摘 要：針對(duì)冷水江市木杉坳村五組雷電災(zāi)害多發(fā)的特點(diǎn)，對(duì)地形地貌、土壤電阻率、地表特征進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘察和分析，調(diào)取湖南省ADTD型閃電監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對(duì)比分析了居住區(qū)、局部最高點(diǎn)和距離較遠(yuǎn)的金竹山鎮(zhèn)，找出各區(qū)域雷電流活動(dòng)特征與下墊面因子的關(guān)聯(lián)。

關(guān)鍵詞：冷水江市；雷電活動(dòng)特征；下墊面因子；地形地貌；農(nóng)村防雷

中圖分類(lèi)號(hào)：P468 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）07–0-03

冷水江市位于湖南中部，資水中游，雪峰山東麓，市境地勢(shì)南北高、中部低，呈不對(duì)稱(chēng)馬鞍形，市內(nèi)海拔400 m以上山峰有123座，其中800 m以上山峰20座。冷水江市局地性氣候特征明顯，從平均降水量看，全市呈現(xiàn)南多北少的特點(diǎn)，三尖鎮(zhèn)為1 434 mm，礦山鄉(xiāng)的馬頸坳為1 109.3 mm，兩地相差324.7 mm。木杉坳村五組位于冷水江中東部地區(qū)，該地具有較為典型的西北迎風(fēng)坡地形特征，屬于冷水江市局部氣候的“過(guò)渡帶”。該地雷電活動(dòng)頻繁、雷電災(zāi)害多發(fā)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)，先后發(fā)生雷擊事故50余次，造成人員傷亡5人，經(jīng)濟(jì)損失200余萬(wàn)元。研究木杉坳村五組雷電活動(dòng)特征和雷電防護(hù)措施，對(duì)于掌握冷水江市雷電活動(dòng)特征、做好雷電防護(hù)具有十分重要的作用和意義。

李巖松等[1]分析了西南地區(qū)不同下墊面雷電活動(dòng)特征，0～1 000 m海拔地閃活躍度相對(duì)高于其他海拔段且0～500 m呈逐漸上升趨勢(shì)，在農(nóng)用地或自然植被拼接、稀樹(shù)草原及城市和建筑區(qū)，不同時(shí)間尺度的云地閃均相對(duì)活躍。研究表明，地閃幅值和發(fā)生頻次與土壤電阻率的分布高度相關(guān)[2]。馮鶴等[3]分析了太行山地形與雷電活動(dòng)特征，閃電發(fā)生頻率與高程、坡度、坡向存在一定的相關(guān)性。從地形地貌、土壤電阻率、地表特征3個(gè)下墊面因子，研究木杉坳村五組下墊面因子與雷電活動(dòng)特征之間的關(guān)系，為該地雷電防護(hù)提供參考。

1 下墊面情況

1.1 地形地貌

木杉坳村五組所在主山體大體為東北—西南走向，該地局部最高點(diǎn)海拔493.42 m，居住區(qū)位于山體西北側(cè)，平均海拔為400 m左右，居住區(qū)三面環(huán)山，除東南側(cè)主山體外，2條西北走向的山脊延伸至南興線，呈“八”字形（西北面南興線視角）將居住區(qū)包圍于西北向坡面上。以地勢(shì)平坦的南興線為基準(zhǔn)（相對(duì)海拔0 m，余同），居住區(qū)距南興線約700 m，局部最高點(diǎn)位于居住區(qū)東部，距南興線約1 400 m，居住區(qū)相對(duì)海拔為120 m，平均坡度9.73°，局部最高點(diǎn)相對(duì)海拔為213 m，平均坡度8.65°。從地形地貌情況初步判斷，該地西北迎風(fēng)坡面特征較為明顯，受三面環(huán)山的地形影響，來(lái)向?yàn)槲鞅钡奶鞖庀到y(tǒng)易沿山谷的人員耕作、居住區(qū)抬升，系統(tǒng)得到一定的加強(qiáng)，同時(shí)因居住區(qū)地勢(shì)較高，易發(fā)生雷電災(zāi)害（圖1）。

1.2 土壤電阻率

選取木杉坳村五組周邊9個(gè)點(diǎn)位土壤電阻率測(cè)量數(shù)據(jù)（表1）。從土壤電阻率測(cè)量數(shù)據(jù)可知，木杉坳村五組及周邊土壤電阻率總體呈現(xiàn)南低北高、南部較為均勻、北部上層大于下層的特點(diǎn)；居住區(qū)南側(cè)山脊較居住區(qū)北側(cè)低，同時(shí)，近地表土壤分層特征明顯，局部最高點(diǎn)、南側(cè)山脊、南部居住區(qū)土壤較為均勻，中部居住區(qū)下層土壤電阻率大于上層土壤電阻率，北部居住區(qū)及居住區(qū)北側(cè)、西北側(cè)和南興線上層土壤電阻率大于下層土壤電阻率。盧志紅等[4]指出，地面電阻率較小的區(qū)域被感應(yīng)而積累了大量與雷云相反的異性電荷，易于為雷電流提供低阻抗通路，土壤電阻率有突變的地點(diǎn)易遭受雷擊。從土壤電阻率分布看，居住區(qū)和居住區(qū)南側(cè)山脊附近存在較大的雷擊風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 地表特征

農(nóng)田、菜地主要集中在居住區(qū)南側(cè)和西北側(cè)，居住區(qū)北側(cè)有一條西北走向延伸至南興線附近的溝壑，其余區(qū)域基本為較高樹(shù)木覆蓋。區(qū)域地形突變處（有陡坡）主要有2處：一處是距離居住區(qū)北側(cè)約280 m的沙發(fā)廠（111.534225°E，27.619172°N），該地相對(duì)海拔82 m，陡坡高差約30 m；另一處是北部居住區(qū)（111.53578°E，27.617142°N），該地相對(duì)海拔110 m，陡坡高差約20 m。

2 雷電流活動(dòng)特征

利用湖南省ADTD型閃電監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)，選取北部居住區(qū)（111.53578°E，27.617142°N）、局部最高點(diǎn)（111.543508°E，27.61552°N）、金竹山鎮(zhèn)（距居住區(qū)約4 km，111.490252°E，27.634692°N）3個(gè)地點(diǎn)2014—2023年周邊1 km歷史雷電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)居住區(qū)附近和冷水江市地面風(fēng)向進(jìn)行分析。

2.1 地閃次數(shù)

3個(gè)地點(diǎn)2014—2023年周邊1 km地閃次數(shù)見(jiàn)圖2。

通過(guò)3個(gè)地點(diǎn)的歷史地閃數(shù)據(jù)比較分析可知：2014—2023年，居住區(qū)地閃累計(jì)發(fā)生次數(shù)最多，達(dá)85次，地閃密度為2.71次/km2·年；局部最高點(diǎn)地閃累計(jì)發(fā)生次數(shù)次之，為81次，地閃密度2.58次/km2·年；金竹山鎮(zhèn)地閃累計(jì)發(fā)生次數(shù)最少，為59次，地閃密度1.89次/km2·年。

2.2 雷電流強(qiáng)度

3個(gè)地點(diǎn)2014—2023年周邊1km雷電流強(qiáng)度見(jiàn)表2、表3、表4。從3個(gè)地點(diǎn)的歷史雷電流強(qiáng)度數(shù)據(jù)比較分析可知，局部最高點(diǎn)雷電流強(qiáng)度最大值為393.4 kA，雷電流平均值為41.07 kA；金竹山鎮(zhèn)雷電流強(qiáng)度最大值為99.7 kA，雷電流平均值為31.12 kA；居住區(qū)雷電流強(qiáng)度最大值為86.2 kA，雷電流平均值為37 kA，以上數(shù)據(jù)表明，雷活動(dòng)頻次與雷電流強(qiáng)度關(guān)聯(lián)性不大。

2.3 地面風(fēng)

從冷水江氣象站地面風(fēng)向情況看，偏北（含正北）風(fēng)向?yàn)?0%，西北（含正北、正西）風(fēng)向占比為48%，客觀上能夠反映該地天氣系統(tǒng)主要來(lái)向，與該地地形走向較為吻合（圖3）。

2.4 雷災(zāi)分析

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，在近年的主要雷災(zāi)事故中，北部居住區(qū)附近發(fā)生8起，局部最高點(diǎn)附近發(fā)生8起，居住區(qū)南側(cè)山脊發(fā)生6起，居住區(qū)西側(cè)（111.533878°E，27.6154°N）發(fā)生4起，東南居住區(qū)（111.537211°E，27.6156°N）發(fā)生4起。通過(guò)調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)該地雷電災(zāi)害致災(zāi)影響因子主要有以下3個(gè)：

（1）海拔。對(duì)比該地至南興線區(qū)域，海拔越高地段雷電災(zāi)害發(fā)生頻次越高，較為典型的是居住區(qū)北側(cè)沙發(fā)廠與北部居住區(qū)，2個(gè)地區(qū)附近均有20～30 m高差的斷坡、均靠近山體，同時(shí)，土壤電阻率差別不大，但由于后者海拔較前者高27 m左右，出現(xiàn)前者未發(fā)生雷電災(zāi)害事故而后者事故多發(fā)的現(xiàn)象，因此該因素是導(dǎo)致雷電災(zāi)害發(fā)生的主要原因。

（2）局部地形變化。雷電災(zāi)害發(fā)生最多的北部居住區(qū)（111.53578°E，27.617142°N）附近有一條較深的溝壑，延伸至居住區(qū)北側(cè)后形成一處高差約20 m的斷坡，東南居住區(qū)緊靠東側(cè)山體，東南居住區(qū)與南側(cè)存在5 m左右的高差，因此，在海拔較高的位置，局部地形變化較大的區(qū)域發(fā)生雷電災(zāi)害事故的可能性較大。

（3）土壤電阻率突變。居住區(qū)西北側(cè)菜地土壤電阻率為442.38 Ω·m，而北部居住區(qū)為151.24 Ω·m，這說(shuō)明北部居住區(qū)附近土壤電阻率有突變；而中部居住區(qū)與南部居住區(qū)也存在類(lèi)似情況。因此，土壤電阻率突變也是造成雷電災(zāi)害事故發(fā)生的因素之一。

3 結(jié)論

通過(guò)分析，關(guān)于木杉坳村五組雷電活動(dòng)特征可得出以下結(jié)論：

（1）地形特征是導(dǎo)致該地雷電活動(dòng)頻繁的主要原因。該地區(qū)獨(dú)特的地形地貌將導(dǎo)致西北來(lái)向系統(tǒng)抬升加強(qiáng)，同時(shí)，其云底與地面高度不斷縮短，導(dǎo)致雷電災(zāi)害多發(fā)，歷史地閃數(shù)據(jù)也反映了這一現(xiàn)象。

（2）該地雷電災(zāi)害多發(fā)為多重因素疊加結(jié)果。通過(guò)雷電災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)勘察分析，該地雷電致災(zāi)影響因子主要為海拔、局部地形變化和土壤電阻率突變。

（3）居住區(qū)南北部、南側(cè)山脊及局部最高點(diǎn)具有較高的雷擊風(fēng)險(xiǎn)。從歷史地閃次數(shù)看，以上地區(qū)頻次較高；從地形地貌看，以上地區(qū)均處于地勢(shì)較高位置；從土壤電阻率看，以上地區(qū)存在土壤電阻率突變問(wèn)題；從局部地形變化看，受山體、溝壑的影響，以上區(qū)域具有局部地形變化。綜合以上情況，由于地形地貌、土壤電阻率等因素疊加，該地具有較高的雷擊風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)合木杉坳村五組雷電活動(dòng)規(guī)律和下墊面情況，對(duì)該地雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了綜合分析，找出雷電災(zāi)害致災(zāi)主要影響因子和雷擊高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，以便為該地雷電災(zāi)害防護(hù)提供參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李巖松，楊艷蓉，張文藝，等.西南地區(qū)不同下墊面雷電活動(dòng)特征與森林雷擊火的關(guān)系[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2024，48（3）：219-228.

[2] 仇健，陳惜茂，黎紅源，等.珠海市雷電活動(dòng)的時(shí)空分布特征[J].廣東氣象，2016，38（1）：27-31.

[3] 馮鶴，臧舒，楊蕊.太行山地形因素對(duì)雷電分布的影響[J].科技與創(chuàng)新，2022（10）：106-109.

[4] 盧志紅，張世謹(jǐn)，陳朝海.河源市雷電資料初步分析與應(yīng)用[J].貴州氣象，2010，34（S1）：76-78.