劉嘉欣?任菲瑩?樊嘉璐?劉洋

摘 要：隨著我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)步伐的不斷加快，設(shè)施農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域占據(jù)著越來越重要的地位，是我國農(nóng)業(yè)未來發(fā)展的主流趨勢。在我國設(shè)施農(nóng)業(yè)開展全面建設(shè)的過程中，雷電災(zāi)害是影響設(shè)施農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主要因素?；诖?，對設(shè)施農(nóng)業(yè)雷電災(zāi)害的產(chǎn)生與防雷對策進行深入研究，結(jié)合設(shè)施農(nóng)業(yè)雷電災(zāi)害的類型和成因分析，有針對性地提出雷電災(zāi)害的防御策略，為促進我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，提高設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)水平提供參考。

關(guān)鍵詞：設(shè)施農(nóng)業(yè)；雷電災(zāi)害；類型和成因

中圖分類號：S429 文獻標(biāo)志碼：B文章編號：2095–3305（2024）01–0-03

設(shè)施農(nóng)業(yè)指的是通過應(yīng)用現(xiàn)代科技和工程技術(shù)，結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點和需求，以提高農(nóng)作物和畜禽養(yǎng)殖的生產(chǎn)效率為目標(biāo)的一種農(nóng)業(yè)經(jīng)營模式。它以建筑設(shè)施、環(huán)境控制、自動化設(shè)備和先進管理技術(shù)為支撐，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與現(xiàn)代工業(yè)化緊密結(jié)合，通過優(yōu)化資源配置，提高土地利用率，減少對自然環(huán)境的依賴，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

在設(shè)施農(nóng)業(yè)中，建筑設(shè)施是核心要素之一。溫室大棚、日光溫室、魚塘等不同類型的建筑設(shè)施為種植作物和養(yǎng)殖動物提供了理想的生長環(huán)境。這些設(shè)施的設(shè)計充分考慮了光照、溫度、濕度、通風(fēng)等因素，最大限度地滿足農(nóng)作物和畜禽的需求并促進其生長發(fā)育。同時，自動化設(shè)備的應(yīng)用也是設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分。自動播種機、自動灌溉設(shè)備、自動施肥機器人等先進設(shè)備的使用，大大提高了生產(chǎn)效率和勞動力利用率。通過計算機控制和智能化技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)各項操作自動化和遠(yuǎn)程監(jiān)控，不僅減輕了農(nóng)民的勞動強度，還提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益[1]。

設(shè)施農(nóng)業(yè)還依靠先進的管理技術(shù)實現(xiàn)高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)?？茖W(xué)、合理的種植結(jié)構(gòu)設(shè)計、精細(xì)化的管理模式和信息化管理系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠提高生產(chǎn)計劃的準(zhǔn)確性和決策的科學(xué)性。通過數(shù)據(jù)分析和決策支持系統(tǒng)的建立，農(nóng)民可以及時獲取生產(chǎn)過程中的各項指標(biāo)和信息，以便做出合理的調(diào)整和決策，進一步提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。

1 雷電災(zāi)害對設(shè)施農(nóng)業(yè)的影響

雷電災(zāi)害給設(shè)施農(nóng)業(yè)帶來的巨大影響是不可忽視的，這種自然災(zāi)害不僅給農(nóng)作物的生長和產(chǎn)量帶來了巨大的損失，還對農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的穩(wěn)定性和安全性造成了威脅。第一，雷電災(zāi)害會嚴(yán)重破壞設(shè)施農(nóng)業(yè)中的溫室和大棚等建筑物。農(nóng)業(yè)設(shè)施建設(shè)需要投入大量的人力、物力和財力，并承擔(dān)著促進農(nóng)作物生長的任務(wù)。然而，雷電災(zāi)害可能會引起火災(zāi)，損毀溫室和大棚，不僅會增加農(nóng)民的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，還會延誤農(nóng)作物的生產(chǎn)周期，對糧食供應(yīng)和農(nóng)產(chǎn)品市場穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。第二，雷電災(zāi)害對設(shè)施農(nóng)業(yè)中的電力供應(yīng)和自動化農(nóng)業(yè)設(shè)備造成巨大的威脅?，F(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)依賴于穩(wěn)定的電力供應(yīng)來維持灌溉系統(tǒng)、溫度調(diào)控、照明和其他關(guān)鍵功能的運行。然而，雷電災(zāi)害可能導(dǎo)致電力線路損壞和設(shè)備故障，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)無法正常進行。在雷電頻發(fā)區(qū)域，農(nóng)民需要采取額外的防雷措施來保護農(nóng)業(yè)設(shè)備和電力設(shè)施，這增加了他們的工作負(fù)擔(dān)和經(jīng)濟成本[2]。

2 設(shè)施農(nóng)業(yè)雷電災(zāi)害的類型

2.1 直擊雷電

直擊雷電是指當(dāng)雷云中的電荷達(dá)到一定值時，在空氣中形成閃電通道，并直接擊中建筑物、構(gòu)筑物等可以導(dǎo)電的材料，最終將電荷引入地面。直擊雷電對農(nóng)業(yè)設(shè)施造成嚴(yán)重影響。根據(jù)布置要求將農(nóng)業(yè)設(shè)施分為戶內(nèi)和戶外兩種類型，無論是哪種設(shè)施，都對過電壓和過電流具有極高的敏感性。當(dāng)設(shè)施突然受到高電壓的影響，超過其自身的耐壓等級時，會發(fā)生電磁擾動，進而干擾設(shè)施的正常運行。當(dāng)直擊雷電擊中設(shè)施農(nóng)業(yè)設(shè)備以后，所產(chǎn)生的電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械效應(yīng)會釋放出大量的能量，導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)，進而影響設(shè)備的正常運行，嚴(yán)重情況下可能造成人員傷亡。

2.2 雷電電磁脈沖

雷電電磁脈沖（LEMP）在21世紀(jì)被視為對弱電控制系統(tǒng)和線路的一種嚴(yán)重威脅。隨著科技的不斷進步，弱電控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于各種設(shè)施，包括農(nóng)業(yè)設(shè)施。然而，這些系統(tǒng)的脆弱性使它們?nèi)菀资艿嚼纂婋姶琶}沖的侵害。

當(dāng)雷電天氣發(fā)生時，大氣中的電荷放電會在極短的時間內(nèi)產(chǎn)生高電流，導(dǎo)致周圍空間出現(xiàn)高頻率且變化不定的電磁場。這種急劇變化的電磁場具有強大的能量，會對附近的電氣和電子設(shè)備產(chǎn)生顯著的影響。金屬導(dǎo)體材料，如電線和電纜，在這種電磁場中會感應(yīng)到電動勢的變化。若供電系統(tǒng)的線路形成閉合環(huán)路，或存在通路不暢、接觸不良等問題，這些感應(yīng)電動勢就可能在線路中產(chǎn)生過高的電壓和電流。在這種情況下，很容易發(fā)生擊穿放電的現(xiàn)象，即電氣設(shè)備的絕緣材料被破壞，導(dǎo)致電流直接通過設(shè)備，從而造成設(shè)備損壞甚至引發(fā)火災(zāi)。農(nóng)業(yè)設(shè)施，尤其是那些依賴弱電控制系統(tǒng)的設(shè)施，特別容易受到雷電電磁脈沖的影響。當(dāng)雷擊農(nóng)業(yè)設(shè)施或附近的導(dǎo)電物時，高電流會通過電源線路進入配電裝置。由于農(nóng)業(yè)設(shè)施的電源線路和電氣設(shè)備往往沒有設(shè)計承受如此高的電流的裝置，因此它們會受到嚴(yán)重?fù)p壞。這種損壞不僅會導(dǎo)致設(shè)施的正常運行中斷，還可能造成長時間的停產(chǎn)和重大的經(jīng)濟損失。

2.3 閃電感應(yīng)

一方面，靜電感應(yīng)是指在雷雨天氣中，雷云下方的地面和建筑物會因為靜電感應(yīng)產(chǎn)生與雷云相反的電荷，也被稱為閃電靜電感應(yīng)[3]。當(dāng)雷電發(fā)生和發(fā)展時，周圍的電荷場會受到影響，導(dǎo)致金屬物體上積聚感應(yīng)電荷，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。靜電感應(yīng)會在農(nóng)業(yè)設(shè)施的外部結(jié)構(gòu)管線和設(shè)備外殼上產(chǎn)生相反的電荷。當(dāng)雷電發(fā)生時，通過云地放電通道，這些電荷在較短時間內(nèi)會被釋放掉。但由于大地電阻比周圍農(nóng)業(yè)設(shè)施和設(shè)備的電阻高，感應(yīng)電荷無法在短時間內(nèi)釋放到大地上，因此會在管線和設(shè)備之間發(fā)生放電，對設(shè)施內(nèi)的農(nóng)業(yè)高靈敏度設(shè)備和弱電控制線路造成嚴(yán)重?fù)p壞。

另一方面，電磁感應(yīng)是雷電放電時在周圍產(chǎn)生較大電磁場，使金屬構(gòu)件上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成電生磁和磁生電的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。高頻變化的電磁場會影響設(shè)施農(nóng)業(yè)中的電磁控制設(shè)備，如電磁閥和磁控開關(guān)，導(dǎo)致這些設(shè)備無法正常啟動或受損。

3 造成設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)生雷電災(zāi)害的成因

3.1 缺乏防雷知識，防雷意識薄弱

農(nóng)民防雷意識的薄弱和缺乏防雷知識，會給設(shè)施農(nóng)業(yè)帶來雷電災(zāi)害的風(fēng)險。第一，農(nóng)民對雷電的認(rèn)識不足，對雷電的形成原理和危害的了解不夠深入，會忽視雷電對農(nóng)作物和設(shè)施的潛在危害，從而無法采取及時有效的防護措施。第二，農(nóng)民缺乏防雷知識，無法正確判斷雷電天氣的跡象和預(yù)警信號，可能會天空中的烏云密布、大風(fēng)驟起和電閃雷鳴等明顯的預(yù)警信號，進而錯過及時撤離或采取其他必要的防護措施的機會。這不僅會給設(shè)施農(nóng)業(yè)帶來直接的損失，還有可能危及農(nóng)民的生命安全。此外，農(nóng)民無法正確使用防雷設(shè)備和器材，無法正確安裝避雷針或接地裝置，對維護和檢修設(shè)備不夠了解。這樣即使安裝了防雷設(shè)備，也無法發(fā)揮其應(yīng)有的作用[4]。

3.2 雷電預(yù)警體系響應(yīng)不及時

雷電預(yù)警體系響應(yīng)不及時是設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)生雷電災(zāi)害的一個重要因素。第一，雷電是一種突發(fā)性天氣現(xiàn)象，其發(fā)展和演變速度極快。若雷電預(yù)警體系不能及時捕捉到雷電的跡象并發(fā)出預(yù)警，農(nóng)民將無法在雷電來臨前采取相應(yīng)的防護措施，從而導(dǎo)致設(shè)施農(nóng)業(yè)受到嚴(yán)重破壞。第二，雷電災(zāi)害常常伴隨著強風(fēng)、暴雨等惡劣天氣條件。這些惡劣天氣會給設(shè)施農(nóng)業(yè)帶來巨大的損失，如破壞溫室大棚、沖刷土壤、倒伏作物等。若雷電預(yù)警體系響應(yīng)不及時，農(nóng)民無法提前獲取天氣信息，無法采取緊急措施保護設(shè)施農(nóng)業(yè)的設(shè)備和農(nóng)作物，從而使災(zāi)害的影響進一步擴大。

3.3 雷電防護裝置和技術(shù)相對落后

雷電釋放的強大能量對人類社會，尤其是農(nóng)業(yè)設(shè)施，構(gòu)成了不容忽視的威脅。雷電的產(chǎn)生伴隨著電荷的急劇分離和中和，在這一過程中所釋放的能量具有極強的破壞力。對于農(nóng)業(yè)設(shè)施而言，這種能量的釋放可能造成嚴(yán)重的后果，包括設(shè)施直接被物理損壞或引發(fā)火災(zāi)，以及農(nóng)作物和牲畜被傷害甚至死亡。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更高效和可控，也帶來了新的問題，如何有效地抵御雷電災(zāi)害。若雷電防護裝置和技術(shù)落后，意味著設(shè)施農(nóng)業(yè)在面對雷擊時缺乏充分的保護。在這種情況下，設(shè)施農(nóng)業(yè)更容易受到雷電的影響，因為現(xiàn)有的防護措施無法有效吸收或分散雷電的能量。缺乏有效的防護裝置和技術(shù)還意味著設(shè)施農(nóng)業(yè)無法及時檢測到雷電活動。在現(xiàn)代防雷技術(shù)中，雷電監(jiān)測系統(tǒng)可以實時監(jiān)測雷電活動，并在雷電即將擊中目標(biāo)前發(fā)出警告。然而，若設(shè)施農(nóng)業(yè)沒有配備這樣的系統(tǒng)，就無法提前獲知雷電的威脅，也無法及時采取必要的措施來降低雷擊風(fēng)險。此外，雷電防護裝置和技術(shù)的落后還反映在設(shè)施農(nóng)業(yè)工作者應(yīng)對雷電災(zāi)害的知識和技能不足上。防雷不僅僅是一項技術(shù)工作，還需要人們的積極參與和正確應(yīng)對。若設(shè)施農(nóng)業(yè)工作者沒有接受過相關(guān)的專業(yè)培訓(xùn)，他們在遭受雷擊時就可能無法進行正確的處理，如及時疏散人員、保護農(nóng)作物和設(shè)備等，會增加人員傷亡和經(jīng)濟損失的風(fēng)險。

4 設(shè)施農(nóng)業(yè)防御雷電災(zāi)害的策略

4.1 加強防雷知識宣傳，增強農(nóng)民防雷意識

設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展要想有效規(guī)避雷電災(zāi)害就需要不斷加強防雷知識宣傳工作，增強農(nóng)民和設(shè)施農(nóng)業(yè)工作者的防雷意識，提高他們應(yīng)對雷擊災(zāi)害的能力和避免災(zāi)害的發(fā)生。第一，必須充分重視設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展中的防雷措施的重要性。針對農(nóng)民和設(shè)施農(nóng)業(yè)工作人員，政府和相關(guān)部門可以組織專門的培訓(xùn)和教育活動，向他們傳授防雷知識和技能。這些培訓(xùn)包括雷電基本知識、防雷設(shè)備的使用方法和注意事項等內(nèi)容，使他們更好地理解和應(yīng)對雷電災(zāi)害[5]。第二，建立健全設(shè)施農(nóng)業(yè)防雷的制度和規(guī)范至關(guān)重要。相關(guān)部門可以制定和完善設(shè)施農(nóng)業(yè)防雷的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，確保農(nóng)業(yè)設(shè)施的防雷設(shè)備符合安全要求，并進行定期檢查和維護。

4.2 構(gòu)建科學(xué)完善的防雷體系和預(yù)警機制

要提高農(nóng)業(yè)設(shè)施的抵御雷電災(zāi)害能力，設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)需要構(gòu)建科學(xué)完善的防雷工作體系和防雷預(yù)警機制，這不僅需要政府部門和專業(yè)機構(gòu)的支持，還需要農(nóng)民積極參與和科研人員的技術(shù)支持。第一，科學(xué)完善的防雷工作體系是提高農(nóng)業(yè)抵御雷電災(zāi)害能力的關(guān)鍵。這一體系應(yīng)包括雷電監(jiān)測、預(yù)警、應(yīng)急處置等環(huán)節(jié)。通過合理布設(shè)雷電監(jiān)測設(shè)備，及時掌握雷電頻率和分布規(guī)律，有助于提前預(yù)警和采取相應(yīng)的防護措施。第二，在預(yù)警方面，可以利用現(xiàn)代化技術(shù)手段，如氣象衛(wèi)星、雷達(dá)系統(tǒng)等，提供準(zhǔn)確的氣象信息和雷電預(yù)警提示，幫助農(nóng)民做出應(yīng)對決策。政府部門和專業(yè)機構(gòu)應(yīng)與農(nóng)民建立緊密的溝通與合作關(guān)系，定期組織培訓(xùn)和宣傳活動，提高農(nóng)民對雷電災(zāi)害的認(rèn)知和應(yīng)對能力。同時，建立健全的信息發(fā)布與傳遞機制，確保預(yù)警信息能夠及時、準(zhǔn)確地傳達(dá)給農(nóng)民，使他們能夠及時采取相應(yīng)的防護措施。

4.3 提高設(shè)施農(nóng)業(yè)雷電災(zāi)害防御基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)水平

4.3.1 直擊雷防護策略

在設(shè)施農(nóng)業(yè)中，建立高效的避雷系統(tǒng)是抵御直擊雷的首要任務(wù)。這可通過在溫室或大棚頂部安裝避雷針，將雷電引導(dǎo)到地下進行安全釋放。避雷系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)考慮農(nóng)業(yè)設(shè)施的特殊需求，充分結(jié)合設(shè)施農(nóng)業(yè)的特點和結(jié)構(gòu)，確保其可靠性和穩(wěn)定性。通常情況下，設(shè)施農(nóng)業(yè)抵御直擊雷的防護技術(shù)主要應(yīng)用接閃器、引下線、接地裝置等，在設(shè)計和施工防雷裝置時，必須考慮接觸電壓和跨步電壓的保護，以確保工作人員的生命安全。為預(yù)防接觸電壓的危險，需要在大棚鋼柱或鋼架自然引下線周圍設(shè)置明顯的警示標(biāo)志，并在適當(dāng)?shù)奈恢貌扇〗^緣措施，以防人員碰觸。為預(yù)防跨步電壓的危險，在防雷裝置附近設(shè)置明顯的警示標(biāo)志，提示人們在雷雨天氣時不要靠近，并提醒他們縮小步間距等注意事項。同時，應(yīng)增加接地裝置的埋設(shè)深度，縮小接地裝置的間距，降低接地電阻值。通過這些措施可以有效預(yù)防接觸電壓和跨步電壓帶來的安全風(fēng)險。

4.3.2 閃電電涌防護策略

為了解決設(shè)施農(nóng)業(yè)大棚在雷電季節(jié)面臨的閃電電涌問題，應(yīng)采取措施包括安裝高壓避雷器和電涌保護器。這些措施能夠有效地將雷電流導(dǎo)向地下，減少對電源設(shè)備的破壞，并確保設(shè)備在雷電高發(fā)季節(jié)的正常運行。這些設(shè)備的主要功能是將雷電流引導(dǎo)到地下，確保其安全釋放。在室內(nèi)電源線路上安裝電涌保護器也是必要的。電涌保護器的作用是迅速將電涌過流引導(dǎo)到地下，從而保護設(shè)備免受雷電沖擊。不同于高壓避雷器，電涌保護器的主要功能是屏蔽雷電流，防止其進入設(shè)備內(nèi)部。因此，在選擇電涌保護器時，需要考慮其泄放能力和設(shè)備的耐壓能力。根據(jù)多級釋放的原理，可以分級屏蔽雷電流，確保設(shè)備在雷電高發(fā)季節(jié)能夠正常運行。

4.3.3 綜合布線防護策略

設(shè)施農(nóng)業(yè)在抵御雷電災(zāi)害的過程中可以采用綜合布線的防護策略，以提高農(nóng)業(yè)設(shè)施的雷電防護能力。第一，設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)需要合理規(guī)劃布局，應(yīng)根據(jù)地形、氣候和農(nóng)作物類型等因素，合理規(guī)劃設(shè)施的布局。將農(nóng)田、大棚、倉庫等設(shè)施分散布置，避免集中在一個區(qū)域，以降低雷擊風(fēng)險。第二，構(gòu)建科學(xué)完善的接地系統(tǒng)電路，設(shè)施農(nóng)業(yè)區(qū)域的設(shè)備、管道等都應(yīng)建立良好的接地系統(tǒng)。通過將設(shè)備與大地連接，及時將雷電的電荷導(dǎo)入地下，減輕雷擊的影響，并保護設(shè)施內(nèi)的農(nóng)作物和人員安全。此外，設(shè)施農(nóng)業(yè)還要規(guī)劃布線的引導(dǎo)雷電路徑設(shè)施農(nóng)業(yè)區(qū)域的建筑物、大棚等應(yīng)設(shè)計合理的屋頂和墻體結(jié)構(gòu)，以引導(dǎo)雷電流經(jīng)過安全路徑。例如，在大棚頂部設(shè)置金屬導(dǎo)線網(wǎng)，將雷電流引導(dǎo)到地下，減少對農(nóng)作物的傷害。同時，還要做好線路的定期檢查維護工作，檢查避雷設(shè)施的完好性，保證接地系統(tǒng)的正常運作，并及時修復(fù)或更換受損的部件，以提升設(shè)施農(nóng)業(yè)電氣設(shè)備和線路防雷體系的穩(wěn)定性。

參考文獻

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