盧敏

摘要：利用石林風(fēng)景區(qū)的雷擊和閃電氣候資料，對(duì)石林風(fēng)景區(qū)可能存在的雷電安全隱患進(jìn)行了詳細(xì)分析，通過雷電風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，指出石林風(fēng)景區(qū)的雷暴較為頻繁，雷擊分布相對(duì)集中。結(jié)合石林風(fēng)景區(qū)實(shí)際情況，提出了通過建立石林風(fēng)景區(qū)雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)和綜合雷電災(zāi)害防護(hù)體系等技術(shù)路線，為景區(qū)雷電災(zāi)害的防御提供有效的參考。

關(guān)鍵詞：石林風(fēng)景區(qū)雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估防雷設(shè)計(jì)方案

中圖分類號(hào)：TD43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（c）-0221-01

石林，地處滇東高原腹地，位于石林彝族自治縣境內(nèi)，距省會(huì)昆明市70余公里，其保護(hù)區(qū)為350km2。石林所在區(qū)域處于空曠的位置，景區(qū)內(nèi)各種形態(tài)各異、千姿百態(tài)的石峰密布成林，石峰本身尖銳、突兀的形態(tài)結(jié)構(gòu)使得該區(qū)域在強(qiáng)對(duì)流天氣的作用下，引起空中電場(chǎng)畸變、大氣環(huán)流突變，容易誘發(fā)雷電；同時(shí)，雷雨形成過程中，供游人行走的道路狹窄，若雷擊對(duì)周圍人員放電，石峰不存在自然的雷電流泄放渠道；發(fā)生雷擊時(shí)，巨大的能量會(huì)轉(zhuǎn)化為破壞力的方式擊中石峰或其附近區(qū)域，從而導(dǎo)致景區(qū)雷擊事故發(fā)生。因此，建立石林風(fēng)景名勝區(qū)雷電災(zāi)害綜合防御體系是避免雷電災(zāi)害的關(guān)鍵所在。

1風(fēng)景區(qū)雷電風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析

1.1 雷電及雷暴分布

云南省地處西南邊陲，是典型的低緯度高原地區(qū)，地形地貌高山峽谷相間，地形波濤起伏，局地氣候背景復(fù)雜，局地強(qiáng)對(duì)流天氣受太陽(yáng)輻射和地形抬升作用明顯。加上同時(shí)受到印度、東南亞兩支季風(fēng)的共同作用，有著鮮明的強(qiáng)雷暴天氣特點(diǎn)，是全國(guó)的重雷區(qū)之一，年平均雷暴日數(shù)在22～138天之間，年平均雷暴初終日數(shù)267天。全省平均雷暴分布南多北少。

通過對(duì)2010年石林風(fēng)景區(qū)的閃電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以看出，風(fēng)景區(qū)所在區(qū)域的雷電流幅值在-20kA～-40kA的范圍內(nèi)，局部區(qū)域的雷電流幅值在-60kA～-80kA的范圍，一些區(qū)域有少數(shù)的雷電流幅值超過了-100kA，說明石林風(fēng)景區(qū)的雷暴較為頻繁，雷擊強(qiáng)度較大，雷擊分布相對(duì)集中，屬于容易遭受雷擊的地區(qū)，可能造成雷災(zāi)的隱患較大。

石林風(fēng)景區(qū)所在區(qū)域?qū)俅箨懶詠啛釒夂颍哂忻黠@的季風(fēng)氣候特征。5～10月為雨季，多雷暴。根據(jù)雷暴觀測(cè)資料顯示，石林縣年平均雷暴日為69.78天，最高年份可達(dá)109天，最少的年份也有33天。雷暴的主要集中在5～9月，6～8月為每年雷暴高發(fā)月，最高可達(dá)22天。

1.2 石林風(fēng)景區(qū)雷擊風(fēng)險(xiǎn)分析

石林風(fēng)景區(qū)地處雷災(zāi)高發(fā)區(qū)，雷暴日平均值為69.78天。景區(qū)范圍寬、面積大、遍布形態(tài)各異的奇柱異石、石峰石柱，有的如利劍刺空、有的如古塔群立、有的如靈芝菌集、有的如高墻壁立，區(qū)域內(nèi)巖石嶙峋，奇峰林立，極易產(chǎn)生尖端放電效應(yīng)，加之石峰、石牙形態(tài)尖銳、所處地勢(shì)較高，景區(qū)位置空曠開闊，在強(qiáng)對(duì)流天氣的作用下，易引起空中電場(chǎng)畸變、大氣環(huán)流突變，從而誘發(fā)雷電。

主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

（1）處于此區(qū)域的游客遭受直擊雷的風(fēng)險(xiǎn)較大。

（2）由于石峰固有的物理屬性，其電阻率高達(dá)4000～5000Ω·m使得雷電能量泄放受阻，雷擊可能造成石體爆裂、石塊崩落飛濺而砸傷游客。

（3）雷擊易產(chǎn)生跨步電壓、接觸電壓，可能導(dǎo)致游客的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全受到威脅。

2防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

防雷是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，必須依據(jù)綜合治理、整體防范、多重保護(hù)、層層設(shè)防的治理方針，針對(duì)雷電的入侵途徑，采取引、泄、堵、疏、防、避的防雷措施，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的疏漏都有可能造成嚴(yán)重的安全隱患[1～3]。結(jié)合石林風(fēng)景區(qū)實(shí)際情況，研究建立石林風(fēng)景區(qū)雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，為景區(qū)雷電災(zāi)害的防御決策提供預(yù)警信息、傳遞緊急避險(xiǎn)指令。

2.1 雷電預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）室外探測(cè)器安裝在監(jiān)控室外平地或屋頂。屋面安裝可安裝在外墻，采用U型卡固定。支桿良好接地。

（2）主控制器安裝在探測(cè)器底部高屏蔽度的不銹鋼圓筒中，室外探測(cè)器和屏蔽圓筒安裝在立桿上。室內(nèi)交流電源穿過塑料穿管通向探測(cè)器總成。室內(nèi)部分根據(jù)室內(nèi)條件布線，走線架或單獨(dú)穿管走線。

（3）室內(nèi)與探測(cè)器通過計(jì)算機(jī)連接，配置安裝1臺(tái)專用計(jì)算機(jī)，以便存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，設(shè)置參數(shù)等用途。

2.2 雷電預(yù)警系統(tǒng)接線

系統(tǒng)設(shè)計(jì)成由一個(gè)室外電場(chǎng)探頭+處理主機(jī)、1臺(tái)監(jiān)控PC組成、報(bào)警裝置組成。室外電場(chǎng)探頭直接探測(cè)戶外的大氣電場(chǎng)值，并將此電場(chǎng)值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，記錄在數(shù)據(jù)卡上，三級(jí)報(bào)警信號(hào)、雷電防護(hù)控制開關(guān)信號(hào)（控制升降避雷針）、電場(chǎng)探測(cè)信號(hào)通過RS485總線送到控制室PC機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，PC上安裝專門的監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)界面。室外處理主機(jī)集成有電子開關(guān)，每組開關(guān)均有常開和常閉觸點(diǎn)，可外接警報(bào)裝置如警燈、警鈴，或控制開關(guān)如接觸器、斷路器等。

2.3 綜合雷電災(zāi)害防護(hù)體系

從石林風(fēng)景名勝區(qū)的防雷保護(hù)現(xiàn)狀看，有必要綜合考慮石林景區(qū)的地理氣候條件、風(fēng)景區(qū)的自然環(huán)境、地質(zhì)地貌、防護(hù)裝置與自然景觀的美觀協(xié)調(diào)性等因素，對(duì)景區(qū)內(nèi)的雷電防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入的研究，才能切實(shí)、有效地搞好景區(qū)的雷電防護(hù)[4～6]。

對(duì)石林風(fēng)景名勝區(qū)雷電災(zāi)害防護(hù)體系的建設(shè)包括直擊雷的防護(hù)、雷電感應(yīng)防護(hù)設(shè)施的建設(shè)，緊急避險(xiǎn)設(shè)施和警示標(biāo)識(shí)的設(shè)計(jì)，主要表現(xiàn)以下幾個(gè)方面。

（1）直擊雷防護(hù)措施。

主要是對(duì)建筑物和建筑物周圍空曠的場(chǎng)地安裝固定式獨(dú)立避雷針進(jìn)行直擊雷保護(hù)。

（2）雷電感應(yīng)防護(hù)措施。

主要方法是采用等電位、均壓、屏蔽、接地、分流等方法將雷電過電壓、過電流及雷擊電磁脈消除在設(shè)備外圍，從而有效地保護(hù)各類設(shè)備。

（3）監(jiān)控系統(tǒng)防雷措施。

監(jiān)控室所在建筑物應(yīng)有防直擊雷的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)。其防直擊雷措施應(yīng)符合GB50057-94中有關(guān)直擊雷保護(hù)的規(guī)定。進(jìn)入監(jiān)控室的各種金屬管線應(yīng)接到防感應(yīng)雷的接地裝置上。

（4）接地措施。

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-94）要求，接地體的埋設(shè)深度其頂部不小于0.5m，接地體埋設(shè)位置距建筑物不宜小于1.5m。接地體的連接采用焊接，焊接處焊縫應(yīng)飽滿并有足夠的機(jī)械強(qiáng)度等。

3結(jié)語(yǔ)

文章對(duì)石林風(fēng)景區(qū)可能存在的雷電安全隱患進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對(duì)雷電風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估，提出結(jié)合石林風(fēng)景區(qū)實(shí)際情況，研究建立石林風(fēng)景區(qū)雷電監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，為景區(qū)雷電災(zāi)害的防御決策提供預(yù)警信息、傳遞緊急避險(xiǎn)指令。

參考文獻(xiàn)

[1] GB50057-1994（2000年版）建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB50343-2004建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 楊仲江.防雷工程檢測(cè)與驗(yàn)收[M].北京：氣象出版社，2005.

[4] 中國(guó)氣象局.建筑物防雷檢測(cè)技術(shù)規(guī)范（GB/T21431-2008）[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[5] 《微波站防雷與接地設(shè)計(jì)規(guī)范》（YD2011—93[S].

[6] 《電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則（選）》（GB7450—87）[S].