陳 潔，李 悅

（天津市生活垃圾處理中心，天津 300100）

1 平原地區(qū)生活垃圾衛(wèi)生填埋場易產(chǎn)生雷電災(zāi)害

由于生活垃圾衛(wèi)生填埋場選址通常在人口密度低、土地利用價(jià)值低且充分利用天然的地形，位于夏季主導(dǎo)風(fēng)下風(fēng)向，距人畜棲居地500 m以外，因此平原地區(qū)生活垃圾衛(wèi)生填埋場的占地面積通常較開闊，地勢較為空曠，生活垃圾填埋場的最終堆體高度通常高于周圍環(huán)境。

垃圾填埋氣體是衛(wèi)生填埋場的降解產(chǎn)物之一，其主要成分為甲烷，據(jù)國內(nèi)外測試，填埋氣體中的甲烷含量一般為50%～70%。這種氣體不僅影響環(huán)境質(zhì)量而且易燃易爆。填埋氣體與空氣混合，甲烷濃度達(dá)到5%～15%時(shí)遇火即會爆炸，國內(nèi)外由于填埋氣體的聚集和遷移引起的爆炸和火災(zāi)事故時(shí)有發(fā)生，因此要求填埋氣體應(yīng)設(shè)置導(dǎo)排系統(tǒng)，使填埋氣體有序遷移，減少填埋場發(fā)生爆炸和火災(zāi)的危險(xiǎn)。一般垃圾填埋場都按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求建立填埋氣體有組織排放系統(tǒng)或采取散逸排空處理。典型的做法是相隔適當(dāng)距離設(shè)置填埋氣收集排放管（或石籠）。填埋氣體在收集排放管中的濃度一般較高，因填埋氣管會高出填埋作業(yè)面，對于平原地區(qū)垃圾填埋場由于高濃度的垃圾填埋氣體導(dǎo)電性能良好，在雷云電場下容易形成上行先導(dǎo)，從而易導(dǎo)致雷擊放電起火、爆炸的危險(xiǎn)。

生活垃圾填埋場為一年四季全天候運(yùn)行的生產(chǎn)單位，在垃圾填埋作業(yè)過程中，除使用推土機(jī)、壓實(shí)機(jī)、挖掘機(jī)、裝載機(jī)等機(jī)械設(shè)備外，還有一定數(shù)量的工作人員在填埋現(xiàn)場作業(yè)。填埋場生產(chǎn)運(yùn)行過程中將根據(jù)填埋場規(guī)模、日接納生活垃圾數(shù)量、全年填埋作業(yè)計(jì)劃同時(shí)開設(shè)若干個(gè)分散作業(yè)面，在無雷擊防護(hù)設(shè)備條件下，填埋作業(yè)面一旦落雷，必將對作業(yè)現(xiàn)場的人員安全和設(shè)備設(shè)施正常運(yùn)行造成危害。夏季通常是雷雨季節(jié)，降雨量相對集中，填埋區(qū)作業(yè)的臨時(shí)路修筑難度較大，夏季也是生活垃圾的高產(chǎn)季節(jié)，填埋運(yùn)行需同時(shí)開設(shè)多個(gè)分散作業(yè)面，以保證進(jìn)入填埋場的生活垃圾全部衛(wèi)生填埋，雷雨季節(jié)填埋區(qū)遭遇雷電災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)更大。

因雷暴導(dǎo)致的雷擊災(zāi)害突發(fā)性強(qiáng)，危害極大。雷暴常伴有暴雨、大風(fēng)、冰雹，故往往發(fā)生綜合災(zāi)害。雷暴的日變化不很明顯，全天任何時(shí)候都出現(xiàn)過，午后發(fā)生雷暴次數(shù)多一些，其中尤以13時(shí)最多。以天津地區(qū)為例，每年的初雷暴日一般在4月，也有發(fā)生在更早的紀(jì)錄。終雷暴日一般在10月，最遲至11月。

2 雷電的危害

雷電的危害性主要表現(xiàn)在雷電放電時(shí)所產(chǎn)生的各種物理效應(yīng)，具有很大的破壞力，按其破壞機(jī)制可分為電效應(yīng)、熱效應(yīng)、電磁效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。對于平原地區(qū)生活垃圾填埋場雷電的主要威脅是直擊雷和地滾雷。

直擊雷指雷電直接擊在建筑物上，它的高電壓和大電流產(chǎn)生的電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)會造成許多危害。如使房屋倒塌、煙囪崩毀，引起森林起火、油庫、火藥庫爆炸，造成飛行事故、戶外的人畜傷亡等。

地滾雷，即球形雷，其危害也不容忽視。球形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)火球的直徑為10～100 cm。球形雷多在強(qiáng)雷暴時(shí)空中閃電最頻繁的時(shí)候出現(xiàn)。球形雷通常沿水平方向以1～2 m/s的速度上下滾動，有時(shí)距地面0.5～1.0 m，有時(shí)升起2～3 m。它在空中漂游的時(shí)間可由幾秒到幾分鐘。球形雷常由建筑物的孔洞、煙囪或開著的門窗進(jìn)入室內(nèi)，有時(shí)也通過不接地的門窗鐵絲網(wǎng)進(jìn)入室內(nèi)。最常見的是沿大樹滾下進(jìn)入建筑物并伴有嘶嘶聲。球形雷有時(shí)自然爆炸，有時(shí)遇到金屬管線而爆炸。球形雷遇到易燃物質(zhì)則造成燃燒，遇到可爆炸的氣體或液體則造成更大的爆炸。有的球形雷會不留痕跡地?zé)o聲消失，但大多數(shù)均伴有爆炸聲且響聲震耳。爆炸后偶爾有硫磺、臭氧或二氧化碳?xì)馕?。球形雷火球可輻射出大量的熱能，因此它的燒傷力比破壞力要大?/p>

3 平原地區(qū)生活垃圾衛(wèi)生填埋場防雷設(shè)施設(shè)置

現(xiàn)代防雷技術(shù)包括防止直接雷擊、防止和抑制雷電電磁脈沖2個(gè)方面，其作用就是令雷擊能量的安全泄放與轉(zhuǎn)換。單獨(dú)使用一種防雷保護(hù)措施不能有效解決垃圾填埋場遭遇雷擊問題，良好的防護(hù)應(yīng)采取接閃、均壓、搭接、分流、屏蔽接地、布線等綜合防雷、電措施，全面防護(hù)雷電通過各種方式對填埋區(qū)、生產(chǎn)設(shè)備及建筑物造成的危害。

平原地區(qū)生活垃圾填埋場防雷系統(tǒng)可由球形雷防護(hù)系統(tǒng)和直擊雷防護(hù)系統(tǒng)2個(gè)部分組成。球形雷防護(hù)系統(tǒng)可在場區(qū)周邊設(shè)置防護(hù)網(wǎng)；直擊雷防護(hù)系統(tǒng)在填埋區(qū)內(nèi)可考慮固定避雷針及與之相連的均壓等電位地網(wǎng)、移動式避雷針2個(gè)部分構(gòu)成。

3.1 球形雷防護(hù)系統(tǒng)

為防止球形雷的侵入，可考慮在填埋場周界安裝金屬隔離網(wǎng)，金屬隔離網(wǎng)應(yīng)高出地面2 m。金屬隔離網(wǎng)網(wǎng)格最小直徑應(yīng)不大于8 cm，每隔10 m用直徑50 mm鍍鋅鋼管垂直固定，鍍鋅鋼管地上部分2 m，埋入地下部分1 m。地上部分與金屬隔離網(wǎng)焊接，形成閉合環(huán)繞的垃圾填埋場周界的金屬隔離網(wǎng)，達(dá)到防治球形雷侵入的目的。其作用主要是對球形雷進(jìn)行攔截防止其進(jìn)入場內(nèi)造成危害，當(dāng)然為增加金屬隔離高度和不影響場內(nèi)總體布局，金屬隔離也可固定在填埋場圍墻上。

3.2 直擊雷防護(hù)系統(tǒng)

3.2.1 固定避雷針及均壓地網(wǎng)

平原地區(qū)填埋區(qū)填埋氣豎管可選擇固定避雷針保護(hù)填埋氣體因雷擊燃燒爆炸。

垃圾填埋場填埋區(qū)面積較大，并且垃圾填埋場下鋪設(shè)防滲透層，防止垃圾滲瀝液滲入地下污染環(huán)境，填埋場運(yùn)行期間防滲透層應(yīng)保護(hù)完好，不得滲漏，應(yīng)重點(diǎn)保護(hù)。宜選用固定避雷針保護(hù)沼氣豎管，防止沼氣因遭雷擊而燃燒爆炸。檢測資料顯示填埋氣豎管附近距管口5 m處甲烷氣濃度（體積比）近于零，可考慮距每個(gè)沼氣豎管3 m處安裝固定避雷針，并以沼氣豎管管口為圓心，根據(jù)所需保護(hù)范圍半徑計(jì)算避雷針的高度和引下線抗沖擊電阻的阻值。

由于避雷針需要安裝在垃圾堆體中，并且不能破壞防滲透層，宜采用垂砣式底座，底座可由鋼筋水泥制成半圓球體（或四方體），以防止避雷針穿透防滲層，并使避雷針在垃圾堆體中保持垂直穩(wěn)定狀態(tài)?？紤]到隨著垃圾填埋作業(yè)的不斷進(jìn)行，垃圾堆體不斷升高，可選用能延伸的避雷針端口，在堆體部分不改變的情況下，每次延伸2 m，直至垃圾填埋封場。為防止填埋氣體在獨(dú)立避雷針周圍區(qū)域泄露，在避雷針底座直徑1 m的范圍內(nèi)宜采用凈土壓實(shí)處理，根據(jù)需要選擇適用的不銹鋼板材做防護(hù)。

接地系統(tǒng)是整體雷電防護(hù)體系中最重要的組成部分，在垃圾填埋場區(qū)內(nèi)鋪設(shè)等電位連接網(wǎng)，考慮到垃圾填埋場面積較大，根據(jù)需要可考慮垃圾填埋場以每大約30 m見方為一個(gè)單元格，在鋪設(shè)初期，考慮垃圾填埋作業(yè)中垃圾壓實(shí)機(jī)對接地網(wǎng)的影響，除將各個(gè)節(jié)點(diǎn)焊接牢固外，網(wǎng)的連接宜采用機(jī)械鉆孔加銅螺栓固定的連接方式，并在每個(gè)連接點(diǎn)宜用多股銅線進(jìn)行縱向或橫向跨接作為緩沖，這樣即使焊點(diǎn)松動也可以保證等電位連接網(wǎng)的完整。填埋氣收集排放管（或石籠）附近配置固定式弗蘭克林避雷針，固定式避雷針與等電位連接網(wǎng)相連接，意在場內(nèi)遇雷擊時(shí)通過避雷針泄流等電位網(wǎng)以保證填埋氣排放管不被引燃引爆，同時(shí)保護(hù)場內(nèi)作業(yè)人員及設(shè)備安全。各個(gè)避雷針應(yīng)接到等電位連接帶上。由于等電位連接網(wǎng)需埋在垃圾堆內(nèi)，而垃圾滲瀝液有強(qiáng)腐蝕性，故銅線應(yīng)噴涂導(dǎo)電防腐涂料。施工后要及時(shí)夯實(shí)回填，不應(yīng)影響填埋生產(chǎn)作業(yè)。

3.2.2 移動式避雷針

垃圾填埋場需要全天候作業(yè)，遇雷雨天氣工作人員及機(jī)械設(shè)備的安全成為棘手問題。為保證填埋作業(yè)現(xiàn)場作業(yè)面內(nèi)設(shè)備、人員的安全，應(yīng)配置移動式避雷針，便于在填埋作業(yè)面內(nèi)自由移動，避雷針高度應(yīng)高于15 m，引下線抗沖擊電阻小于10Ω。根據(jù)垃圾填埋場內(nèi)各個(gè)填埋單元的面積計(jì)算，如果使用單根避雷針保護(hù)，針高應(yīng)為20 m?？紤]填埋作業(yè)不可能完全固定在一個(gè)填埋單元內(nèi)，故宜采用多根移動式避雷針以擴(kuò)大地面保護(hù)范圍。移動式避雷針宜采用液壓聯(lián)動裝置升高，底座采用可牽引拖車，要求拖車有一定的重量，保證避雷針豎起時(shí)的抗風(fēng)穩(wěn)定性，另外由于垃圾堆體相對松軟，拖車輪胎應(yīng)采用多組寬胎，并設(shè)置腳支撐架。移動避雷針可通過與固定避雷針的聯(lián)接實(shí)現(xiàn)臨時(shí)接地，移動式避雷針升起后宜采用多股銅線與就近的預(yù)留接地端子或固定避雷針可靠連接，并加絕緣護(hù)套處理。

4 問題與建議

由于垃圾填埋場填埋區(qū)內(nèi)填埋氣體排放管縱橫交錯(cuò)，導(dǎo)電性能良好，在雷雨天氣時(shí)，雷電災(zāi)害極易發(fā)生。對于繁多復(fù)雜的地理環(huán)境、現(xiàn)場情況，采取何種防雷設(shè)施，是今后垃圾填埋場長期研究試驗(yàn)的課題。氣象觀測是了解垃圾填埋場小氣候的基礎(chǔ)工作，建立一套行之有效的觀測規(guī)范對今后進(jìn)一步建立和完善生活垃圾填埋場有效預(yù)防和避免雷電災(zāi)害的工作不可或缺。

在垃圾填埋場可考慮設(shè)立一個(gè)大氣電場儀，監(jiān)測15 km范圍內(nèi)的大氣電場的變化，可以提供20～30 min的預(yù)警時(shí)間，提示在危險(xiǎn)地帶作業(yè)的人員緊急撤離至安全地帶或啟動防雷裝置，達(dá)到最有效的避雷，預(yù)防事故的發(fā)生。