江 濤 俞軍華 鄭 磊 楊 栩

桐廬縣氣象局 浙江 桐廬 311500

引言

桐廬縣地處浙江西北部，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，為“八山半水分半田”的低山丘陵區(qū)，天氣復(fù)雜多變，氣象災(zāi)害頻繁，特別是近年來(lái)，因全球氣候變暖趨勢(shì)的作用和梅汛期雨量、雨日的明顯偏少以及夏季高溫的明顯偏強(qiáng)等造成的干旱災(zāi)害日趨嚴(yán)重，為此桐廬縣開(kāi)展人影固定作業(yè)點(diǎn)的建設(shè)，用于合理開(kāi)發(fā)空中云水資源，防御和減輕干旱災(zāi)害。在人影固定作業(yè)點(diǎn)的選址與建造過(guò)程中，防雷安全保護(hù)問(wèn)題不容忽視，因此，我們就需要通過(guò)對(duì)雷電時(shí)空分布分析，并結(jié)合人影固定作業(yè)點(diǎn)選址要求，確定人影固定作業(yè)點(diǎn)的雷電風(fēng)險(xiǎn)，并根據(jù)防雷安全的相關(guān)要求，對(duì)人影固定作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行合理安全的防雷保護(hù)。

一、人影固定作業(yè)點(diǎn)雷電風(fēng)險(xiǎn)

(一)桐廬縣云系特點(diǎn)分析。人工影響天氣的對(duì)象主要是中小尺度天氣系統(tǒng)及其伴隨的云，而中、小尺度的云降水主要以積云降水為主。桐廬縣地處浙西北，除臺(tái)風(fēng)影響外，影響桐廬的積云性對(duì)流云系最多為西北向東南移向(見(jiàn)圖一)。由圖一可以看出，桐廬縣積云性對(duì)流云團(tuán)的主要移動(dòng)路徑與富春江、分水江流域相吻合，根據(jù)桐廬縣地域分布呈東西長(zhǎng)，南北窄的特點(diǎn)，為了使人工增雨作業(yè)的效益最大化，人影固定作業(yè)點(diǎn)應(yīng)建設(shè)在受富春江、分水江流域的上游區(qū)域。

圖一 桐廬縣積云性對(duì)流云團(tuán)的主要移動(dòng)路徑

(二)桐廬縣雷電時(shí)空分布分析。人影固定作業(yè)點(diǎn)遭受雷擊的可能性與年雷擊地閃密度有直接的關(guān)系，我們需要選取低地閃密度區(qū)域作為理想的建造地址。我們統(tǒng)計(jì)近五年閃電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并通過(guò)ADTD軟件進(jìn)行分析，研究桐廬縣雷電時(shí)空分布的規(guī)律性，繪制出桐廬縣近五年的地閃次數(shù)空間分布圖(見(jiàn)圖二)。

圖二 2013年—2017年桐廬縣地閃次數(shù)空間分布圖

從近五年桐廬縣地閃次數(shù)空間分布圖可以看出，雷電活動(dòng)區(qū)域主要集中在江邊流域，而人影固定作業(yè)點(diǎn)建造地址也在此區(qū)域的上游方向，遭受雷擊的風(fēng)險(xiǎn)性比較大，屬于高雷電風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域，需進(jìn)行重點(diǎn)雷電防護(hù)。

二、人影固定作業(yè)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)概況

我們對(duì)桐廬縣人影固定作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，發(fā)現(xiàn)作業(yè)點(diǎn)包括炮庫(kù)、彈藥庫(kù)、值班室、射擊平臺(tái)四部分組成(見(jiàn)圖三)，占地面積為150 m2，其中房屋占地60 m2，包括炮庫(kù)30 m2，火箭庫(kù)15 m2，彈藥庫(kù)10 m2，值班室20 m2，彈藥庫(kù)與值班室分別建在炮庫(kù)的兩側(cè)，射擊平臺(tái)面積10 m2。所有建筑物高度均為3 m。

圖三 人工增雨防雹炮站平面示意圖

三、人影固定作業(yè)點(diǎn)防雷技術(shù)措施

桐廬縣雷暴日為43.3天，屬于高雷區(qū)，炮庫(kù)、彈庫(kù)和值班室建筑物長(zhǎng)、寬、高分別為10 m、6 m、3 m，根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057－2010，建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)：

N＝k NgAe＝0.02

N——建筑物預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)(次/a)：

K——校正系數(shù)，人影固定作業(yè)點(diǎn)位于曠野孤立處，取2；

Ng——建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度[次/(k m2·a)]；

Ae——與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積(k m2)。

根據(jù)計(jì)算，建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為0.02次/a，遠(yuǎn)未達(dá)到第三類建筑物0.05次/a的標(biāo)準(zhǔn)，即該建筑不屬于第三防雷建筑物。但是考慮到人影固定作業(yè)點(diǎn)的高雷電風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，作業(yè)時(shí)間又集中在強(qiáng)對(duì)流等災(zāi)害天氣發(fā)生期間，出于對(duì)固定作業(yè)點(diǎn)和作業(yè)人員安全的考慮，應(yīng)將建筑物設(shè)計(jì)為第二類防雷建筑物。

(一)防直擊雷措施。建筑物接閃帶采用Ф12的鍍鋅圓鋼，沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè)，并應(yīng)在整個(gè)屋面組成不大于10 m×10 m或12 m×8 m的網(wǎng)格；引下線采用Ф12的鍍鋅圓鋼，不應(yīng)少于兩根，并應(yīng)沿建筑物四周均勻或?qū)ΨQ布置。接地體利用建筑物基礎(chǔ)鋼筋，整體貫通并與引下線和接閃帶相連?？紤]到值班房有電子設(shè)備，建筑物接地電阻應(yīng)不大于1Ω。

發(fā)射平臺(tái)在人影作業(yè)時(shí)將會(huì)放置炮架，也會(huì)有人員在該區(qū)域進(jìn)行操作實(shí)施，所以發(fā)射平臺(tái)防直擊雷保護(hù)非常重要，在發(fā)射平臺(tái)底角兩側(cè)設(shè)置設(shè)置獨(dú)立避雷針，高度不應(yīng)小于6 m，獨(dú)立避雷針接地電阻不應(yīng)大于30Ω。發(fā)射平臺(tái)接地裝置應(yīng)采用均壓處理，采用40×4扁鋼，形成5 m×5 m網(wǎng)格。

(二)防閃電電涌侵入。建筑物內(nèi)部供電系統(tǒng)需采取防閃電電涌侵入措施，進(jìn)戶電源線應(yīng)采取埋地引入方式，并全程套金屬管，金屬管兩端接地；在戶內(nèi)電源總箱安裝第一級(jí)電源電涌保護(hù)器(In≥50k A，Up≤2.5k V)，值班室配電箱安裝第二級(jí)電源電涌保護(hù)器(In≥20k A，Up≤1.5k V)。

發(fā)射炮架發(fā)射炮彈時(shí)優(yōu)先考慮無(wú)線發(fā)射模式，但是也應(yīng)考慮有線連接發(fā)射時(shí)發(fā)射器的防閃電電涌侵入問(wèn)題，這里發(fā)射連接線應(yīng)采用外帶包裹金屬屏蔽線的電纜，并將發(fā)射器終端和發(fā)射架兩端臨時(shí)接地。

(三)等電位連接。建筑物配電總箱處應(yīng)設(shè)置總等電位MEB，采用40×4扁鋼，配電總箱內(nèi)所有電氣設(shè)備與總等電位相連；值班室內(nèi)電子設(shè)備放置處應(yīng)設(shè)置電子設(shè)備等電位端子LEB，采用25×4扁鋼，所有電子設(shè)備應(yīng)與等電位端子相連；建筑物內(nèi)安裝的第一級(jí)、第二級(jí)電源保護(hù)器都應(yīng)與等電位端子相連，電子設(shè)備接地電阻不應(yīng)大于1Ω。

(四)人影發(fā)射架防雷。由于人影作業(yè)時(shí)間大多集中在強(qiáng)對(duì)流等災(zāi)害天氣發(fā)生期間，我們必須要考慮人影發(fā)射期間人影發(fā)射架和人員的安全。首先，在發(fā)射平臺(tái)兩側(cè)底角設(shè)置獨(dú)立避雷針，保護(hù)直擊雷的安全；其次，發(fā)射平臺(tái)發(fā)射區(qū)域設(shè)置等電位接地端子，用于發(fā)射架臨時(shí)接地夾在發(fā)射前與等電位接地端子相連；最后，發(fā)射連接線應(yīng)采用外帶包裹金屬屏蔽線的電纜，并將發(fā)射器終端和發(fā)射架兩端臨時(shí)接地。

四、防雷安全管理

在人影固定作業(yè)點(diǎn)建立和完善防雷安全管理制度，落實(shí)防雷安全責(zé)任制，在每次影響明顯的雷暴過(guò)程后對(duì)人影固定作業(yè)點(diǎn)的防雷裝置進(jìn)行維護(hù)檢查，重點(diǎn)檢查電涌保護(hù)器、屋面防雷裝置是否完好；定期開(kāi)展防雷裝置定期檢測(cè)，落實(shí)防雷隱患整改措施，建立健全防雷安全檔案(包括防雷安全制度，防雷圖紙、檢測(cè)報(bào)告等技術(shù)資料，防雷裝置檢查維護(hù)記錄、防雷隱患及其整改情況，雷災(zāi)記錄，防雷安全培訓(xùn)記錄等)。

五、總結(jié)

(一)通過(guò)對(duì)桐廬縣云系特點(diǎn)的分析，確定人影固定作業(yè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在分水江、富春江流域的上游區(qū)域，而根據(jù)近5年的雷電資料分析，分水江、富春江流域?yàn)槔纂娒芗甙l(fā)區(qū)域，是高雷電風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域，為此我們應(yīng)該對(duì)人影固定作業(yè)點(diǎn)提高雷電防護(hù)等級(jí)，保障人影固定作業(yè)點(diǎn)防雷安全。

(二)根據(jù)人影固定作業(yè)點(diǎn)年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)的計(jì)算，建筑物遠(yuǎn)未達(dá)到第三類防雷建筑物等級(jí)，但是由于人影固定作業(yè)點(diǎn)設(shè)置在雷電密集高發(fā)區(qū)域，并且考慮到人影作業(yè)時(shí)間大多集中在強(qiáng)對(duì)流等災(zāi)害天氣發(fā)生期間，所以我們并不能直接參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是要考慮到人影作業(yè)雷擊的可能性和危險(xiǎn)性，將建筑物防雷等級(jí)設(shè)置為第二類防雷建筑物。

(三)在人影固定作業(yè)點(diǎn)做好防雷技術(shù)性措施的同時(shí)，我們也應(yīng)該加強(qiáng)人影固定作業(yè)點(diǎn)的防雷安全管理，建立和完善防雷安全管理制度，落實(shí)防雷安全責(zé)任制，定期對(duì)開(kāi)展防雷安全檢測(cè)和防雷裝置設(shè)施維護(hù)，做到防雷技術(shù)性措施、防雷安全管理雙管齊下，最大限度保障人影固定作業(yè)點(diǎn)防雷安全。