建筑理论与设计 雷电灾害风险评估几个问题探讨 魏伟锐 季芬琴 泉州市气象局 陈春丽 永春县气象局 ３６２６００ ３６２０００， 摘要：开展雷电灾害风险评估，是减小雷电灾害损失的重要手段，也是进行科学合理雷电防护的重要前提。本文对雷电灾害风 险评估中的土壤电阻率ｐ、雷击大地的年平均密度Ｎｇ等参数的影响因子进行研究分析，探讨雷电灾害风险评估风险的计算方法，以 便更准确地反映被评估项目的真实情况，提供更加科学的雷电防护设计指导意见。 关键词：土壤电阻率雷击大地的平均密度闪电定位落雷密度 引言 一套完整的雷击灾害风险评估程序应包括现场的详细勘测，数据的具体 分析以及雷电防护设计的具体指导。在进行评估工作时，最重要的工作就是 根据实际情况选取合适的参数。目前，有多个关于雷电灾害风险评估的标准， 同一个项目，方法的选用、参数的选取不同，可能使评估结果产生较大差异， 这就严重影响雷电灾害风险评估的科学和合理性。 １、如何测量项目场地的土壤电阻率ｐ更具代表性 土壤电阻率的影响有很多：土壤类型、含水量、含盐量、温度、封的紧密程 度等化学和物理性质，合理的测量方法才能为评估报告提供更加科学的依 据。土壤电阻率的测量方法也有很多，通常采用Ｗｉｎｎｅｒ法来测量土壤电阻率。 在测量时，除应遵守规范要求的基本要求外，有个问题也值得我们探讨分析。 测景点的数量及位置该如何选择选择？ 土壤的地质构造非常复杂，有时表面看起来一样的两块地表，它们的下 部地质构造可能截然不同，土壤电阻率也就可能存在较大差异。目前，风险评 估的项目动辄几万甚至几十万平方米，因此，粗糙的数据采集根本满足不了 风险评估的要求。鉴于现行没有明确的规范可供参考，对于较大以上项目，在 基本测量方法符合规范《建筑物防雷装置检测技术规范》（ＧＢ厂ｒ ２１４３１—２００８） 要求的前提下，笔者提出以下几个观点以供交流探讨： １．１测量区域划分 对于规划建设用地形状类似于圆形的工程项目，可采用方位法进行测量 区域划分，即按照东西南北方向，根据规划建设用地面积大小进行四方位、 八方位或十六方位等进行划分；对于其他规划建设用地为不规划形状的工程 项目，则可采用几何法进行测量区域划分，即根据建筑总平面图中各建筑分 布情况进行划分。 表１工程项目土壤电阻率测量点数量选择 １ ２测量点数量的选择 对于几何划分法，原则 规划建设用地 测量 测量点数量 上一个区域不少于两个测 面积（ｍ ） 类型 （个） 量点；对于方位划分法，可 ≤ｌ００００ 四方位 ４ 按照下表选择测量点数量 １００００￣１０００００ 八方位 ８ ≥１０００００ 十六方位 ｌ６ （详见表１） １．３测量点位置选择 土壤电阻率反映了土壤在电场作用下对电流的导电性能，即土壤泄流能 力的大小，其测量结果将反馈并应用到雷电灾害风险评估中。所以，测量位置 应结合建筑总平面图及电施相关图纸，尽量选择在建筑物引下线附近位置。 ２、雷击大地的年平均密度Ｎｇ的计算分析 《建筑物防雷设计规范》（ＧＢ５００５７—２０１０）规定，№的计算，首先应按照当 地气象台、站资料确定；若无此资料，则按经验公式：Ｎｇ＝０．１×Ｔｄ计算，式中Ｔｄ 表示年平均雷暴日。 ２．１用雷暴日Ｔｄ９算Ｎｇ 本文选取泉州地区６个气象观测站１９５１—２ｏ１２￣的雷暴观测记录，计算每 个站点的年平均人工观测雷暴日；并利用２００４—２０１２年闪电定位系统监测资 料，计算每个地区的系统监测雷暴日，分析发现除泉州站外，其余几个站点的 人工观测雷暴日与系统监测雷电日差异较大（详见表２）。这主要是由于人工 观测雷暴日是通过人耳监听，受人为影响较大，一方面雷电的视听范围大约 在１５—２０Ｋｍ；另一方面，随着城市化进程的加速，气象台站也逐渐进人城市中 心范畴，城市噪声会干扰观测人员的视听。而闪电定位系统覆盖范围较广，监 测精度较高，因此导致人工观测雷暴日远小于系统监测雷电日。但是，两者差 异如此之大，是因为人工观测 表２人工观测雷暴日与系统监测雷暴日对比 数据是否就如此粗糙？闪电定 位监测数据就如此精确？其实 也不尽然，闪电定位监测系统 监测闪电受其探测方法和自身 设备影响，可能会导致低幅值 的正闪频次出现增加现象，同 时受城市环境影响也可能出现 误测。所以，采用经验公式的方 法来计算雷击大地的年平均密 度Ｎｇ，单纯利用人工观测雷暴日或者单纯利用闪电定位系统监测雷电日来计 算，都存在一定的不科学性，最终都会影响评估结果。 ２．２用落雷密度计算Ｎｇ 雷电灾害风险评估，具体细化到每个项目。由于每个评估项目地处地理、 地质、土壤、气候、环境等条件各不相同，所以通过计算整个地市雷击大地的 年平均密度Ｎ舴为雷电灾害风险评估的依据，说服力显得过于单薄。但是，落 雷密度的半径要取多少公里 才是合适的？本文以泉州紫帽 表３紫帽山雷达站不同半径对应的Ｎｇ取值 山雷达站（在建工程）为例（详 见表３），除去半径为３Ｋｍ的数 据外，雷击大地的年平均密度 Ｎｇ随半径的增大而减小，这是 由于该工程地处紫帽山次峰 （详见图１），次峰周边山体海 拔的陡降，对下部山体起到一 定的保护作用，导致Ｎｇ随次峰 由近及远呈减小趋势。因此，Ｎｇ计算的 半径选取应具体结合地形等条件，对于 本例，笔者认为该工程的雷电灾害风险 评估取０．５Ｋｍ的落雷密度半径是合理的。 ３、结束语 由于雷电灾害风险评估是近年国内 防雷的新兴拓展业务，其理论在一些方 面还不够完善，气象部门也暂未形成统一 的规范和方法，各种观点推陈出新。雷电 灾害风险评估过程中，通过方法的正确选 择，值，提高评估结果的准确性和科学性。参数计算的优化，精华了最终的风险 图１紫帽山雷达站工程卫星图 （１）土壤电阻率Ｐ的采集计算必须建立在实地考察的基础上，实事求是， 采集过程不应过于粗糙，应根据现场制定详细的测量方案。 （２）Ｎｇ的计算有两种途径，基于在雷暴日Ｔｄ基础上的计算，应综合人工观 测雷暴日和系统监测雷电日以减小误差；基于落雷密度基础上的计算，应充 分结合项目所在地的地形地貌，选取合适的落雷半径。 参考文献： …１中华人民共和国住房和城乡建设部．《建筑物防雷设计规范）ＧＢ ５００５７—２０１０． ［２］中国气象局．《雷电灾害风险评估技术规范）ＱＸ／Ｔ８５—２００７． ［３】中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局．《建筑物防雷装置检测技术 规范）Ｇ￣／Ｔ ２１４３１—２００８． 【４】国际电工标准委员会《雷电防护一第二部分》Ⅲｃ ６２３０５—２ ・４０・