摘要:本文介紹了雷電災(zāi)害的背景及現(xiàn)狀，逐步深入了解了雷電過(guò)程及危害形式，系統(tǒng)性的對(duì)防雷減災(zāi)管理和防雷減災(zāi)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)行分析和研究，明確發(fā)展方向和目標(biāo)，保證防雷減災(zāi)工作的順利完成。

關(guān)鍵詞:直擊雷;感應(yīng)雷;球形雷;雷電電磁脈沖

中圖分類號(hào):P429 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1000-8136(2009)27-0101-03

1前 言

雷電災(zāi)害，是目前我國(guó)十大自然災(zāi)害之一。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，全世界平均每分鐘發(fā)生雷暴2 000次，全球每年因雷擊造成的人員傷亡超過(guò)1萬(wàn)人，所導(dǎo)致的水災(zāi)、爆炸等時(shí)有發(fā)生，而我國(guó)有21個(gè)省區(qū)市雷暴日在50天以上，最多的可達(dá)134天。雷暴給人們生活帶來(lái)了極大的安全隱患，尤其是近年來(lái)，中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、信息技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，城市高層建筑日益增多，由此雷電危害造成的損失也將越來(lái)越大。雷電是眾多大氣現(xiàn)象中的一種，但雷電產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁脈沖(LEMP)具有極大的破壞性。它具有發(fā)生范圍廣、頻率高、強(qiáng)度大等特點(diǎn)。

防雷減災(zāi)成為國(guó)家保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)的重要內(nèi)容，受到各級(jí)政府的高度重視?！吨袊?guó)人民共和國(guó)氣象法》的實(shí)施，促進(jìn)了我國(guó)防雷減災(zāi)行業(yè)的管理，繁榮了防雷市場(chǎng)，提高了防雷工作的科技含量，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)的穩(wěn)定起到了有力的保障作用。

2防雷減災(zāi)技術(shù)基礎(chǔ)

雷電是因強(qiáng)對(duì)流氣候而形成的雷雨云層間和云層與大地間強(qiáng)烈瞬間放電現(xiàn)象。當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生強(qiáng)大的雷擊電流、炙熱的高溫、猛烈的沖擊波、瞬變的電池場(chǎng)和強(qiáng)烈的電磁輻射等綜合物理效應(yīng)，對(duì)建筑物、電子電氣裝備和人、畜造成危害，是一種嚴(yán)重的氣象自然災(zāi)害。

2.1直擊雷

直擊雷是帶點(diǎn)的云層與大地上某一點(diǎn)之間發(fā)生迅猛放電現(xiàn)象。雷電流也是電流，它具有電流所具有的一切效應(yīng)，不同的是它在短時(shí)間以脈沖的形式通過(guò)強(qiáng)大的電流;尤其是直擊雷，它的峰值有幾十kA，以至幾百kA。它的峰值時(shí)間(從雷電流上升至1/2峰值算起，直至下降到1/2峰值至的時(shí)間間隔)，通常負(fù)閃擊只有幾微秒到十幾微秒，正閃擊較長(zhǎng)些，正是這種特殊情況，使雷電流具有它特殊的破壞作用。

2.2感應(yīng)雷

感應(yīng)雷是帶電的云層由于靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)作用，使地面某一范圍帶上相反的電荷，當(dāng)直擊雷發(fā)生后，云層所帶電荷迅速消失，而地面某些范圍由于散流電阻大，散流速度相對(duì)較慢，以致出現(xiàn)局部高電位，或者由于直擊雷放電過(guò)程中，產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁脈沖電流對(duì)周圍的導(dǎo)線或金屬物產(chǎn)生電磁感應(yīng)發(fā)生高電位以致發(fā)生閃擊的現(xiàn)象。

2.3球形雷

球雷是一種橙色或紅色的類似火焰的發(fā)光球體，偶爾也有黃色、藍(lán)色或綠色的。大多數(shù)火球的直徑在10 cm～100 cm左右。球雷多在強(qiáng)雷暴時(shí)空中普通閃電最頻繁的時(shí)候出現(xiàn)。它在空中漂游時(shí)間可由幾秒到幾分鐘，常由建筑物的孔洞、煙囪或開著的門窗進(jìn)入室內(nèi)，有時(shí)也通過(guò)不接地的門窗鐵絲網(wǎng)進(jìn)入室內(nèi)。

2.4雷電電磁脈沖

雷電電磁脈沖，簡(jiǎn)稱LEMP，是天空打雷時(shí)產(chǎn)生的作為干擾源的強(qiáng)大閃電流及其電磁場(chǎng)。它的感應(yīng)范圍很大，對(duì)建筑物、人身和各種電氣設(shè)備及管線都會(huì)有不同程度的危害。

3現(xiàn)代防雷技術(shù)

3.1直擊雷防護(hù)

說(shuō)起防雷，人們只會(huì)想到避雷針、避雷網(wǎng)、引下線及地網(wǎng)，有了這些并不意味著你的設(shè)備就安全了，這只不過(guò)是解決雷擊時(shí)不使強(qiáng)大的雷電直接擊中處于地表面較高位置的設(shè)施和設(shè)備。而直擊雷不只是由在你裝有避雷針、避雷網(wǎng)之上發(fā)生，凡處在地表表面的凸出物，比如高低壓輸電線、電話線、電視接收天線、電桿、旗桿、樹、竹等均屬直接引雷入地的良導(dǎo)體，直擊雷在引下線上產(chǎn)生的強(qiáng)電流在其周圍感應(yīng)出強(qiáng)磁電場(chǎng)。

對(duì)直擊雷的防護(hù)措施，首先應(yīng)根據(jù)需保護(hù)的建筑物或裝置等重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，按照有關(guān)規(guī)范做出正確的評(píng)估;其次，根據(jù)規(guī)范對(duì)各類防雷建筑物或裝置的不同要求，選擇合理的接閃器(針、網(wǎng)、帶)類型和高度、引下線的截面積、間距及數(shù)量、接地裝置的結(jié)構(gòu)和達(dá)到設(shè)計(jì)要求的接地電阻，均壓環(huán)的設(shè)置及距離、等電位連接、防高電位反擊的距離等措施，這樣就形成較為全面的直擊雷防護(hù)措施。

3.2感應(yīng)雷防護(hù)

感應(yīng)雷擊是由于雷電引起的靜電感應(yīng)和雷電電磁脈沖通過(guò)電源供電線路，室內(nèi)外信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸線、天饋線進(jìn)入機(jī)房的各種管道、電纜進(jìn)入電子信息系統(tǒng)，擊毀各類用電設(shè)備和微電子芯片，使設(shè)備遭到永久性損失。防御雷電引起的靜電感應(yīng)和電磁脈沖干擾的理想防雷設(shè)計(jì)方案是籠式避雷網(wǎng)，它利用的是法拉第籠原理。建筑物的金屬結(jié)構(gòu)物遍及各處，不用很多鋼材就可很容易連接起來(lái)形成法拉第籠，從而建筑物內(nèi)的電子設(shè)備得到很好的屏蔽。屏蔽做得好，不僅能防御空間電磁波的輻射，而且還可使建筑物內(nèi)部的分流和均壓達(dá)到最佳效果。

3.3球型雷防護(hù)

防護(hù)球雷措施最好的是籠式避雷網(wǎng)，如果達(dá)不到籠式避雷網(wǎng)條件，就在建筑物的門窗上安裝金屬紗網(wǎng)并接地;堵好建筑物墻面上不必要的孔洞;煙囪與出氣管上口均要加裝鐵絲網(wǎng)并接地;儲(chǔ)存或損傷易燃易爆物體的倉(cāng)庫(kù)和廠房的煙囪和放氣管應(yīng)加裝阻火器并接地，對(duì)高大樹木下的重要建筑物尤其要采取防護(hù)球雷的措施。

3.4等電位連接

等電位連接是將雷電侵入的“路”斷掉，使其不對(duì)內(nèi)部設(shè)施造成損壞。等電位連接是將各類電氣、電子信息設(shè)備和分開的導(dǎo)電裝置用等電位連接導(dǎo)體連接，以減少裝置所在建筑物金屬構(gòu)件與裝置之間或裝置與裝置之間因雷電產(chǎn)生的電位差。利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物所有金屬構(gòu)件的多重連接，建立一個(gè)三維的連接網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)等電位連接的最佳選擇。任何器件之間的電位差均衡到它們可以接受的程度，則永遠(yuǎn)不會(huì)被電擊穿損壞。

4防雷措施

雷電活動(dòng)是雷云放電的自然現(xiàn)象，雷電現(xiàn)象的機(jī)理十分復(fù)雜，至今尚未有一個(gè)無(wú)懈可擊的理論，防雷工程也必然涉及到多方面的技術(shù)。所以從行政管理、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工程實(shí)踐各個(gè)角度說(shuō)，防雷都是一個(gè)系統(tǒng)工程。

4.1加強(qiáng)防雷檢測(cè)行業(yè)管理

避雷裝置安全檢測(cè)，不同于一般的業(yè)務(wù)工作，涉及到各行各業(yè)，依法進(jìn)行安全檢測(cè)和技術(shù)服務(wù)，必須有完善的組織機(jī)構(gòu)，進(jìn)行規(guī)范化管理。防雷部門聚集著防雷技術(shù)、人才等各方面的優(yōu)勢(shì)，特別是相當(dāng)一部分部、委系統(tǒng)防雷的技術(shù)力量、設(shè)備配置都有較強(qiáng)的實(shí)力和基礎(chǔ)，有的多年在開展這項(xiàng)工作，但這些部門和系統(tǒng)都是自成體系，各自為政，沒(méi)有形成一個(gè)完整的體系，缺乏規(guī)范化管理。那么，如何利用好各方面的優(yōu)勢(shì)，履行好政府賦予我們的管理職能，又不造成行業(yè)壟斷的態(tài)勢(shì)。應(yīng)建立避雷裝置安全檢測(cè)網(wǎng)，比較好地發(fā)揮各方面的職能作用。如果只依靠氣象部門承擔(dān)檢測(cè)任務(wù)，難以達(dá)到預(yù)期的目的，有的部門、特殊行業(yè)不是我們力所能及的。只有最大限度地調(diào)動(dòng)各方面的積極因素，才能更好地履行《氣象法》賦予我們的職能。為加強(qiáng)檢測(cè)管理工作，制定了檢測(cè)資質(zhì)審批制度、資質(zhì)年審制度、檢測(cè)人員持證上崗制度、復(fù)檢制度、資料報(bào)送制度、重大事故報(bào)告制度、檢測(cè)儀器年檢標(biāo)定制度等，使管理工作更加規(guī)范化。

4.2加強(qiáng)雷電防護(hù)資料管理

雷電災(zāi)害大多是由直擊雷、雷電感應(yīng)和雷電波入侵引起的，局部性強(qiáng)。在氣象部門現(xiàn)行的《地面氣象觀測(cè)規(guī)范》中涉及雷電天氣現(xiàn)象的觀測(cè)項(xiàng)目主要為閃電和雷暴，是作為兩種天氣現(xiàn)象分別予以記錄。若按現(xiàn)有的雷電觀測(cè)資料對(duì)于地上在建筑物防雷工程設(shè)計(jì)中雷暴日數(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)以及雷電發(fā)生發(fā)展規(guī)律的研究繼而建立雷電災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等在某種程度上尚存在一些不足。而在航天、航空等領(lǐng)域所需的雷電探測(cè)資料更被細(xì)化、范圍也更廣、測(cè)量技術(shù)要求也更高，包括電磁發(fā)生演變過(guò)程以及雷暴云的電結(jié)構(gòu)、起電機(jī)制等。完善的雷電檢測(cè)體系有利于提升防雷工作的科學(xué)性和擴(kuò)大雷電探測(cè)資料的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)于雷電災(zāi)害預(yù)警機(jī)制的建立也有重要的意義。

目前，雷電災(zāi)害資料主要來(lái)源于四方面:一是在雷電防護(hù)工作常規(guī)檢查和檢測(cè)中發(fā)現(xiàn);二是雷電災(zāi)害受損單位和用戶在辦理保險(xiǎn)理賠過(guò)程中要求氣象部門提供雷電證明或保險(xiǎn)公司、有關(guān)單位和用戶咨詢雷電發(fā)生情況時(shí)獲知;三是從廣播電臺(tái)、電視和報(bào)紙等大眾媒體的報(bào)道以及從年鑒資料和部門簡(jiǎn)報(bào)中獲知;四是通過(guò)在區(qū)域內(nèi)設(shè)置的幾個(gè)人工雨量觀測(cè)人員發(fā)現(xiàn)雷電災(zāi)害后上報(bào)的。上述4種雷電災(zāi)害資料來(lái)源均存在著較大局限性，容易被遺漏，時(shí)效也被延誤而失去現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查價(jià)值。全面而完善的雷電災(zāi)害資料對(duì)于分析雷電災(zāi)害的發(fā)生機(jī)制和規(guī)律、建立雷電災(zāi)害的預(yù)警系統(tǒng)有著重要的作用和應(yīng)用價(jià)值。有必要建立由各有關(guān)單位、部門參加的雷電防護(hù)信息網(wǎng)絡(luò)，明確責(zé)任，形成由下而上的雷電災(zāi)害上報(bào)(備案)制度，做到全年重要雷電災(zāi)害資料不遺漏，另外，雷電災(zāi)害檔案資料也是開展雷電防護(hù)廣泛宣傳和對(duì)廣大市民進(jìn)行雷電安全教育的良好教材。

4.3建設(shè)項(xiàng)目雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

風(fēng)險(xiǎn)是可使未來(lái)的管理遭受損失的不確定性因素，風(fēng)險(xiǎn)就是發(fā)生不幸事件的概率。就工程風(fēng)險(xiǎn)而言，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估已成為項(xiàng)目可行性研究及質(zhì)量廣義化可靠性認(rèn)證的重要手段及度量指標(biāo)之一。根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目所在地近30年的雷電資料分析，得出雷電的主導(dǎo)方向和次主導(dǎo)方向，以及雷電方向玫瑰圖，評(píng)估該建筑物的雷電截收面積、落雷密度;現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)土壤電阻率，繪制土壤電阻率玫瑰圖，評(píng)估土壤對(duì)雷電流的散流系數(shù)及方向，從而為建設(shè)單位專業(yè)設(shè)計(jì)提出《雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)報(bào)告書》。

4.4新建建筑物防雷設(shè)計(jì)審核、施工監(jiān)理及竣工驗(yàn)收

建筑物防雷裝置審核前期主要分為防雷管理、設(shè)計(jì)和施工角度來(lái)評(píng)估的。從防雷管理的角度，新建建筑物防雷裝置前期可行性評(píng)估主要程序是首先認(rèn)真學(xué)習(xí)有關(guān)的防雷規(guī)范和施工圖集(《建筑物防雷設(shè)計(jì)安裝圖集》〈99D501-1〉)，掌握有關(guān)技術(shù)要求，注意平時(shí)的經(jīng)驗(yàn)交流，互相學(xué)習(xí)、討論、共同提高審核水平。再次，查看建筑水平總說(shuō)明和規(guī)劃許可證，了解建筑的性質(zhì)、用途、棟數(shù)、總建筑面積等情況，查看總平面圖、建筑施工圖及把握整棟建筑物的建筑、結(jié)構(gòu)概括和功能分區(qū)、用途、基礎(chǔ)、轉(zhuǎn)換層、標(biāo)準(zhǔn)層、屋頂?shù)戎匾课坏脑敿?xì)情況。最后，根據(jù)建筑物地理位置綜合環(huán)境、全套電力施工圖和防雷設(shè)計(jì)圖(屋頂防雷平面圖、基礎(chǔ)接地平面圖、均壓環(huán)設(shè)計(jì)圖、等電位連接圖、轉(zhuǎn)換層防雷平面圖、玻璃幕墻接地設(shè)計(jì)圖)做出明確具體的可行性評(píng)估意見。從防雷設(shè)計(jì)的角度新建建筑物防雷裝置前期可行性評(píng)價(jià)程序依次為基礎(chǔ)接地系統(tǒng)評(píng)估、接地線系統(tǒng)評(píng)估、均壓環(huán)系統(tǒng)評(píng)估、側(cè)擊雷系統(tǒng)評(píng)估、屋面接閃器系統(tǒng)評(píng)估、電源防雷電波入侵系統(tǒng)評(píng)估、信號(hào)線防雷電波入侵系統(tǒng)評(píng)估和等電位系統(tǒng)。從建設(shè)項(xiàng)目防雷裝置施工監(jiān)審、竣工驗(yàn)收角度防雷施工竣工評(píng)估程序依次為防雷設(shè)施隱蔽工程分段檢測(cè)、樁、承臺(tái)、地梁、樁筋引下線、均壓環(huán)、外墻金屬門窗、避雷網(wǎng)格、避雷帶、避雷針、等電位、避雷器、電磁脈沖性能等相關(guān)評(píng)價(jià)。

5結(jié)論

本文初步探討了防雷減災(zāi)及綜合防雷減災(zāi)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展研究，首先，對(duì)防雷減災(zāi)的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了概述，總結(jié)了雷電主要的表現(xiàn)形式及危害方式。其次，由于科技的發(fā)展，雷電災(zāi)害的形式得以改變，防雷減災(zāi)工作應(yīng)該從少數(shù)專業(yè)人員擴(kuò)大到全社會(huì)，目光轉(zhuǎn)向高新技術(shù)的防護(hù)，重點(diǎn)從強(qiáng)電轉(zhuǎn)到弱電防護(hù)上來(lái)，遵循科學(xué)、經(jīng)濟(jì)和耐用可靠性原則，層層防護(hù)，采取全方位的防護(hù)。再次，根據(jù)雷電的主要表現(xiàn)形式，對(duì)每種形式的防護(hù)技術(shù)作了分別的研究，提出了防護(hù)的原理和方法。最后，從系統(tǒng)工程的角度，分析防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在各行業(yè)不統(tǒng)一，重復(fù)甚至矛盾，法規(guī)上缺乏系統(tǒng)工程的觀念;技術(shù)措施不完善，人員的防雷工程知識(shí)缺乏系統(tǒng)性，實(shí)踐中缺乏系統(tǒng)工程的觀念。要做好防雷管理工作，必須加強(qiáng)防雷檢測(cè)行業(yè)、雷電防護(hù)資料的管理，制定較為完善的規(guī)章制度，加強(qiáng)隊(duì)伍素質(zhì)建設(shè)，建立政府、技術(shù)機(jī)構(gòu)、全社會(huì)共同參與的防雷減災(zāi)管理體系，對(duì)雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要內(nèi)容和目的進(jìn)行了探討。對(duì)防雷管理的主要內(nèi)容是新建筑物防雷設(shè)計(jì)審核、施工監(jiān)理及竣工驗(yàn)收的內(nèi)容和技術(shù)方法進(jìn)行了深入的研究，給出了具體的操作規(guī)程，對(duì)實(shí)際工作有重要的參考價(jià)值。

Measure of the Thunder Reduces Natural Disasters

in the Dyke and Measuring Summary

Li Xiaocong

Abstract: This text introduces the background of the thunder and lightning calamity and current situation， understand the thunder and lightning course and danger form in depth progressively， tie Interconnected system to defend thunder is it manage and defend thunder not to reduce natural disasters application and development of technology go on the analysis and research to reduce natural disasters， define developing direction sum Goal， is it defend thunder reduce natural disasters smooth completion that work to guarantee.

Key words: Attack the thunder directly; Reaction thunder; Spherical thunder; Electric magnetic pulse of thunder and lightning