1　南寧市氣象觀測站年平均雷暴日數(shù)

圖1　1951-2011年南寧市雷暴年際變化圖

圖2　1951-2011年南寧市雷暴日月平均分布圖

2.3.1.2閃電定位觀測地閃時空分布規(guī)律

（1）項目所在市縣轄區(qū)范圍內(nèi)地閃情況綜合統(tǒng)計表（表2）。

（2）項目所在市縣轄區(qū)范圍平均地閃密度圖、雷電流強度分布圖、地閃時頻度分布圖（圖3略）。

（3）項目中心點指定半徑范圍內(nèi)地閃分布圖、雷電流強度累積概率分布圖、地閃月分布圖、地閃日分布圖、雷電來向頻率分布圖（圖4略）。

2.3.2土壤電阻率分析

圖5　南寧地鐵二號線各站校正土壤電阻分布折線圖

（1）本項目土壤電阻率勘察在每個站點，選擇不同的樁距2m～10m（體現(xiàn)不同垂直深度）進行測量，計算出平均值，根據(jù)測量時土壤性狀選擇校正系數(shù)，得出校正平均值。

（2）站點土壤電阻率深度分布折線圖，線路土壤電阻率分布圖。

2.3.3地上建筑物雷電災害風險分量計算

本項目地面建筑在開展雷電災害風險評估時，還沒有進入施工圖設計，只有長寬高等數(shù)據(jù)。所以本項目開展的是建筑物的預評估，需要通過系統(tǒng)計算和調(diào)試，在保障建筑物雷電災害風險分量滿足規(guī)范要求的前提下，提出費用最低、施工最便捷的防雷裝置設計建議。

2.3.3雷電災害風險評估報告自動生成

點擊菜單欄-報告按鈕，勾選所要生成的章節(jié)后，系統(tǒng)自動生成word版本的雷電災害風險評估報告。

3　廣西雷電災害風險評估業(yè)務系統(tǒng)的評價

3.1系統(tǒng)功能評價

（1）建立完整的廣西人工觀測及閃電定位觀測綜合數(shù)據(jù)庫，可實現(xiàn)自動錄入及手動錄入，并將數(shù)據(jù)庫與雷評業(yè)務界面結合；

（2）建立雷暴日及地閃綜合分析平臺，可實現(xiàn)任意地點范圍、任意時間段內(nèi)雷電活動規(guī)律分析；

（3）首次在廣西實現(xiàn)項目單點精細化雷電活動規(guī)律分析；

（4）全區(qū)統(tǒng)一的雷電災害風險評估報告書計算、制作系統(tǒng)；

表2　地閃情況綜合統(tǒng)計表

（5）合理的使用權限分配。

3.2系統(tǒng)應用評價

（1）系統(tǒng)功能設計合理，界面清晰，易操作；

圖6　廣西雷電災害風險評估業(yè)務系統(tǒng)建筑物評估界面圖

圖7　廣西雷電災害風險評估業(yè)務系統(tǒng)雷擊風險評估自動生成系統(tǒng)界面圖

（2）數(shù)據(jù)庫資料齊全，權威；

（3）分析平臺功能幾乎涵蓋了國內(nèi)目前對雷電活動規(guī)律分析的全部應用需求；且能實現(xiàn)單點的精細化分析；

（4）能將雷電活動規(guī)律與地圖結合，直觀顯示項目點雷電活動規(guī)律；

（5）雷電災害風險值計算準確、快捷，只要輸入的數(shù)據(jù)正確，計算結果不需要人工校核；

（6）本次系統(tǒng)能勝任地鐵項目評估，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)的普適性。

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The Application of Guangxi Lightning Disaster Risk Assessment Operator System to The line 2 of Nanning-Subway

Lao Wei，Zhi Yao-ling，Deng Ning-wen
（Guangxi Lightning Protection Center，Nanning Guangxi 530022）

When we used theg Guangxi Lightning Disaster Risk Assessment Operator System to assess The line 2 of Nanning-Subway，F(xiàn)irst we got these assess factors through statistical the soil resistivity、thunderstorm day、flash.Second，We fond the themethod of the lightning disaster risk assessment of subway through area assess bind monomer assess.

Guangxi Lightning Disaster Risk Assessment Operator System；The line 2 of Nanning-Subway

P427.32

A

1673-8411（2015）03-0099-04

2015-03-26

廣西氣象局氣象科研計劃重點項目（桂氣科201403）

勞煒（1979-），漢族，男，高級工程師，從事防雷設計技術評價及雷電災害風險評估工作