農(nóng)村雷電災(zāi)害成因及防雷技術(shù)探討

烏蘭察布市氣象局氣象災(zāi)害防御中心 李露

1 農(nóng)村地區(qū)雷電災(zāi)害特征

1.1 農(nóng)田區(qū)域雷電災(zāi)害特點(diǎn)

農(nóng)田區(qū)域是農(nóng)民獲取經(jīng)濟(jì)來源的主要場(chǎng)所，農(nóng)田區(qū)域廣闊，一旦出現(xiàn)雷雨天氣，極易受到雷電災(zāi)害影響。此外，農(nóng)田區(qū)域土地含水量高，土壤電阻率低，當(dāng)出現(xiàn)雷雨天氣時(shí)，農(nóng)田區(qū)域極易與空氣中的雷云形成雷電通道，最終導(dǎo)致雷電災(zāi)害出現(xiàn)。其次，農(nóng)田區(qū)域?qū)拸V地勢(shì)平坦，處于工作狀態(tài)的農(nóng)民極易吸引雷電，一旦未做好相應(yīng)的防護(hù)工作及避讓工作，當(dāng)出現(xiàn)雷電災(zāi)害時(shí)，將會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的人員傷亡事故。

1.2 住宅區(qū)域雷電災(zāi)害特點(diǎn)

農(nóng)村住宅區(qū)域地勢(shì)平坦，住宅建筑分布零散，住宅結(jié)構(gòu)大多為一層平房或二層小樓。住宅區(qū)域海拔低，當(dāng)出現(xiàn)雷雨天氣時(shí)，居民家中的天線及電纜線就會(huì)成為住宅區(qū)域高點(diǎn)，此時(shí)雷電極易由線路進(jìn)入住宅內(nèi)部，最終對(duì)家庭用電設(shè)施及線路造成破壞，如果此時(shí)農(nóng)民離用電設(shè)施或電線過近，極易可能受到雷電傷害。

1.3 農(nóng)村地區(qū)雷電災(zāi)害分布特點(diǎn)

從專業(yè)角度出發(fā)，土壤電阻率突變會(huì)使雷擊災(zāi)害發(fā)生率大大上升。農(nóng)村地區(qū)絕大部分土地均存在著電阻率突變的現(xiàn)象，例如巖石與土壤相連地區(qū)、山地與田野相連地區(qū)、土壤含濕量過高與土壤含濕量過低相鄰地區(qū)等。此外，對(duì)于同一電阻土壤來說，北坡及西坡的受雷擊率低于南坡及東坡，峽谷地區(qū)受雷擊率低于平地地區(qū)，風(fēng)口地區(qū)及山口地區(qū)受雷擊率低于臨近水源、潮濕、低洼地區(qū)。由此可見，如果農(nóng)村地區(qū)出現(xiàn)雷雨天氣，應(yīng)科學(xué)合理地選擇躲避地點(diǎn)，進(jìn)而避免人員傷亡事故出現(xiàn)。

2 農(nóng)村雷電災(zāi)害的出現(xiàn)成因

2.1 缺乏防雷意識(shí)與專業(yè)知識(shí)

多數(shù)農(nóng)村居民并未接受過系統(tǒng)性的專業(yè)培訓(xùn)，對(duì)直擊雷等雷電災(zāi)害事故的發(fā)生原因、正確防雷措施與安全逃生技能缺乏了解，當(dāng)出現(xiàn)雷電災(zāi)害時(shí)難以采取正確的安全逃生與應(yīng)對(duì)措施，從而造成更為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡，且缺乏事后處理意識(shí)，部分農(nóng)村居民在受災(zāi)后并未及時(shí)將問題上報(bào)反饋，使得農(nóng)村防雷體系長(zhǎng)時(shí)間未得到維護(hù)改進(jìn)，雷電災(zāi)害事故屢屢出現(xiàn)。同時(shí)，因缺乏防雷專業(yè)知識(shí)，衍生出一系列問題。以引雷裝置錯(cuò)誤使用為例，多數(shù)農(nóng)村居民無法依靠自身正確區(qū)分引雷裝置和防雷裝置，不了解各類設(shè)施設(shè)備的使用功能、條件與注意事項(xiàng)，偶爾出現(xiàn)私自調(diào)整引雷設(shè)備安裝位置、破壞屋頂接閃網(wǎng)、線路亂搭亂扯等問題，形成新的防雷安全隱患。而從房屋選址角度來看，在農(nóng)村建房期間，居民缺乏雷電風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估意識(shí)，在地下富含礦物等雷擊高發(fā)區(qū)域內(nèi)建設(shè)住宅房屋，雷電災(zāi)害事故的出現(xiàn)概率因此加大。

2.2 防雷設(shè)施設(shè)備匱乏

從防雷成本角度來看，在農(nóng)村防雷工作開展期間，面臨著住宅建筑密集程度低、地區(qū)空曠開闊、周邊區(qū)域栽種較多樹木等難題，如果完全按照現(xiàn)代防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，需要配置大量的防雷設(shè)施設(shè)備，使得農(nóng)村防雷成本過于高昂，地方政府因此承擔(dān)過重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。受這一問題影響，當(dāng)下我國(guó)部分農(nóng)村地區(qū)普遍存在防雷設(shè)施設(shè)備匱乏現(xiàn)象，且部分防雷技術(shù)因設(shè)施設(shè)備不足而缺乏適用條件，或是在實(shí)際應(yīng)用期間沒有發(fā)揮出預(yù)期的防雷作用。例如，在部分農(nóng)村地區(qū)，僅在建筑物樓頂部位處安裝接閃桿，由于建筑物所處區(qū)域地勢(shì)空曠，接閃裝置的實(shí)際防雷范圍并未完全涵蓋建筑物及周邊區(qū)域，在雷雨天有可能出現(xiàn)側(cè)擊雷事故，雷電流自側(cè)面擊中建筑物。

2.3 分布太陽(yáng)能熱水器、高壓輸電線路等引雷物

由于多數(shù)農(nóng)村區(qū)域主要分布在遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)的空曠地帶，現(xiàn)場(chǎng)栽種大量綠化植物，以及農(nóng)村內(nèi)部分布著太陽(yáng)能熱水器、通信線路、高壓輸電線路、移動(dòng)基站等裝置，使農(nóng)村成為雷擊高發(fā)區(qū)域，容易遭受雷電流打擊，因此對(duì)農(nóng)村雷電防護(hù)水平提出較高的要求。例如，農(nóng)村周邊所分布林區(qū)是當(dāng)下農(nóng)村雷電防護(hù)體系中的薄弱環(huán)節(jié)，并未在林區(qū)內(nèi)大范圍安裝防雷設(shè)施設(shè)備，當(dāng)出現(xiàn)雷電以及其他強(qiáng)對(duì)流天氣時(shí)，高大樹木成為天然的引雷物，極易遭受雷電流打擊，在問題嚴(yán)重時(shí)還將由此引發(fā)森林火災(zāi)安全事故，并造成人員傷亡，如部分農(nóng)村居民有著前往樹下乘涼和避雨的習(xí)慣，在樹木遭受雷電流打擊時(shí)，容易由此引發(fā)人員觸電、燒傷等一系列問題的出現(xiàn)。

2.4 電纜線路設(shè)置不當(dāng)

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展背景下，農(nóng)村地區(qū)居民生活質(zhì)量也得到了明顯的提高，農(nóng)村家庭用電設(shè)施種類豐富，但需要注意的是，一旦用電設(shè)施線路設(shè)置不當(dāng)，也會(huì)使雷擊災(zāi)害發(fā)生率大大增加。例如，對(duì)于室外架空線路及天線來說，如果位置選擇不當(dāng)，當(dāng)出現(xiàn)雷雨天氣時(shí)，極易引發(fā)雷電災(zāi)害。此外，當(dāng)遭受雷擊災(zāi)害后，雷電還會(huì)由線路進(jìn)入室內(nèi)，最終引發(fā)嚴(yán)重的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失事故。

3 農(nóng)村雷電災(zāi)害預(yù)防要點(diǎn)

3.1 強(qiáng)化防雷知識(shí)普及

為了降低雷電災(zāi)害對(duì)農(nóng)村地區(qū)產(chǎn)生的不利影響，應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)村防雷知識(shí)普及工作，使農(nóng)民充分了解雷電災(zāi)害對(duì)自身安全產(chǎn)生的不利影響，養(yǎng)成良好的防雷理念。首先，在防雷知識(shí)宣傳過程中，可利用微信公眾號(hào)、QQ 群等新媒體手段展開各項(xiàng)防雷宣傳工作，使農(nóng)民養(yǎng)成良好的雷電災(zāi)害預(yù)防意識(shí)。其次，可在農(nóng)村顯眼區(qū)域張貼宣傳標(biāo)語及海報(bào)，向農(nóng)民品普及雷電災(zāi)害影響，使其認(rèn)識(shí)到防雷工作的重要作用。當(dāng)出現(xiàn)雷電災(zāi)害時(shí)，確保農(nóng)民能夠做好相應(yīng)的應(yīng)對(duì)工作，降低雷電災(zāi)害對(duì)農(nóng)村地區(qū)居民生活產(chǎn)生的不利影響。

3.2 擬定雷電災(zāi)害應(yīng)急處理預(yù)案

為了降低雷電災(zāi)害影響，還應(yīng)建設(shè)相應(yīng)的應(yīng)急處理預(yù)案，為災(zāi)害處理及后續(xù)善后環(huán)節(jié)的展開提供科學(xué)的理論依據(jù)。首先，在應(yīng)急處理預(yù)案建設(shè)過程中，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦翁攸c(diǎn)、地貌特征、雷電災(zāi)害發(fā)生特點(diǎn)及人員分布特征等多項(xiàng)要素。其次，當(dāng)應(yīng)急處理預(yù)案建設(shè)完成后，應(yīng)做好相應(yīng)的演練工作，通過這種方式掌握應(yīng)急處理預(yù)案中存在的不足之處。再者，當(dāng)出現(xiàn)雷電災(zāi)害時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)應(yīng)急處理預(yù)案加以啟動(dòng)，向相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)部門進(jìn)行匯報(bào)，做好相應(yīng)的救援及善后工作。

4 農(nóng)村雷電災(zāi)害防雷技術(shù)

4.1 建筑物綜合雷電防護(hù)

在農(nóng)村雷電防護(hù)體系中，住宅建筑及周邊所安裝的防雷設(shè)備主要起到阻擋直擊雷與雷電電磁脈沖的作用，通過安裝避雷針等設(shè)備，與大地形成回路，將雷電流引入地層中，避免將雷電流引入室內(nèi)，或是使防雷裝置在遭受雷電流打擊時(shí)形成導(dǎo)電裝置。因此，基于現(xiàn)有技術(shù)水平與設(shè)施設(shè)備配置情況，需要綜合采取接閃、分流、等電位連接、屏蔽、電涌保護(hù)、合理布線等防雷技術(shù)措施。其中，接閃措施是在住宅建筑中安裝接閃桿或是接閃帶等裝置，在雷雨天氣時(shí)，通過接閃裝置引導(dǎo)雷電流，避免雷電流直接打擊建筑物。分流措施是在建筑物中布設(shè)引下線，控制雷電流自多條路徑同時(shí)泄放，起到分流衰減雷電流的作用，減輕事故造成損失。等電位連接措施是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)件以及各類物體金屬結(jié)構(gòu)中進(jìn)行導(dǎo)電性連接，從而控制電位和預(yù)防地電位反擊問題出現(xiàn)，避免由此引發(fā)建筑火災(zāi)事故。屏蔽措施是使用絕緣材料密封包裹建筑物中分布的金屬管線以及導(dǎo)電體，從源頭上阻斷閃電脈沖電磁場(chǎng)入侵通道。電涌保護(hù)措施是在建筑物中安裝SPD 裝置，當(dāng)裝置運(yùn)行期間檢測(cè)到出現(xiàn)尖峰電流或是電壓異常波動(dòng)時(shí)，快速執(zhí)行保護(hù)動(dòng)作，發(fā)揮導(dǎo)通分流作用，將地離線、信號(hào)傳輸線及用電設(shè)備輸入的瞬時(shí)電壓控制在可承受范圍內(nèi)，并將雷電流泄入地層中。合理布線措施是采取獨(dú)立布設(shè)方式來布置信號(hào)線以及電源線纜，保持二者安全間隔距離，避免因集中布設(shè)而在遭受雷電流打擊時(shí)引發(fā)連鎖反應(yīng)。此外，考慮到多數(shù)農(nóng)村居民的防雷專業(yè)知識(shí)有限，盡管預(yù)先搭設(shè)起健全的建筑物雷電防護(hù)系統(tǒng)，但受人為因素影響，有可能出現(xiàn)雷電設(shè)備損壞、移位、違規(guī)用電布線等問題，存在安全隱患。因此，針對(duì)雷電災(zāi)害事故頻繁出現(xiàn)或建筑物受損嚴(yán)重的農(nóng)村地區(qū)，主管部門需要定期開展現(xiàn)場(chǎng)防雷安全巡回檢查工作，標(biāo)記反饋建筑物防雷薄弱環(huán)節(jié)，及時(shí)對(duì)損壞的防雷裝置進(jìn)行檢修、更換，確保建筑物防雷技術(shù)發(fā)揮出應(yīng)有作用。

4.2 室內(nèi)外簡(jiǎn)易防雷措施

考慮到農(nóng)村地區(qū)的防雷設(shè)施設(shè)備配置數(shù)量有限，且實(shí)際防雷效果還將受到人為、環(huán)境等多方面因素的影響，難以取得預(yù)期的防雷效果，防雷技術(shù)實(shí)際應(yīng)用水平有待提高。因此，必須做好防雷安全知識(shí)宣傳工作，定期舉辦防雷安全宣講會(huì)等活動(dòng)，以防雷技術(shù)措施、防雷設(shè)備正確使用方法與注意事項(xiàng)、安全逃生技能等作為宣傳內(nèi)容，輔以農(nóng)村雷電災(zāi)害事故案例與調(diào)查報(bào)告，幫助農(nóng)村居民樹立起正確的防雷觀念，掌握基礎(chǔ)性的防雷知識(shí)，從源頭上預(yù)防和減少雷電災(zāi)害的出現(xiàn)。此外，為改善農(nóng)村防雷技術(shù)效果，在采取屏蔽、電涌保護(hù)、等電位連接、接閃等現(xiàn)代防雷技術(shù)的同時(shí)，還需要在防雷安全知識(shí)宣傳工作中，向農(nóng)村居民講述各項(xiàng)日常生活中的簡(jiǎn)易防雷措施，使其成為農(nóng)村防雷體系中的補(bǔ)充技術(shù)，進(jìn)一步降低雷電災(zāi)害出現(xiàn)概率，以及減小直接雷擊、側(cè)擊雷、閃電電涌入侵等雷電災(zāi)害造成的損失。而簡(jiǎn)易防雷措施分為室內(nèi)、室外防雷措施兩類，其中，室外簡(jiǎn)易防雷技術(shù)措施包括雷雨氣候下居民快速躲進(jìn)設(shè)有防雷設(shè)備的室內(nèi)區(qū)域、禁止在空曠區(qū)域打傘或高舉金屬工具、在雷雨天遠(yuǎn)離樹木與通電線路等引雷物、當(dāng)周邊高壓線遭雷電流打擊而斷裂時(shí)需要雙腳并攏跳離現(xiàn)場(chǎng)、禁止在雷雨天中的空曠地帶撥打或接聽手機(jī)。而室內(nèi)簡(jiǎn)易防雷技術(shù)措施包括在無防雷設(shè)施防護(hù)的建筑物內(nèi)拔下全部插頭、關(guān)閉并遠(yuǎn)離門窗、禁止使用太陽(yáng)能熱水器、遠(yuǎn)離管路等金屬材質(zhì)物體。

4.3 雷電災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警

考慮到農(nóng)村占地面積較大，在出現(xiàn)雷雨天氣時(shí)，部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員要遠(yuǎn)離設(shè)有防雷設(shè)施的建筑物，在趕回建筑物時(shí)處于地勢(shì)開闊區(qū)域，在靠近高大樹木、通信線路等引雷物時(shí)易出現(xiàn)人員觸電事故，造成不必要的損失。因此，需要將雷電災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)納入農(nóng)村防雷技術(shù)體系中，組合采取多普雷雷達(dá)、氣象衛(wèi)星以及閃電定位儀等氣象監(jiān)測(cè)手段，提前預(yù)測(cè)到雷雨天及強(qiáng)對(duì)流天氣的出現(xiàn)時(shí)間、分布范圍、雷電具體落區(qū)等信息，構(gòu)建起完善的雷電災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，及時(shí)向農(nóng)村居民發(fā)送雷電預(yù)警信息，快速組織人員撤入設(shè)有雷電防護(hù)設(shè)備的區(qū)域及建筑物內(nèi)。與此同時(shí)，對(duì)雷電災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，還可以為農(nóng)村居民實(shí)施簡(jiǎn)易防雷技術(shù)措施爭(zhēng)取到寶貴時(shí)間，如在雷雨天到來前拔下全部用電插頭。

4.4 農(nóng)村防雷改造技術(shù)

由于當(dāng)下部分農(nóng)村區(qū)域存在著防雷設(shè)施設(shè)備匱乏、老化嚴(yán)重、技術(shù)水平低的現(xiàn)象，為強(qiáng)化農(nóng)村防雷效果，需要對(duì)現(xiàn)有農(nóng)村防雷體系進(jìn)行全面性的升級(jí)改造，主要改造對(duì)象包括建筑物避雷器、線路與接閃器。首先，建筑物避雷器改造內(nèi)容為，在建筑屋頂部位布置避雷帶或是安裝避雷針，沿建筑外墻部位施作地網(wǎng)，并在屋頂安裝太陽(yáng)能熱水器時(shí)必須布置避雷針，保持避雷針與太陽(yáng)能熱水器安全間距。同時(shí)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中的預(yù)埋鋼筋進(jìn)行接地處理，使用扁鋼材料在兩端焊接連接結(jié)構(gòu)中的預(yù)埋鋼筋，再將扁鋼與接地極加以連接。其次，線路改造對(duì)象包括電力線纜、電視天線以及電話線，要求對(duì)入戶前15m 以內(nèi)的線路進(jìn)行埋地處理，或是將其改造為屏蔽線入戶方式，保持屏蔽層兩端接地狀態(tài)，使線路在遭受雷電流打擊時(shí)持續(xù)將雷電流泄入地層中，以此來取代直接在架空線路上安裝電涌保護(hù)器的防雷方式。最后，接閃器改造內(nèi)容為，在大于滾球半徑高度建筑物部位采取暗敷方式來設(shè)置接閃帶，由這一部分接閃帶與建筑樓頂接閃帶共同組成建筑接閃防雷系統(tǒng)，或是在建筑屋頂部位施作接閃網(wǎng)格，從而起到全面保護(hù)建筑樓梯的防雷作用。

4.5 院內(nèi)栽樹防雷

由于樹木是一種天然的引雷物，可選擇在農(nóng)村住宅院內(nèi)栽植一定數(shù)量的高大樹木，以樹木作為避雷器，在雷雨天中主動(dòng)接引雷電流，從而消耗一定的雷電能量，并將剩余雷電流引入地層中，避免輸入建筑物或線路中。此項(xiàng)技術(shù)有著成本簡(jiǎn)單、防雷效果好、適用范圍廣、技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度小的優(yōu)勢(shì)，在農(nóng)村防雷工程中得到廣泛應(yīng)用。但是，在采取院內(nèi)栽樹防雷技術(shù)時(shí)，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，準(zhǔn)確計(jì)算樹木實(shí)際保護(hù)范圍，明確樹木有效防雷高度、樹木栽植排數(shù)、樹木與建筑物最小與最大間隔距離等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

4.6 建筑物合理選址

為避免因建筑物所處位置和雷電高發(fā)區(qū)域重合而頻繁出現(xiàn)雷電災(zāi)害，減少災(zāi)害損失與控制影響范圍，需要做好建筑物選址工作，這也是一項(xiàng)被動(dòng)防雷技術(shù)。在農(nóng)村建筑建設(shè)階段，預(yù)先開展地質(zhì)勘查與現(xiàn)場(chǎng)考察工作，全面掌握水文地質(zhì)條件與氣象情況，盡可量避開在順風(fēng)河谷、金屬礦藏密集分布、土壤電阻率突變部位修筑建筑物。在必要情況下于這類特殊區(qū)域建造建筑物時(shí)，則提高建筑物的防雷標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)水平。

5 結(jié)語

綜上所述，為全面提高農(nóng)村雷電防護(hù)技術(shù)水平與雷電災(zāi)害應(yīng)對(duì)能力，解決當(dāng)下農(nóng)村防雷工程中實(shí)際存在的問題。對(duì)此，主管部門需要結(jié)合我國(guó)實(shí)際國(guó)情與農(nóng)村雷電防護(hù)現(xiàn)狀，正確認(rèn)識(shí)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱的現(xiàn)實(shí)，積極運(yùn)用高效的防雷技術(shù)措施，完善我國(guó)農(nóng)村防雷技術(shù)體系。