雷击风险论文范文

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雷击风险评估是指根据建筑物所在地雷电活动规律，结合当地实际情况对本区域内发生的雷电可能导致的人员伤亡、财产损失程度等方面的进行综合风险预测，从而为建筑项目的规划、建设项目选址、整体布局及制订防雷具体措施、雷击事故应急处理方案等方面综合分析，科学论证，在此基础上对整个建筑项目提出指导性意见的一种科学评价方式。通过雷击风险评估可以为建筑项目提供专业雷电防护整体分析，保证项目建筑中防雷工程的安全性、科学性、高效经济性等。雷击风险评估是开展综合防雷、防御自然灾害的一种的必经程序，它较好地体现了以防为主，防治结合的科学设计理念，对整个建筑项目的顺利进行起到非常好的保障作用。它不同于防雷设计，防雷设计只是按照国家相关的管理规范来操作执行，对雷电防控方面缺乏系统性和针对性，只是从整体上进行安排，不具体，也不全面，在设计上存有许多的不足，防雷安全系数达不到预期目的，缺乏一定的风险管理和应急管理等。

1.2雷击风险评估在建筑物控制火灾方面的作用

科学合理地雷击风险评估对项目建筑有较好的促进作用。

1.2.1高度的科学性

雷击风险评估运用国家规定的、专业性非常强的知识对建设项目相关区域进行以下方面综合性分析：大气雷电区域环境检测分析评估、当地雷击发生率统计分析评估、当地雷电损害程度风险评估、雷电危害区域损失程度分析评估、对周边环境的危害影响分析评价、风险管理及预防分析等方面进行全面科学分析，对建设基地的建筑物、供电系统、规划布局、信息通讯系统、相关人员安全等方面提出具体的雷电防护建议及措施，尽最大限度为建筑项目提供更为科学的防雷设计方案，降低雷击可能对整个建筑项目造成的伤害风险，确保工程的顺利、经济、高效运行。

1.2.2降低风险

雷电属于自然现象，产生的原因受许多的自然因素影响，它不是以人的意志为转移的，具有难以把握性，只是通过现有的科学知识进行分析，将雷击的概率性降到最低化，任何人不可能将方案设计到百分之百的防护效果。通过开展雷击风险评估，在一定程度上可以将雷击对建筑造成的损失降低到现阶段技术水平所能控制的范围之内，从而有效降低了成本，提高投资效益。

1.2.3提供保障

科学合理的雷击风险评估对以后的雷电突出事件提供一定的保障，当雷击发生时，可以及时根据雷击科学的风险评估中所制订的应急预防及具体措施，对事故进行有效的应急救援，更好地将雷击造成的损失降到最低。

1.3雷击风险评估的内容及方法建筑雷击风险评估论文

雷击风险评估主要是对项目的综合要素与当地雷电因素进行结合分析，如项目整体规划、建筑物选址、布局、辅助设备配置等方面雷电风险评估等，方法主要有以下几个类型：

1.3.1建筑项目的预期评估

它是指工程建设项目中建筑物选址、布局、分布等与当地的雷电资料进行纵向、横向比较，对建筑物本身、重要的设备、通信方式等进行分析、论证，并提出科学合理的措施，为工程建设提供防雷科学依据。

1.3.2项目的方案评估

它是指项目设计方案中各个具体项目的雷电防护措施进行分析，结合当地实际，科学论证，计算分析并设计出相关项目的雷电防护方案，为工程的顺利实施提供保障。

1.3.3项目现状评估

它是指对工程项目中已有的相关的雷电防护措施是否符合雷电灾害风险科学的标准，参数是否与相关的标准相符，对存有的问题进行指导并提出合理化的建议，努力将雷击事故降低。

2建筑物火灾危险因子在雷击风险评估中的重要性

建筑物火灾危险因子很多，在雷击风险评估中的作用也不尽相同，其中的主要因素主要有以下几个方面：

2.1建筑物的面积因素

研究表明，建筑物的面积不同雷击风险也不相同，它具体又分为以下几种情况：孤立的建筑物，它的雷电截收面积不是它本身的积极，而是用建筑物上沿接触的斜率为1/3的直线，用建筑物在地面上旋转1周后所描的区域面积，要大于孤立建筑物自身的面积。不是孤立建筑物时，它的雷电风险评估面积的接收面积要考虑到相关的附近建筑物的影响，用两建筑物之间的距离的3倍于两建筑物高度和的3倍进行比较，当3倍的距离大于3的高度时，也就是说这两建筑物的面积没有出现重叠部分，可以讲这两个建筑物是相互独立的，按独立建筑物评估，而当两建筑物的3倍的距离小于3的高度时，实际的接收面积要将重合的部分面积进行除去进行计算，根据计算后的面积进行雷电风险分析评估。

2.2建筑物的类型因素

不同的建筑类型在雷电风险评估中的作用是不同的，即使是同一类型的建筑类型不同风险评估中的参数的运用也是不一样的。如生活中常见的建筑物中，与人们的人身伤害有关的风险评估中，参数取值也不尽相同，取值高的建筑物有医院、学校、商场、宾馆、公共娱乐场所等，而在财产损失方面的风险评估时，取值较高的有商业建筑、办公场所、医院、工业建筑、医院、学校等。

2.3位置因素

建筑物在地面的不同位置，对雷电风险评估有一定的影响，建筑物比周边其他物体要高，暴露程度大些的建筑物的雷电风险评估系数要大些。如城市的高层建筑一般要高于农村建筑，风险取值也不同。

2.4建筑物内财物设施因素

建筑物内部的设施不同，发生火灾时造成的程度有很大差别，一些易燃的物品，设备的复杂电路等在发生火灾时，很难在短时间内处理好，极易造成严重的损失。如在一些卡啦OK等娱乐场所、宾馆等，装饰时用到大量易燃物品，在雷电风险评估中与一般的普通建筑有很大程度上的差别。

2.5建筑物内人员因素

不同素质的人在防火方面也有着不同性，对于防火专业知识不同的人员，在遇到特殊危险时，人员的紧急驱散程度方面有着很大的区别。由此造成的人身伤害程度也不一样，在雷电风险评估时结果也不会完全相同的。

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__来自四川宜宾一个普通农村小学教师的家庭，从小培养出了吃苦耐劳、勤奋节俭、尊重他人的习惯，容易适应各种环境的生活。__出生于1976年10月，1994年考入石油大学，1998年在辽河油田参加工作， 20__年至今在__市气象局从事雷电防护工作。现任__气象局防雷中心主任工程师。

在领导和同事的指导与帮助下，__于20__年评为__市551人才，20__年担任省局法规处主持的《__省雷击风险评估技术规范》的主要编写人，20__年__市气象局考核优秀，同年编写了科普资料《雷电防护手册》、在__各县（市）区发行，20__年参与编写了《__省防雷装置检测实施细则》，并获得“__市气象宣传信息先进个人”称号，积极参与全省防雷服务管理年活动，协助辅导__市代表队参加全省防雷技能大比武取得了好成绩。在国际会议、核心期刊、专业期刊上发表约20篇论文，其中第一作者论文为17篇，多篇论文在国际会议和全国会议上进行了大会交流；《__市雷电灾害特征分析》等3篇论文获得优秀论文奖励。先后主持开展和参与了《__市雷电灾害重点防御区研究》等3个科研项目。

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我国平均每年因雷电灾害直接造成人员伤亡近千人，经济损失百亿元以上。我省是雷电灾害发生较为频繁的省份之一，雷电灾害的频繁发生严重威胁着人民生命财产安全和社会公共安全，越来越引起社会各界的广泛关注。因此，该研究对于建立龙泉驿区雷电灾害风险区划，提升雷电灾害主动防护能力，降低因雷电灾害带来的损失和保障人民生命财产安全具有极其重要的意义。

1 数据来源和研究方法

1.1 数据来源

龙泉驿区雷电资料来源于成都市防雷中心提供的2013-2015年龙泉驿区各乡镇闪电定位仪的观测数据；区域人口密度、区域单位面积生产总值来自于龙泉驿区统计年鉴（2013-2015）。

1.2 龙泉驿区雷电灾害风险评估的研究方法和技术路线

1.2.1 研究方法

我中心在有关部门的帮助下收集雷电灾害风险源数据，研究雷电灾害风险源，参考标准《雷电防护第2部分：风险管理》（GB/T 21714.2-2008，IEC 62305-2：2010），结合雷电灾害风险源和数据源统计分析。利用四川省2013-2015年闪电监测数据和雷电灾害统计数据，选取雷击密度、雷电强度、经济损失模数和生命易损模数作为雷电灾害易损性风险评估指标，计算出各地区的雷灾易损性分析指标值，然后确定其分级标准，获得各等级值，确定雷电灾害易发区域，对雷电灾害风险进行区划；并针对重点防雷场所，建立雷电灾害隐患手册；同时结合区划结果对环境背景进行分析，得出不同风险区的主要影响因素，并提出相应的防护对策。

1.2.2 技术路线（如图1）

2 数学模型的建立

通过以上成都市闪电定位仪和人文经济指标数据的统计与分析，建立雷电灾害风险因子，参数定义如下：

（1）雷击密度M。M=N1/S，雷击密度是指单位面积内所发生的雷电数量，单位为次/km2，它是反映雷电次数的一个指标。雷击密度越大，说明区域内雷电灾害易损性越大。N1为区域闪电次数，S为区域面积。

（2）雷电强度K。雷电强度K为区域雷电流大小的平均值，表示该区域雷电释放能量的大小，雷电强度越大，造成的损失可能越大。

（3）经济损失模数D。D=DS/S，经济损失模数D表示区域发生雷电灾害时单位面积上的经济损失，单位为亿元/km2。该指标反映区域单位面积上的经济损失。比较客观反映了区域的经济易损情况，也间接反映了区域防护雷电灾害，抵抗雷电灾害能力和可迅速恢复能力。

（4）生命易损模数L。L=LS/S，生命模数L表示区域发生雷电灾害时单位面积内受危害人口数量，单位为人/km2，该指标客观反映区域生命对灾害的敏感性，也间接反映区域防御和抵抗雷电灾害的能力。

3 雷电灾害风险易损性综合评估

龙泉驿区各乡镇街道雷电灾害易损性分析指标，如表1所示。

雷电灾害易损性主要体现了该区域未来因雷电造成的可能损失量的高低，本课题对区域综合易损度采用极高1.0、高0.8、中0.5、低0.2、极低0.0五个等级来描述。分级方法采用气象统计分析中的分级统计方法。其核心思想是：首先将12个乡镇街道的某个指标值从小到大按顺序排列，并按第一组到第四组2个记录，第五组4个记录的方法分为5组数据。第n（n=1，2，3，4）组中的最大值和第n+1（n=1，2，3，4）组的最小值的平均值作为第n（n=1，2，3，4）级的最大值和第n+1（n=1，2，3，4）级的最小值。龙泉驿区5个雷电灾害易损性指标分级标准如表2所示。

将表1雷电灾害易损性风险评估指标按照表2的登记标准进行划分，即各易损指标的损失估计值（绝对值）统计换算为该类型指标的等级值（相对值）来划分雷电灾害易损等级。然后通过累加各个区域雷电灾害易损指标等级值，取平均值得到各个区域雷电灾害易损性综合评估结果（表3）。从表3中的综合易损度以及各指标值的大小，可以分析龙泉驿区各乡镇街道雷电灾害易损性风险情况，为龙泉驿区各区域减少雷电灾害，防御雷电灾害规划提供较客观的科学依据。综合评估结果如表3所示。

4 龙泉驿区雷电灾害易损性风险区划

根据表3中的雷电灾害综合易损度的评估结果，采用5级分区法将龙泉驿区各乡镇街道划分为极低易损区、低易损区、中易损区、高易损区、极高易损区5各不同的区域。计算的各区域雷电灾害综合易损度等级值分别为：极低易损区（0.000～0.375）、低易损区（0.0375～0.487）、中易损区（0.488～0.549）、高易损区（0.550～0.700）、极高易损区（0.700～1.000）。区划结果为表4。

运用arcgis对龙泉驿区雷电灾害风险区划进行色块划分，风险区划图如图2所示。

5 结论与讨论

由上述分析可以得出龙泉驿区雷电灾害综合易损度的评估结果：洛带镇、洪安镇属于极低易损区；同安街道、黄土镇属于低易损区；柏合镇、十陵街道属于中易损区；万兴乡、西河镇属于高易损区；大面街道、龙泉街道、山泉镇、茶店镇属于极高易损区。

目前，雷电灾害的风险评估还没有一个成熟的普遍实用的理论模型。本论文收集龙泉驿区3年来闪电监测数据的基础上，充分借鉴成都市防雷中心雷电灾害方面的研究成果，结合数学统计学和地理信息系统的相关知识，尝试构建龙泉驿区雷电灾害风险评估数学模型，对不同乡镇的风险程度进行了评价，同时进行了风险区划，基本上达到了预期的目标，但是由于资料的精确程度有限性，可支持的理论基础稀少性，在研究过程中还存在着一部分问题。

首先雷电灾害风险因子还有待完善，雷电灾害统计数据是较为重要的因子，但由于许多乡镇单位和个人发生雷击灾害事故后不能及时向当地气象主管部门报备，或存在隐报、瞒报的现象，因此导致这个因子不准确不能使用。

其次是灾害风险区划的精确性问题。在实际应用中这类区划所涉及的行政区域越小越好，如果行政区划精确到村，那么区划结果应用价值就会更高，但本研究行政区是乡、镇。这个问题在比例尺足够大，地图信息和闪电资料足够充分的情况下是可以解决的。

总体上来说，本论文利用MapInfo软件初步对龙泉驿区雷电灾害风险性进行评价和区划，但还存在一些问题，我们会在进一步继续完善。

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中图分类号：S761文献标识码： A

1雷电参数分析

1.1年平均雷暴日Td

据翁源县气象台提供的30年（1980―2010）气象统计资料，翁源县年平均雷暴日Td为79天，最高年份为1983年，达111天；最少年份为2003年，有43天。本文雷电资料取自广东省雷电监测网，该项目经纬度为24°21′46.09″N，114°07′10.68″E，以龙湖华府的地理参数为基准点，以3km为半径，提取近10年（2001～2010）地闪资料，进行统计分析，经软件计算分析得出，该位置地闪密度值为10.61次/年/平方公里。

1.2 年平均雷暴时Th

年平均雷暴时Th是年雷暴时的多年平均结果。它与年平均雷暴日有一定的关系，它们之间可以用经验公式进行换算。

Th=aTdb≈97h（公式1）

a和b为常数，a=0.93，b=1.32，Th为年平均雷暴时，Td为年平均雷暴日。其计算结果作为评估区域的年平均雷暴时参量。

1.4闪电密度Ntm

闪电密度是指单位面积和单位时间内发生闪电的数值。雷暴日与闪电密度间有一定的关系，雷暴日Tm与闪电密度Ntm关系为:

Ntm=(aTm+a2Tm4)1/2 （公式2）

式中：m表示月份，a=3×10-2

1.3雷击大地的年平均密度Ng

雷击大地的年平均密度Ng是指一年内单位面积地面发生地闪的次数的多年平均值.可以按下式确定:

Ng=0.1Td=7.9（次/km2・a）（公式3）

2龙湖华府区域雷电活动规律分析

根据翁源县雷暴日月平均资料分析可知，雷暴的发生主要集中在4～9月份，5月至8月为每年雷暴高发月，5月最强。分析翁源县雷电参数资料，雷暴的发生主要集中在13时～20时，16时强。翁源县年平均雷暴日数大于40天，不超过90天，属多雷区，而且有上升趋势，应值得注意。

2.1龙湖华府所在区域雷电流幅值累计概率分布规律分析

以龙湖华府中心位置为圆心（网格面积36km2）可得到本项目3km半径范围平均地闪密度约为10.61次/km2，该值作为本项目采用的地闪密度参考值。从3km范围雷电流累积概率分布曲线可分别计算出雷击电流平均值和最大值，以及99%、98%、95%、90%雷电流累积概率分布情况（如图1）。

1%99.5kA，即雷电流幅值大于99.5KA的地闪概率为1%；

2%76.2kA，即雷电流幅值大于76.2kA的地闪概率为2%；

5%59.6kA，即雷电流幅值大于59.6kA的地闪概率为5%；

10%46.5kA，即雷电流幅值大于46.5kA的地闪概率为10%；

雷电流幅值的平均值：21.6kA。

图1龙湖华府（3km）区域雷电流幅值累计概率分布图

综合以上气象雷暴数据分析结果，对于龙湖华府雷击风险评估和防雷保护而言，取以下气象雷暴参数值是科学合理的：Ng=10.61次/年/平方公里；最大雷电流幅值I0=100kA。

2.2土壤电阻率

（一）土壤电阻率一般取1m3的正方体土壤电阻值为该土壤电阻率ρ，单位为Ω・m。通过采集项目所在地施工现场土壤数据（表1），综合计算得出龙湖华府工程项目所在区域土壤层的平均土壤电阻率为104.76Ω・m。

3 龙湖华府雷击风险各参数值估算

3.1建筑物防雷类别确定方法

龙湖华府建筑物单体共5栋，且基底为共用基础，建筑群呈半月状，楼间距小于100米，楼高约100米，利用AutoCAD计算得建筑群孤立建筑等效截收面积Ad=1.6011km2，建筑物等效面积Ae=0.2532km2；建筑物年预计雷击次数N1=K×Ng×Ae=1.5×10.61×0.2532≈4.03（次/a）；雷击建筑物年平均次数Nd=Ng×Ad×Cd×Ct×10-6≈8.5（次/a），故防雷类别为二类。

3.2建筑物雷电防护等级划分

按防雷装置的拦截效率确定雷电防护等级：经计算，C为各类因子之和，计算得C=5.2；建筑物及入户设施年预计累计次数N值按N=N1+N2=1.26（次/a）；可接受的年平均最大累计次数Nc=0.58/C=0.1115（次/a）；E=1-Nc/N=0.91，当0.90＜E≤0.98时，可定位B级防护。

另外，将N和Nc进行比较，确定电子设备是否需要安装雷电防护装置。当N≤Nc时，可不安装雷电防护装置；当N＞Nc时，应安装雷电防护装置。

3.3龙湖华府风险计算

风险计算主要考虑到人身伤亡对应风险。不考虑设备故障D3引起的人身伤亡和经济损失等，所以各分量风险即均为由人员伤亡D1和物理损害D2造成。则风险R1在不同分区内的风险组成如表2：

按照公式R1= RA+ RB+ RU(电力线)+ RV(电力线)+ RU(通讯线缆)+ RV(通讯线缆)对该工程项目中的建筑物计算出各

表3龙湖华府商住小区各区R4经济损失风险分量值（数值×10-5）

Z1 Z2 小计

RB 0 31.5 3.15

RC 0 2.525 2.52

RM 0 8.75 8.75

RV(电力线) 0 18.917 18.917

RW(电力线) 0 3.7834 3.7834

RZ(电力线) 0 1.7936 1.7936

RV(通讯线缆) 0 ≈0 ≈0

RW(通讯线缆) 0 ≈0 ≈0

RZ(通讯线缆) 0 ≈0 ≈0

合计 0 67.264 67.264

按照公式R4= RB+RC+RM+RV(电力线)+RW(电力线)+RZ(电力线)+RV(通讯线)+RW(通讯线)+RZ(通讯线)对该工程项目中的建筑物计算出各区经济损失风险分量值，如表3：

经以上计算得出龙湖华府商住楼人身伤亡风险分量值R1和经济损失风险分量值R4均高于容许值RT =10-5，防雷安全存在很大的隐患，因此需对各建筑物分别进行相对防雷保护措施。

表2龙湖华府人身伤亡风险R1各区分量值（数值×10-5）

Z1 （户外） Z2 （户内） 合计

RA 0.126×10-5 － 0.126×10-5

RB － 0.000315 31.5×10-5

Ru（电力线） － 0.00038×10-5 0.000384×10-5

Rv（电力线） － 1.8917E-07 0.018917×10-5

Ru（通信线） － 3.97908E-09 0.0004×10-5

Rv（通信线） － 3.7834E-09 0.00034×10-5

合计 0.0126×10-5 31.5197×10-5 31.644×10-5

3.5保护措施的选择

龙湖华府措施A：根据建筑特性将建筑物安装Ⅱ类LPS，采取该措施后的PB从1降低到0.05；在入户线路上安装防雷级别为Ⅰ级试验的SPD，采取这种措施后PU和PV值从1降低到0.01；防火措施固定配置自动灭火装置或自动报警装置，rp从0.5降到0.2。接触和跨步电压防护采取有效的地面电位均衡措施，PA从1降到0.01。自风险分量值，风险计算结果具体计算值参照表2。

龙湖华府措施B：根据建筑特性将建筑物安装Ⅰ类LPS，采取该措施后的PB从1降低到0.02；在入户线路上安装防雷级别为Ⅰ级试验的SPD，采取这种措施后PU和PV值从1降低到0.01；防火措施固定配置自动灭火装置或自动报警装置，rp从0.5降到0.2。接触和跨步电压防护采取有效的地面电位均衡措施，PA从1降到0.01。

两种方案都使人身伤亡风险值R1降低到了容许值之下，经济损失风险值R4没有规定的容许值，但使用方案B后经济损失风险值R4得到降低。

表4龙湖华府取各方案后得到的人身伤亡风险值R1（数值×10-5）

方案 风险值R1 方案 风险值R4

A 31.5197 A 67.264

B 0.6552 B 31.0719

险控制措施

4.1直击雷防护设计

（1）防雷接地系统的设计

防雷接地系统的设计统一采取共用接地系统，建议利用桩、基础结构梁内主筋构成接地装置，接地电阻应小于4Ω，如与信息系统共用接地系统的接地电阻值应不大于1Ω。两建（构）筑物之间的水平距离应不小于20m，否则应采取等电位连接措施，形成联合接地网。

（2）引下线的设计

引下线的设计应利用柱内不少于两条主筋作为引下线，且相邻两条引下线的平均间距应≤18m，每栋建筑物的阳角处应设计引下线。宜利用钢筋混凝土屋面、梁、柱、基础内的钢筋作为引下线。

（3）接闪器的设计

避雷带应明装在女儿墙上，且阳角处宜设计避雷短针。天面所有避雷带应构成闭合环形。屋面所有金属物（包括金属栏杆）应与屋面防雷装置可靠连接。

4.2 等电位及接地预留端子设计

等电位连接应包括给排水管道、电缆金属护套、煤气管道、金属构件等。每栋建筑物均应设总等电位联接端子，同时应将各局部等电位联接端子、各PE线、各种金属管道等通过楼层等电位连接端子连接到总等电位连接端子上，并与楼层接地端子板等电位连接。

4.3防雷电电磁脉冲设计

所有电子信息系统应按照GB50057-2010和GB50343-2012相关条款采取防雷电电磁脉冲措施（如接地、屏蔽、等电位联结、合理布线及安装浪涌保护器等）。

4.4合理布线

建筑物内敷设的各种电气线路的总干线金属线槽宜敷设在其中心部位，并避开引下线；电子信息系统的信号线与电力线之间的间距应满足规范要求；信息系统布线电缆与附近可能产生高电平电磁干扰的电动机、电力变压器设备之间应保持必要的间距。

5 结论

通过对拟建的龙湖华府雷击风险评估，虽然具有很强的地域性和综合性，针对雷击损坏类型和来源，经过详细分析，估算了其可能出现的雷击损坏及其概率，为科学而经济的实施雷电防护提供了依据，并针对性地提出了有助减低雷击损坏风险的设计指导意见，以避免或最大限度降低雷击造成的损失。

参考文献

[1] GB50057―2010，《建筑物防雷设计规范》

[2] GB50343―2012，《建筑物电子信息系统防雷技术规范》[S]

[3]杨少杰.雷电损害风险评估的方法与实践[j].防雷技术，2003，8（3）.

[4]徐启腾.雷击风险评估[J].广东气象，2008，30（增刊1）：31-33

[5]GB/T21714-2008/IEC62305-2006 雷电防护[S].北京：中国标准出版社，2008.