農(nóng)村防雷技術難點及解決之策范文

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1前言

雷電是大氣中的一種放電現(xiàn)象。雷電災害是“國際減災十年”公布的最嚴重的十種自然災害之一，我國每年因雷電災害造成人員傷亡為3000～5000人，財產(chǎn)經(jīng)濟損失達70～100億元。貴州省也是一個雷電災害比較嚴重的省份，據(jù)省防雷減災辦公室不完全統(tǒng)計，2000年以來，全省發(fā)生雷擊災害事故1016起，人員傷亡617人，直接經(jīng)濟損失數(shù)億元。其中，雷擊死亡人員90%以上在農(nóng)村，城市以設備損失為主。

為了強化氣象為農(nóng)服務，更好地發(fā)揮氣象部門防災減災社會管理職能，支持西部貧困山區(qū)農(nóng)村防雷減災工作，中國氣象局2010年在河北、浙江、重慶、江西、湖南、廣西、四川、貴州、云南、陜西等10省進行了農(nóng)村防雷減災示范工程建設［6］，隨后還將陸續(xù)增加示范工程項目。為了使今后我省農(nóng)村防雷減災工程建設達到預期的雷電防護效果，本文從一起典型案例分析入手，通過示范工程基本情況介紹，指出我省農(nóng)村防雷的技術難點，根據(jù)農(nóng)村防雷實踐經(jīng)驗，提出農(nóng)村防雷工程技術措施，為山區(qū)防雷技術人員提供參考。

2典型案例

2.1事故概況

2007－07－05T17:30左右，貴州省某縣發(fā)生一起農(nóng)戶人家遭受一死一傷的雷擊傷亡事故，據(jù)傷者事后敘述:兩人種地過程中遇到雷雨天氣，即回家做飯，事故發(fā)生時，死者站立在堂屋門口，傷者站靠在廚房門口(圖1);一道閃電后兩人隨即倒地，約半小時后傷者蘇醒，感覺全身遭受電擊一般不能動彈，稍事手可以活動后，找出手機告知家人“遭受雷擊”，家人及村支書當即帶人到現(xiàn)場，并報請縣氣象局、縣公安局現(xiàn)場勘查，經(jīng)縣公安局法醫(yī)現(xiàn)場堪驗，死者前胸、后背各有一個圓形黑印，胸部黑印比后背大，直徑約30cm，黑印外沿呈樹枝狀，為典型雷擊死亡特征，當即判定死者死亡原因為雷擊。

2.2現(xiàn)場基本情況

在接到事故情況通報后，省防雷減災中心即派出技術人員到現(xiàn)場調查了解情況:該戶人家居住在山坡上，距離山頂約10m，整個房屋長約10m，寬7m，高3m(平面圖如圖2所示)，屋頂中間有一枝高5m的避雷針，避雷針引下線(φ12圓鋼)由屋后沿墻接入地(實測接地電阻8Ω)，避雷針針旁邊3m放置有1.5m口徑的電視衛(wèi)星接收天線，衛(wèi)星信號線綁扎在天線后，由死者位置門框上進入室內(nèi);該戶人家四周樹木較多，電源由廚房旁邊木質樹干架空送到房屋屋檐下(圖3)。通過技術人員現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星天線高頻頭、衛(wèi)星接收機、電視機已經(jīng)損壞，避雷針針尖有電擊痕跡。

2.3原因簡析

從事故現(xiàn)場勘查及傷者講述情況分析:此次事故應是一起典型直擊雷擊事故，雷電直接擊在屋面避雷針上，由于衛(wèi)星信號線綁扎在避雷針腳(距針腳0.5m)，雷電流在入地過程中產(chǎn)生的高電位通過衛(wèi)星信號線進入室內(nèi)，將衛(wèi)星接收機、電視機一并擊壞;死者(身高約1.7m)站立在信號線下，頭部距離信號線約20cm，傷者頭部距離信號線約1m，該高電位對兩人產(chǎn)生旁側閃擊，造成一死一傷。

查詢當日雷達回波及閃電定位資料，發(fā)生事故前后10min時段，當?shù)?0km范圍內(nèi)出現(xiàn)過一次最高強度在50dBz的雷雨天氣過程，閃電定位資料顯示，在事故地點5km范圍內(nèi)出現(xiàn)130次閃電記錄，最大雷電流強度58kA。

從地形方面看，該戶人家坐落在靠近山頂位置，處于雷雨路徑的迎風面，地面為貴州典型黃粘土，土壤電阻率低，屬于易遭受雷擊部位，也是造成本次雷擊事故的因素之一，加之屋面避雷針安裝不規(guī)范，出現(xiàn)雷擊傷亡事故在情理之中。

3貴州山區(qū)農(nóng)村特點概述

3.1地形地貌特點

貴州全省東西長約595km，南北相距約509km，總面積為17.6萬km2，占全國國土面積的1.8%。地形上，全省地勢西高東低，自中部向北、東、南三面傾斜，平均海拔1100m左右;境內(nèi)山脈眾多，重巒疊峰，綿延起伏，山高谷深，山頂?shù)缴侥_落差最高達400m;地勢地貌方面，貴州屬于典型喀斯特地貌，土層薄、石頭多，風化石、風化土、土夾石(石多于土)情況比較普遍;農(nóng)村居住點土質較好的地方，四周地形基本是呈馬蹄形且位于山谷的半山腰，北面是進風口，南面是出風口，這種特殊地形使得貴州農(nóng)村雷擊事故率高。

3.2雷電氣候特點

貴州是受印度洋暖濕氣流影響的省份，氣候在不同地區(qū)和高度的差異比較明顯，具有“一山分四季，十里不同天”的氣候特征，山高谷深，積雨云順山谷移動、沿坡而上，云層低、地閃多。根據(jù)貴州省雷電監(jiān)測網(wǎng)2006—2009年監(jiān)測資料統(tǒng)計，全省年平均地閃次數(shù)達60多萬次［1］，年平均地閃密度10.4次/(a·km2)，年平均雷暴日51.9d，屬于典型高雷暴省份，也是雷電災害嚴重區(qū)域，根據(jù)省防雷減災中心不完全統(tǒng)計，全省平均每年雷擊傷亡人數(shù)在2人以上的農(nóng)村村莊不少于20個。

3.3農(nóng)村住宅特點

受歷史原因及貴州經(jīng)濟落后因素影響，我省農(nóng)村村莊多數(shù)駐扎在半山腰馬蹄形地方，有土、有水、有樹，適宜耕種，但交通不便，村民住宅多以木質結構瓦房為主，其次是磚混結構住宅(如本次事故住宅)，電源線路都是通過木質樹干架空入戶，電視信號通過衛(wèi)星天線直接入戶到接收機，即是磚混結構住宅也沒有任何防雷裝置，磚混結構柱筋也僅有4根φ8鋼筋，且為綁扎澆注，房屋基礎也沒有鋼筋等接地體。本次我省的5個防雷工程示范點現(xiàn)場的地形、地貌、建筑、設施等均是這種情況，給工程設計施工帶來較大的困難。

4農(nóng)村防雷工程應注意的問題

4.1地形地貌

建設完成的農(nóng)村防雷工程示范點均是具有貴州山區(qū)農(nóng)村氣候、環(huán)境、地形、地貌特點的村莊，地形呈馬蹄形、四周是山、積雨云從風口進入穿村莊而過，土質較好且土壤電阻率低，雷電災害嚴重。

4.2村民住宅

從現(xiàn)場調查的情況統(tǒng)計分析，示范工程項目村莊木質結構住房約占60%，30%是新建磚混結構預制板房，10%為舊磚混結構預制板房(類似事故案例)，所有建筑物沒有任何防雷裝置，電源線路均是架空入戶，電視信號多為衛(wèi)星接收天線信號。

4.3存在的技術難點

按照GB50057－94(2000)《建筑物防雷技術規(guī)范》，類似村莊村民住宅屬于第三類防雷建筑物，住宅密集地方家家相連，磚混結構、木質結構住房均無法按照GB50057－94(2000)安裝防直擊雷擊裝置，特別是木質結構住房，在住房上安裝防直擊雷擊裝置后反而可能出現(xiàn)雷電反擊傷人安全事故。作為電源、衛(wèi)星信號線路，架空路徑較長，布線不規(guī)范，安裝電涌保護器十分困難，而且整體經(jīng)費也不允許。

5技術對策

通常情況下，防雷工程設計思路是:按照GB50057－94(2000)《建筑物防雷設計規(guī)范》技術規(guī)定，為建筑物設計安裝防雷裝置。但對貴州農(nóng)村山區(qū)這種特殊地形、地貌、氣候特點，經(jīng)濟落后情況下的村民簡陋住宅，基本無法進行設計安裝，甚至安裝后可能帶來新的雷擊事故隱患，因此，經(jīng)過農(nóng)村防雷實踐的成功經(jīng)驗，結合參考文獻［2－5］介紹，認為我省農(nóng)村山區(qū)采用區(qū)域防雷技術，才能達到良好的預期防護效果，即:

①不使用保護范圍的概念進行直擊雷防護設計，而是根據(jù)當?shù)乩妆┗顒拥穆窂揭?guī)律和雷擊選擇性，在適當?shù)奈恢冒惭b避雷針，利用避雷針引雷入地。

②在村民居住區(qū)域進風口高處安裝獨立避雷針，提高其引發(fā)上行雷和截擊下行雷;在區(qū)域住宅區(qū)周圍、雷暴活動的路徑上適當位置、下風區(qū)安裝一定數(shù)量的避雷針。

③安裝的獨立避雷針作用是引雷，因此，高度20m即可，不必裝得很高。

6農(nóng)村防雷成功案例

貴州省遵義市習水縣桃林鄉(xiāng)，地形、地貌屬于典型高原盆地地形(鄉(xiāng)民居住在盆地中心山包上)，帶電雷雨云進入后滯留時間長，并不斷閃擊放電，除鄉(xiāng)政府辦公大樓有一枝避雷針外，全鄉(xiāng)沒有任何防雷裝置。從1985—2000年15a間，全鄉(xiāng)雷擊死亡共35人，平均每年死亡2人以上;雷聲一響，家家關門閉戶，街道上空無一人，當?shù)厝罕妿缀醯搅苏劇袄住鄙兊某潭取?001年7月，貴州省防雷減災辦公室技術人員經(jīng)過現(xiàn)場勘查，根據(jù)該鄉(xiāng)地形和氣象環(huán)境特點，采用區(qū)域防雷技術方法，為該鄉(xiāng)設計并安裝了14座避雷塔，到2009年止該鄉(xiāng)未出現(xiàn)人員雷擊傷亡事故，不僅消除了當?shù)鼐用窭纂娍謶中睦恚渤醪将@得了貴州農(nóng)村山區(qū)區(qū)域防雷技術經(jīng)驗，為目前新農(nóng)村防雷示范工程打下良好的技術基礎。

7結論

實施農(nóng)村防雷減災工程建設，提高農(nóng)村雷電災害防御能力，充分體現(xiàn)了以人為本的發(fā)展理念，對推動社會主義新農(nóng)村建設具有十分重要的意義。但在實施過程中應因地制宜，特別是貴州山區(qū)，要根據(jù)所在地具體情況及雷電活動特殊的規(guī)律(積雨云低，有一定的雷暴路徑)采取區(qū)域性防雷技術方法，在山區(qū)雷暴活動的路徑上適當位置裝設避雷針，將雷電引向避雷針，最大程度減小雷擊建筑物的機率，才能達到較好的雷電防護效果。