雷暴路径在雷击风险评估中的应用初探

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落雷的强度、密度及其时空分布、雷暴路径是反映某一区域雷电活动规律的主要内容,目前对雷暴路径的研究还较少,本文尝试探讨雷暴路径对雷击接闪概率的影响,并探索雷暴路径在雷击风险评估中的应用。文中建立简单的研究模型,假设同一区域内两个结构相同,材料相同,高度相等的建筑物A和建筑物B,探讨雷暴路径与两建筑连线平行、垂直、相交三种情况下建筑物接闪概率,分析发现雷暴路径上风方的建筑物A接闪的概率大于下风方建筑物B。在雷击风险评估标准GB/T 21714.2—2008/IEC 62305—2:2006附录A中,计算年平均危险事件次数ND时,考虑建筑物暴露程度及周围物体对危险事件次数的影响而引入了位置因子Cd,并且规定当评估对象周围有更高的建筑物或树木时,Cd取0.25,周围有相同高度或更矮的建筑物或树木时,Cd取0.5。然而现有标准当中对于"周围"这一概念很难确定,并且给定的取值依据在实际工作中也难以准确的把握。在雷击风险评估工作中,对高度相仿的多单体建筑群中各单体位置因子Cd的取值时,应考虑雷暴路径的影响,若评估单体位于雷暴路径的上风方,则Cd取值应高于0.5,若评估单体位于雷暴路径的下风方,则Cd取值应低于0.5。此外,假设位于雷暴路径上的三幢单体a、b、c,a、c等高且均处在单体b保护范围之内(例如1:3比例关系),其中a位于雷暴路径的上风方,c位于雷暴路径的下风方,通过分析发现,单体c遭雷击的概率很小,Cd可取0~0.25,单体a遭雷击的概率仍可能很大,Cd可能要在0.25~1取值,这可能就是产生雷电绕击的原因之一,笔者认为,发生绕击现象并非仅与雷电流强度有关,还与雷暴路径密切相关。最后以绍兴远东石化有限公司雷击风险评估项目为例,利用2007~2010年的地闪监测资料分析该项目5公里范围内的雷暴路径,指出雷暴路径在方向上分布是不均等的,主导方向为自西向东。位于厂区西部的高大建(构)筑物更易遭雷击,其下风方的中部高大建筑遭雷击的概率小于西部,厂区东部建筑不易遭雷击,可适当降低雷电防护的级别。
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