深圳市雷電防御對(duì)策探討

張家富 葉遠(yuǎn)航 梁友

摘 要：本文分析了深圳市雷電密度分布、雷電災(zāi)害狀況，提出必須加強(qiáng)雷電監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)，掌握雷電發(fā)生、發(fā)展及致災(zāi)規(guī)律，優(yōu)化雷電分區(qū)預(yù)警服務(wù)，滿足雷電防御需求。同時(shí)，針對(duì)工業(yè)產(chǎn)業(yè)、危險(xiǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)、旅游行業(yè)以及民航、電力、電信、鐵路、交通、港口物流、金融、電子信息、大型體育場(chǎng)館和學(xué)校等行業(yè)，提出防御措施，為深圳市防雷減災(zāi)工作提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：雷電防御；雷電密度；雷電災(zāi)害；監(jiān)測(cè)預(yù)警

1、引言

深圳市屬亞熱帶季風(fēng)性氣候區(qū)，地處緯度低，瀕臨南海，地形復(fù)雜，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，對(duì)流天氣強(qiáng)烈，導(dǎo)致雷電活動(dòng)十分頻繁。每年因雷電造成人員傷亡事故時(shí)有發(fā)生，雷電災(zāi)害帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)損失均達(dá)數(shù)千萬(wàn)元以上，間接損失更是難以估量。隨著深圳市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代化水平的提高，特別是由于信息技術(shù)的快速發(fā)展，雷電災(zāi)害的危害程度和造成的經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響將越來(lái)越大。

2、雷電密度分布

從近年來(lái)深圳市雷電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，深圳市的年平均雷電密度地理分布特點(diǎn)是：西部多、東部少；內(nèi)陸多、沿海少；珠江口附近多、大鵬灣附近少；山地多、平地少。強(qiáng)雷電密度區(qū)主要分布在深圳市的西部，較強(qiáng)雷電密度區(qū)主要分布在深圳市中部，一般雷電密度區(qū)主要位于東北部，全市平均雷電密度為8.2個(gè)/年·平方公里。

強(qiáng)雷電密度區(qū)：平均雷電密度為≥12個(gè)/年·平方公里的區(qū)域。主要位于西部，包括公明、光明、福永、西鄉(xiāng)、石巖、觀讕、松崗、沙井八個(gè)鎮(zhèn)，面積約為 500平方公里，占全市面積約25%。其中西部鳳凰山、公明鎮(zhèn)、觀讕鎮(zhèn)平均雷電密度為≥16個(gè)/年·平方公里，為深圳雷電密度最強(qiáng)的區(qū)域，是全市平均雷電密度的2倍以上。

較強(qiáng)雷電密度區(qū)：平均雷電密度為8-12個(gè)/年·平方公里的區(qū)域。主要位于中部，包括南山、福田、羅湖、龍崗、布吉、平湖、坪地、坪山鎮(zhèn)，面積約為790平方公里 ，約占全市面積39%。

一般雷電密度區(qū)：平均雷電密度為4-8個(gè)/年·平方公里的區(qū)域。主要位于東北部，包括鹽田、橫崗、龍崗、坑梓、葵涌東部、大鵬和南澳等，面積約為730平方公里，約占全市面積36%。

3、雷電氣候與災(zāi)害特征

據(jù)深圳市歷年雷暴日統(tǒng)計(jì)，年平均雷暴日為63天，全年均有雷暴發(fā)生，最多年雷暴日達(dá)103天，最少47天。雷暴主要集中在3-9月，多發(fā)期在5-9月，占全年的88%，雷電災(zāi)害也相對(duì)集中在5-9月，年平均雷暴日與雷電災(zāi)害基本呈正相關(guān)。雷災(zāi)事故相對(duì)發(fā)生較少的地區(qū)為深圳市東部地區(qū)，而雷電密度分布呈西強(qiáng)東弱，與雷電災(zāi)害地理分布情況基本一致。雷電災(zāi)害除因直擊雷造成人員傷亡外，雷擊電磁脈沖導(dǎo)致設(shè)備損壞，造成網(wǎng)絡(luò)中斷危害越來(lái)越大，危害主要集中在信息系統(tǒng)和供電設(shè)備等方面，建筑物雷擊事件和爆炸事件也時(shí)有發(fā)生，按受損物體的不同分類統(tǒng)計(jì)，電子設(shè)備占63%，電力設(shè)備占11%，家用電器占10%，電力、電子設(shè)備和家用電器受損占總數(shù)的84%。

4、雷電災(zāi)害原因分析

1）部分建筑物無(wú)安裝防雷裝置，或已安裝的不符合規(guī)范要求，易造成雷擊損壞。

2）深圳市經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及信息化程度的提高，辦公自動(dòng)化、家庭電氣化日益普及，設(shè)備抗雷擊電磁脈沖干擾能力差，閃電感應(yīng)產(chǎn)生的二次雷擊使大量微電子設(shè)備損失嚴(yán)重。

3）綜合布線設(shè)計(jì)時(shí)未全面考慮防雷措施，施工時(shí)未嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，造成防雷的先天不足，因閃電電涌沿線路侵入而損壞電子電氣設(shè)備現(xiàn)象較為普遍。

5、雷電監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)

1）雷電定位監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建立：深圳市雷電定位監(jiān)測(cè)網(wǎng)由1個(gè)中心站和4個(gè)子站組成，中心站設(shè)在竹子林國(guó)家氣候觀象臺(tái)，子站分別設(shè)在羅田水庫(kù)、蛇口港、西沖基地和坪地街道辦。該系統(tǒng)具有三維定位功能，閃電定位儀監(jiān)測(cè)范圍達(dá)300公里，全天候捕捉雷電發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度，誤差不超過500米，可以提前1-3小時(shí)較準(zhǔn)確地預(yù)警雷擊的時(shí)間和方位。

2）大氣電場(chǎng)儀的布設(shè)：深圳市大氣電場(chǎng)觀測(cè)網(wǎng)由12個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成，分別建在：光明農(nóng)場(chǎng)、深圳機(jī)場(chǎng)、蛇口港、竹子林、荔枝公園、羊臺(tái)山、清林徑水庫(kù)、梧桐山、奧林匹克中心、三洲田、壩崗和西沖。單臺(tái)電場(chǎng)儀測(cè)量范圍12公里，根據(jù)將來(lái)雷電高分辨率數(shù)值模式的需要以及預(yù)警業(yè)務(wù)和服務(wù)精度的要求，12部電場(chǎng)儀未能夠覆蓋深圳市全部，必須加密增設(shè)，形成大氣電場(chǎng)儀組網(wǎng)的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，建立全市完整的大氣電場(chǎng)儀數(shù)值模型。

6、雷電災(zāi)害的防御

1）工業(yè)產(chǎn)業(yè)的防御：工業(yè)產(chǎn)業(yè)是深圳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，約占深圳市整個(gè)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出的三分之二。高科技工業(yè)生產(chǎn)過程中大量采用自動(dòng)化或半自動(dòng)化控制系統(tǒng)，人工智能化程度高，各種設(shè)備極易因雷擊而損壞，因此，除需完善工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)所防雷裝置的防雷能力外，需建立雷擊風(fēng)險(xiǎn)防護(hù)預(yù)案，由專人及時(shí)掌握雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警信息發(fā)布情況，在雷電來(lái)臨之前啟動(dòng)防護(hù)預(yù)案，有步驟地加以布置和預(yù)防，最大限度地規(guī)避雷擊風(fēng)險(xiǎn)。

2）危險(xiǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)的防御：深圳市的危險(xiǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)分布較為分散，從現(xiàn)狀及總體布局規(guī)劃來(lái)看，石油及液化氣倉(cāng)庫(kù)分布除福田、大鵬和南澳以外，在繁華的羅湖和南山區(qū)，分布了近20個(gè)庫(kù)區(qū)。這些場(chǎng)所一旦發(fā)生雷擊意外事故，對(duì)全市的人居環(huán)境乃至城市形象都會(huì)造成極大的影響，必須運(yùn)用先進(jìn)的防雷技術(shù)手段，提高庫(kù)區(qū)的雷電安全防范級(jí)別，在完善防雷裝置的防雷能力的基礎(chǔ)上，落實(shí)崗位責(zé)任制，指定專人負(fù)責(zé)防雷安全工作，同時(shí)，建立雷電災(zāi)害應(yīng)急機(jī)制，定期舉行防雷演習(xí)，利用雷電預(yù)警預(yù)測(cè)提供預(yù)警時(shí)間，采取應(yīng)急措施，萬(wàn)一發(fā)生雷擊事故，及時(shí)進(jìn)行處置，減輕災(zāi)害造成的損失。

3）旅游公眾場(chǎng)所的防御：按照城市規(guī)劃，深圳市將建設(shè)三大旅游區(qū)。東部旅游區(qū)以七娘山和羅屋山為主體，建立釣沙和下沙濱海度假區(qū)，主要供市民休閑度假；中部則以著名的大梅沙度假區(qū)為依托，建成梧桐山和圓山度假勝地，服務(wù)外來(lái)游客；西部則匯集以往深圳幾乎所有的著名景點(diǎn)：西麗湖、香蜜湖、錦繡中華、軍事天地、高爾夫俱樂部等，組成休閑、度假和娛樂活動(dòng)區(qū)。上述旅游區(qū)域和公眾設(shè)施，絕大部分為露天，雷電是最大的天敵。一方面由于受本身功能以及建設(shè)成本的限制，現(xiàn)有的防雷措施根本無(wú)法完全保護(hù)場(chǎng)內(nèi)人員；另一方面由于深圳市所處的特殊地理位置，雷暴的高發(fā)區(qū)是在海岸線附近，按傳統(tǒng)的方法，采用聽聲辯雷來(lái)判斷即將到來(lái)的雷暴，效率低且可靠性差，發(fā)生雷暴時(shí)，雷擊點(diǎn)靠近，許多旅游景點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所實(shí)際上沒有任何可以依賴的人工預(yù)警時(shí)間。在當(dāng)前技術(shù)裝備條件下，雷雨天氣來(lái)臨時(shí)，最有效的安全措施就是迅速躲避，除此之外，必須完善現(xiàn)有防雷裝置的防雷能力，建立可作為躲避雷擊的避險(xiǎn)場(chǎng)所和設(shè)施，根據(jù)雷電預(yù)警預(yù)測(cè)信息，在雷電來(lái)臨前，停止戶外活動(dòng)，預(yù)先疏散室外人員，確保安全。另外，雷雨季節(jié)還應(yīng)做好防御雷電災(zāi)害方面的宣傳工作，在人員密集的地方可張貼防雷科普宣傳畫。

4）其它行業(yè)的防御：民航、電力、電信、鐵路、交通、港口物流、金融和電子信息等行業(yè)，因雷電對(duì)設(shè)施安全運(yùn)行破壞性強(qiáng)，系統(tǒng)中斷和損壞對(duì)公眾和社會(huì)危害較大，應(yīng)進(jìn)行雷電重點(diǎn)防御，落實(shí)防雷裝置定期檢測(cè)制度，做好安全隱患排查工作，采取經(jīng)濟(jì)合理的防雷措施，將雷害降到最低限度；建筑工地、果場(chǎng)蔬菜基地以及大型體育場(chǎng)館和學(xué)校等，除完善雷電防護(hù)措施外，應(yīng)建立雷電預(yù)警機(jī)制或預(yù)案，在收到雷電預(yù)警預(yù)測(cè)信息后，啟動(dòng)預(yù)案并采取應(yīng)對(duì)措施。

7、結(jié)束語(yǔ)

深圳市是國(guó)內(nèi)最早發(fā)布雷電預(yù)警信號(hào)的城市，隨著深圳市高層建筑物的不斷增加、城市熱島效應(yīng)的不斷增強(qiáng)和大氣污染的不斷加重，每年的雷暴日數(shù)呈增加趨勢(shì)，雷電強(qiáng)度亦在增大，因此，在加強(qiáng)雷電監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，還必須進(jìn)一步開展雷電時(shí)空分布與形成機(jī)理的研究，掌握雷電發(fā)生、發(fā)展及致災(zāi)的規(guī)律，優(yōu)化雷電分區(qū)預(yù)警服務(wù)，滿足雷電防御的需求，最大限度地防止或減少雷電災(zāi)害的影響。