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序论:在您撰写雷击风险评估论文时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
雷击风险评估是指根据建筑物所在地雷电活动规律,结合当地实际情况对本区域内发生的雷电可能导致的人员伤亡、财产损失程度等方面的进行综合风险预测,从而为建筑项目的规划、建设项目选址、整体布局及制订防雷具体措施、雷击事故应急处理方案等方面综合分析,科学论证,在此基础上对整个建筑项目提出指导性意见的一种科学评价方式。通过雷击风险评估可以为建筑项目提供专业雷电防护整体分析,保证项目建筑中防雷工程的安全性、科学性、高效经济性等。雷击风险评估是开展综合防雷、防御自然灾害的一种的必经程序,它较好地体现了以防为主,防治结合的科学设计理念,对整个建筑项目的顺利进行起到非常好的保障作用。它不同于防雷设计,防雷设计只是按照国家相关的管理规范来操作执行,对雷电防控方面缺乏系统性和针对性,只是从整体上进行安排,不具体,也不全面,在设计上存有许多的不足,防雷安全系数达不到预期目的,缺乏一定的风险管理和应急管理等。
1.2雷击风险评估在建筑物控制火灾方面的作用
科学合理地雷击风险评估对项目建筑有较好的促进作用。
1.2.1高度的科学性
雷击风险评估运用国家规定的、专业性非常强的知识对建设项目相关区域进行以下方面综合性分析:大气雷电区域环境检测分析评估、当地雷击发生率统计分析评估、当地雷电损害程度风险评估、雷电危害区域损失程度分析评估、对周边环境的危害影响分析评价、风险管理及预防分析等方面进行全面科学分析,对建设基地的建筑物、供电系统、规划布局、信息通讯系统、相关人员安全等方面提出具体的雷电防护建议及措施,尽最大限度为建筑项目提供更为科学的防雷设计方案,降低雷击可能对整个建筑项目造成的伤害风险,确保工程的顺利、经济、高效运行。
1.2.2降低风险
雷电属于自然现象,产生的原因受许多的自然因素影响,它不是以人的意志为转移的,具有难以把握性,只是通过现有的科学知识进行分析,将雷击的概率性降到最低化,任何人不可能将方案设计到百分之百的防护效果。通过开展雷击风险评估,在一定程度上可以将雷击对建筑造成的损失降低到现阶段技术水平所能控制的范围之内,从而有效降低了成本,提高投资效益。
1.2.3提供保障
科学合理的雷击风险评估对以后的雷电突出事件提供一定的保障,当雷击发生时,可以及时根据雷击科学的风险评估中所制订的应急预防及具体措施,对事故进行有效的应急救援,更好地将雷击造成的损失降到最低。
1.3雷击风险评估的内容及方法建筑雷击风险评估论文
雷击风险评估主要是对项目的综合要素与当地雷电因素进行结合分析,如项目整体规划、建筑物选址、布局、辅助设备配置等方面雷电风险评估等,方法主要有以下几个类型:
1.3.1建筑项目的预期评估
它是指工程建设项目中建筑物选址、布局、分布等与当地的雷电资料进行纵向、横向比较,对建筑物本身、重要的设备、通信方式等进行分析、论证,并提出科学合理的措施,为工程建设提供防雷科学依据。
1.3.2项目的方案评估
它是指项目设计方案中各个具体项目的雷电防护措施进行分析,结合当地实际,科学论证,计算分析并设计出相关项目的雷电防护方案,为工程的顺利实施提供保障。
1.3.3项目现状评估
它是指对工程项目中已有的相关的雷电防护措施是否符合雷电灾害风险科学的标准,参数是否与相关的标准相符,对存有的问题进行指导并提出合理化的建议,努力将雷击事故降低。
2建筑物火灾危险因子在雷击风险评估中的重要性
建筑物火灾危险因子很多,在雷击风险评估中的作用也不尽相同,其中的主要因素主要有以下几个方面:
2.1建筑物的面积因素
研究表明,建筑物的面积不同雷击风险也不相同,它具体又分为以下几种情况:孤立的建筑物,它的雷电截收面积不是它本身的积极,而是用建筑物上沿接触的斜率为1/3的直线,用建筑物在地面上旋转1周后所描的区域面积,要大于孤立建筑物自身的面积。不是孤立建筑物时,它的雷电风险评估面积的接收面积要考虑到相关的附近建筑物的影响,用两建筑物之间的距离的3倍于两建筑物高度和的3倍进行比较,当3倍的距离大于3的高度时,也就是说这两建筑物的面积没有出现重叠部分,可以讲这两个建筑物是相互独立的,按独立建筑物评估,而当两建筑物的3倍的距离小于3的高度时,实际的接收面积要将重合的部分面积进行除去进行计算,根据计算后的面积进行雷电风险分析评估。
2.2建筑物的类型因素
不同的建筑类型在雷电风险评估中的作用是不同的,即使是同一类型的建筑类型不同风险评估中的参数的运用也是不一样的。如生活中常见的建筑物中,与人们的人身伤害有关的风险评估中,参数取值也不尽相同,取值高的建筑物有医院、学校、商场、宾馆、公共娱乐场所等,而在财产损失方面的风险评估时,取值较高的有商业建筑、办公场所、医院、工业建筑、医院、学校等。
2.3位置因素
建筑物在地面的不同位置,对雷电风险评估有一定的影响,建筑物比周边其他物体要高,暴露程度大些的建筑物的雷电风险评估系数要大些。如城市的高层建筑一般要高于农村建筑,风险取值也不同。
2.4建筑物内财物设施因素
建筑物内部的设施不同,发生火灾时造成的程度有很大差别,一些易燃的物品,设备的复杂电路等在发生火灾时,很难在短时间内处理好,极易造成严重的损失。如在一些卡啦OK等娱乐场所、宾馆等,装饰时用到大量易燃物品,在雷电风险评估中与一般的普通建筑有很大程度上的差别。
2.5建筑物内人员因素
不同素质的人在防火方面也有着不同性,对于防火专业知识不同的人员,在遇到特殊危险时,人员的紧急驱散程度方面有着很大的区别。由此造成的人身伤害程度也不一样,在雷电风险评估时结果也不会完全相同的。
3结语
做一名敬业爱岗、开拓创新的__气象青年人,为__气象事业走在全国气象事业发展的最前沿而贡献自己的微薄之力。这是__市气象局的__同志自20__年研究生毕业以来一直努力坚持的工作方向。
__来自四川宜宾一个普通农村小学教师的家庭,从小培养出了吃苦耐劳、勤奋节俭、尊重他人的习惯,容易适应各种环境的生活。__出生于1976年10月,1994年考入石油大学,1998年在辽河油田参加工作, 20__年至今在__市气象局从事雷电防护工作。现任__气象局防雷中心主任工程师。
在领导和同事的指导与帮助下,__于20__年评为__市551人才,20__年担任省局法规处主持的《__省雷击风险评估技术规范》的主要编写人,20__年__市气象局考核优秀,同年编写了科普资料《雷电防护手册》、在__各县(市)区发行,20__年参与编写了《__省防雷装置检测实施细则》,并获得“__市气象宣传信息先进个人”称号,积极参与全省防雷服务管理年活动,协助辅导__市代表队参加全省防雷技能大比武取得了好成绩。在国际会议、核心期刊、专业期刊上发表约20篇论文,其中第一作者论文为17篇,多篇论文在国际会议和全国会议上进行了大会交流;《__市雷电灾害特征分析》等3篇论文获得优秀论文奖励。先后主持开展和参与了《__市雷电灾害重点防御区研究》等3个科研项目。
自20__年开始的五年防雷工作历程中,__同志先后从事过防雷业务各个领域的工作,包括防雷检测、技术评价、雷击风险评估、雷灾调查(统计上报)、防雷工程设计、防雷规范制订、防雷宣传、防雷培训、竣工验收、防雷科研、防雷网站建设等。从最基础的防雷检测工作做起,参与了住宅、油库、银行等各类民用建筑物、爆炸火灾场所和电子信息系统环境的防雷检测,长期从事了防雷装置的技术评价和审核工作。20__年完成了__第一份业务化的雷击风险评估报告,先后手把手地指导瑞安、平阳、洞头、文成、泰顺等局开展雷击风险评估业务,开辟了__市的雷电轨道业务新领域。20__年开始负责__市防雷竣工验收工作。在防雷宣传工作方面,积极联系电视台、电台、报纸等媒体开展防雷宣传报道,经常在媒体上撰写宣传文章,主动开展防雷科普下乡进社区活动。负责__市雷电灾情数据统计与上报工作,按照要求及时高效的完成全市各月的雷灾统计与上报工作;深入雷灾现场进行调查,对典型雷灾进行全面分析并以的方式予以探讨。雷电监测是防雷业务的高技术含量领域,__编写了20__年和20__年的__市雷电监测公报,在报纸等媒体及时公布有关闪电数据,对相关闪电数据进行分析处理,发表了多篇有关雷电监测的专业论文。__在工作中总是严格要求自己,由于单位人手紧张,他承担的工作是最繁重的,可他从未向领导提过要求。虽然工作很忙,但是在学习上都丝毫没有放松,不断丰富充实防雷业务知识,并做到学以致用。经历了多年来各个防雷领域的具体工作磨练,丰富__的防雷业务工作经验,使其具备一定的创新能力,增强了适应新时期防雷轨道业务发展的综合能力水平。
[关键词]雷电灾害,风险评估,防雷措施
中图分类号:P427.32 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)17-0396-01
一、 雷电灾害风险评估
由于雷电能造成人员伤亡,能使建筑物起火、击毁,能对电力、电话、计算机及其网络等设备造成破坏,雷电又是年年重复发生的自然现象,因此雷电灾害势必对我国的社会与经济发展造成一定的负面影响。雷电灾害造成的损失大小是牵涉到社会许多方面的十分复杂的问题,因此,很难精确的计算这种损失。但是,为了保护自身的安全和发展,为了减轻雷电灾害造成的损失和影响,又十分需要了解雷电可能造成的或已经造成的后果,所以就需要对这种损失进行评价和估计,即雷电危害风险评估。
雷电灾害风险评估可为评估对象提供雷电防护的科学设计、灾害风险控制、经济投资、应急管理等方面服务,保证防雷工程安全可靠、技术先进、经济合理。雷电灾害风险评估是开展综合防雷的必经程序,也是实现科学防雷的必要条件,体现了预防为主,防治结合的理念。雷电灾害风险评估主要分为项目预评估、方案评估、现状评估三种。
1、项目预评估是根据建设项目初步规划的建筑物参数、选址、总体布局、功能分区分布,结合当地的雷电资料、现场的勘察情况,对雷电灾害的风险量进行计算分析,给出选址、功能布局、重要设备的布设、防雷类别及措施、风险管理、应急方案等建议,为项目的可行性论证、立项、核准、总平规划等提供防雷科学依据。
2、方案评估是对建设项目设计方案的雷电防护措施进行雷电灾害风险量的计算分析,给出设计方案的雷电防护措施是否能将雷电灾害风险量控制在国家要求的范围内,给出科学、经济和安全的雷电防护建议措施,提供风险管理、雷灾事故应急方案、指导施工图设计。
3、现状评估是对一个评估区域、评估单体现有的雷电防护措施进行雷电灾害风险量的计算分析,给出现有雷电防护措施是否能将雷电灾害的风险量控制在国家要求的范围内,给出科学、经济和安全的整改措施,提供风险管理、雷灾事故应急方案。
二、雷击风险评估的作用
1、科学设计方面。防雷设计一般只按照国家相关规范来执行,考虑问题不全面、不具体,缺乏系统性和针对性,缺乏风险管理和应急管理,设计方案难免存在不足,容易造成防雷安全系数达不到预期目的。雷击风险评估从本地大气雷电环境评价、雷击损害风险评估、雷电危害易损性评估、雷电危害环境影响评价、风险管理等方面,对贵方项目基地在电力系统、信息系统、建筑物、自动控制系统、危险气体、人员安全等方面提出雷电防护建议,最大限度降低雷击风险,为防雷设计提供科学根据。
2、风险防护方面:由于雷电属于概率性的自然现象,任何的设计方案都难以做到百分之百的防护效果。通过开展雷击风险评估,可以将项目雷击损失(人员、设备、经济等)降低到国家认可的风险值范围之内。
3、经济投资方面:通过对雷击风险概率、雷击损害严重性等方面的评价,提出科学的防雷建议和措施,使项目的防雷投入用在刀刃上,节省防雷工程成本,提高投资效益。
4、应急管理方面:万一发生雷击事故,可以按照雷击风险评估报告所提出的应急预防和救援措施,有条不紊地组织指挥应急救援,将雷击造成的损失降到最低。
三、雷电灾害风险评估管理措施与方法
对一个项目进行多种类型的风险评估,如单独对人身伤亡损失风险R1、公众服务损失风险R2、文化遗产损失风险R3、经济损失风险R4进行评估,也可以对其任何一种组合进行风险评估。最多可以对4个区域进行雷击风险评估,根据实际情况选择合适的评估区域;每一个界面的内容,完全按照规范附录的评估例子开发,操作简洁、人性化,每个界面都有单独的计算过程,方便了解评估的每一个过程。可以提供电子信息系统的防雷等级的评估,对评估对象建立单独的数据库,储存每一个数据因子,并在需要的时候随时调出这些数据。
防雷装置的所有者应依法履行防雷安全主体责任,包括建立责任制、落实防雷措施、强化日常管理、建立气象灾害应急处Z机制等;对个人和家庭来说,就是要破除迷信思想、相信科学,多掌握一些防雷知识,按照科学要求采取正确的防御措施。气象部门作为政府组成部门和防雷安全的法定监管部门,将按照法律法规规定和省政府的要求,积极做好以下几个方面的工作:
1、加强闪电定位实时监测资料的分析应用,将雷电预报纳入多轨道综合业务会商流程,通过各种媒体雷电预警信号,提高预警的时效性。
2、进一步加大雷电灾害的科普和宣传力度,通过多渠道、多途径广泛宣传雷电灾害及防护知识。
3、积极做好雷击灾害的调查、鉴定和指导,减少或避免雷击灾害发生的重复性;积极做好重大灾情的应急处Z,确保组织领导、技术指导、救援人员、现场处Z及时到位。
4、进一步加大化工、交通、电力、通信等重点行业的防雷安全执法检查,最大限度地避免和减轻雷电灾害损失。
5、按照法律法规的要求,做好新建、改建、扩建项目建(构)筑物防雷防雷风险评估、设计审核、施工监督和竣工验收等工作,落实防雷装Z实施年检制度。
6、积极推进雷击灾害风险评估制度,强化工程设防措施的落实,努力避免或减轻雷击灾害对大型建设工程、重点项目、安居工程、爆炸危险环境项目的危害,消除防雷设计缺陷,从源头上消除隐患,实现科学防雷、系统防雷。
考虑到电力线路和通讯线路对风险评估的影响,电力和通讯线路临近建筑物对风险评估的影响,所以简洁直观的风险分量三维直方图,用不同的颜色代表不同的风险,并将风险分量的百分比显示在直方图上;不同类型的组合对应不同的计算结果;自动化生成的风险分量百分比的表格,各种风险所占总风险的百分比一目了然。与原始评估结果对比,智能经济损失风险评估,自动判断采取的防雷整改方案是否合理,提供了GPS卫星定位地图,只要计算机联网,足不出户地找到被评估对象的经纬度。可以连接中国雷电监测预警网,运用多种方式实时查询全国各地的雷电状态,并显示详细的雷电资料和密度分布图;连接中国防雷资料网,评估过程中随时查到所需要的技术资料;提供雷电资料导入系统,可以将国家雷电监测预警网实时保存的TXT本文格式雷电资料导入系统,方便查询。
四、为了方便风险评估,我们还提供了精美而全面的雷击风险评估报告的模板和雷击风险评估的协议书模板,供报告编制人员参考,极大地提高了工作的效率;内置了雷暴日查询系统,方便评估使用,可以对各地区的雷暴日进行增加、删除和修改,操作简便;内置了软件著作权证书和正版软件验证电话,以便更好地保护版权;为每一个客户制定个性化的界面,每个界面可以显示客户的单位名称;提供永久免费升级和技术支持服务。
参考文献
[1] 支秉毅;林念萍;陈晟;;关于开展雷电灾害风险评估的几点思考[J];科技资讯;2013年20期.
[2] 杨东旭;刘佳;关久旭;樊小武;姬文佳;危险化工企业的雷电灾害风险评估探讨[J];气象与环境科学;2012年21期.
【关键词】加油站 雷电灾害 风险评估
1 引言
我国每年因雷电灾害造成3000~4000人伤亡,直接经济损失达数亿元,而由此造成的间接经济损失则难以统计,产生的社会影响也越来越大[1]。目前,我国尚未制定有关加油站雷击风险评估的国家标准,仅重庆等部分省市出台了雷击风险评估的地方标准,针对加油站、液化石油储配站和煤矿等项目进行雷击风险评估的《易燃易爆场所雷电灾害风险评估技术规范》也未出台[2-5]。本文参照IEC和国内最新制定的雷击风险评估标准,利用通用的方法对山东省淄博市桓台县某加油站进行雷电灾害风险评估,供大家共同探讨。
2 项目概况
本项目位于山东省淄博市桓台县果里镇侯庄村,湖南路以东,坐东朝西,东西长109.83米,南北宽80米,南侧储油罐,东侧为办公、配电、库房等一排房屋,中间为加油机及金属罩棚,金属罩棚内筋作为引下线,建筑高度8.2米,为二类防雷建筑物,其平面布局见图1。服丈枋括电源线路、通信、监控线路和电话线路。电源线路在距离建筑物15米处采用穿钢管、埋地敷设入户方式;通信线路为光纤接入,监控线路和电话线路为穿钢管埋地敷设方式。防雷设计有雷电防护装置,在电源配电柜内有二级电源SPD保护,有效的等电位连接。如图1所示。
3 雷电活动特征分析
以下雷电资料取自山东省闪电定位系统,以项目现场测量的地理位置参数(中心位置:E118°07.888′,N36°53.681′)为参考点,选取其所在区域(5km范围内)地闪活动5年(2006.07~2011.06)的地闪数据,进行统计分析得出如下结论,作为雷电风险评价的基础参数之一。
3.1 年平均地闪密度
图2显示以加油站5 km半径范围内地闪密度分布,加油站所在区域年平均地闪密度约为Ng=4.61次/(km2・a)。
3.2 雷电活动季节变化
对加油站5 km半径范围内5年的雷电数据进行统计和分析, 该区域发生地闪1672次(表1)。其中该区域发生负地闪1652次,发生正地闪20次,占总地闪比率分别为98.80%和1.20%。由表1可知地闪电流强度平均值为12.06kA。
图3为以加油站所在区域为中心方圆5km范围内各月闪电次数占全年的百分比,3至5月份雷电活动逐渐增强,6至7月份强度急剧加强,8月份达到全年最强,9、10月份急剧降低,而11月份至次年1月份没有地闪发生。
春季(3、4、5月)、夏季(6、7、8月)、秋季(9、10、11月)和冬季(12、1、2月)闪电次数分别占全年总数的5.14%、91.86%、2.75%和0.24%。可以看出夏季占比最高,为全年雷暴活动的频发期。
3.3 雷电活动日变化
依据图4可得出以加油站所在区域为中心方圆5km范围内闪电活动日变化规律:该区域闪电活动表现为2个高峰期,上午 7~14时为地闪活动高发时段,占比为48.99%;夜间22~03时为地闪活动高峰期,占比为30.21%; 4~6时地闪活动相对较少。
因此,建议在夏季6、7、8月份密切关注雷雨天气活动,重点关注7~14时以及22~03时的雷电活动,提前做好各项防雷措施。
3.4 土壤电阻率
通过对该加油站现场勘测测定土壤电阻率平均值为6.18Ω・m,表面在测点上随着地极间距的增大土壤电阻率测量值变化不大,土壤分布比较均匀[6]。
一般按式(1)计算[7]:
(1)
式中:为所测土壤电阻率,为季节修正系数,现场勘测土壤为干燥粘土,天气为晴天,温度为32℃,取为1.5,则=1.5×23.24=9.27Ω・m。
4 加油站雷击风险评估
4.1 采用的评估方法
根据《汽车加油站设计与施工规范》(GB50156-2012)、《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2012)等标准中的雷击风险评估方法,雷击风险的计算由式(2)确定:
(2)
式中,是雷击次数,是雷击导致损害概率,是雷击损失。
4.2 雷击风险评估计算
(1)年平均雷击次数。淄博地区的雷暴日数是32d,Ng=0.1×Td=3.2次/(km2・a),而闪电定位资料显示最近五年其Ng=4.61次/(km2・a)。雷击加油站等效接收面积Ad=4.78×103m2,雷击建筑物周围250m范围内的截收面积AM=1.41×105m2。位置因子Cd取0.5,环境因子Ce取0.5,变压器因子Ct取0.2。(见表2)
(2)雷击建筑物造成的损害概率。该加油站直击雷措施到位,取PA=10-2;该加油站为二类防雷建筑物,PB=0.05;电源系统设置了二级SPD,信号系统未设计SPD,不符合规范要求,PC(电源)=10-2,PC(信号)=1;雷击建筑物附近引起内部系统故障PM的概率取决于雷电电磁脉冲防护措施(LPM),即因子KMS的防雷措施,KMS=1×1×0.0002×(1.5/1.5)=0.0002,所以PM=2×10-4;在服务设施线路入户处电源系统设置了二级SPD,信号系统未设计SPD,不符合规范要求,取Pu(电源)= Pv(电源)=Pw(电源)=Pz(电源)=10-2,Pu(信号)=Pv(信号)=Pw(信号)=Pz(信号)=1。
(3)建筑物雷击风险分量的计算。该加油站工作人员较少,防护措施到位,如发生火灾危险,会产生低程度惊慌。(见表3)
将各参数代入相应公式,表4是雷击建筑物风险分量计算结果。
4.3 雷击风险计算结果分析
加油站内的人员生命损失风险R1=1.29×10-2,大于一般可接受的容许值RT=10-5,未达到防护要求,需要对建筑物的防雷措施加以完善,以降低人身伤亡风险。
加油站内的公众服务损失风险R2=1.52×10-4,小于一般可接受的容许值RT=10-3,达到了防护要求。
加油站内的经济价值损失风险R4=1.52×10-2,大于一般可接受的容许值RT=10-3,未达到防护要求,需要对建筑物的防雷措施加以完善。
4.4 降低风险防护措施
当依据新版《建筑物防雷设计规范(GB50057-2010)》要求,将信号系统安装配合的SPD,则:PC信号=PU信号=PV信号=PW信号=PZ信号=10-2。采取以上措施后,建筑物内所考虑的各种损失的相应风险分量见表5。通过计算可以看出:加油站内的人员生命损失风险R1=1.74×10-4,仍大于一般可接受的容许值RT=10-5,未达到防护要求,因此,只靠采取相应的防雷措施仍不够,需通过加强对人员防雷知识的培训,增强工作人员的防雷意识,采取“躲”的方式来降低风险。(见表5)
5 雷电防护措施和建议
(1)在防雷装置施工期间,必须严格按审核批准的设计方案施工,不得随意更改。接闪器、引下线、接地装置等应采取符合标准设计的防直击雷措施。在供配电系统的电源端应安装与设备耐核平相适应的浪涌保护器,所有电子信息系统应采取防雷电电磁脉冲措施(如接地、屏蔽、等电位连接、合理布线及安装浪涌保护器等)。在各强弱电间、控制室、高压变配电室等设局部等电位联结,相应的该处所有金属管道、支架等金属构架,PE线以及预埋件均与局部等电位联结板联结。地网用作电气设备的工作接地和保护接地、防雷接地和防静电接地,以及电信系统接地。埋地油罐的罐体、量油口、阻火器等金属附件进行电气连接并接地;加油机外壳、配电箱外壳及穿线钢管与接地网可靠连接。
(2)加油站静电安全防护措施:加油站投入使用后,注意采取人员防静电措施和设备防静电措施。在站区内工作人员应穿戴防静电工作服、鞋和手套,不得穿用化纤衣物。穿着防静电鞋时,要考虑所穿袜子的导电性,严禁在鞋内外粘贴绝缘垫。在进入站区入口处应设置消除人体静电装置。在灌装汽油前,应做好拖车的接地,并与卸油口做好等电位连接。
(3)建立防雷装置管理与维护制度。采用具有相应防雷工程专业设计和施工资质的单位实施,工程竣工后应经过验收,验收合格后方可投入使用。投入使用后,对防雷装置的设计、安装、隐蔽工程图纸资料、年检报告等,应及时归档,妥善保管。建立防雷装置周期性维护和日常性维护制度,维护周期为半年,应在每年的上、下半年各进行一次全面的检测;日常性维护应在每次雷击之后进行,尤其是检查SPD是否失效。
(4)建立雷电灾害应急预案制度,明确岗位职责和人员以及事故处置工作流程,并每年进行一次应急演练。
参考文献:
[1]陈渭民.雷电学原理[M].北京:气象出版社,2010.
[2]付朝云,李庆南,刘波.加油站雷电灾害风险评估实例[J].中国防雷,2011
[3]赵东,李彩莲,李玉文,等.石化行业雷击风险评估技术方法应用[J].陕西气象,2008,
[4]杨再奎,刘崛,杨翼飞.黔东南州液化石油储配站雷电风险评估[J].贵州气象,2012,
[5]景东平,延雪花.浅析煤矿的雷击安全隐患及防雷保护[A].S13第十届防雷减灾论坛雷电灾害与风险评估论文摘编[C],2012.J.
关键词:闪电定位系统雷电灾害风险评估雷灾调查
中图分类号:TP274.4 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)12-0217-02
1 引言
随着近年来我国各省市闪电定位系统的建立与完善,闪电定位数据已在雷电临近预报及雷电防护工作中得到广泛应用。在雷电临近预报的应用上,闪电定位资料作为雷电临近预报的重要参数之一[1],这方面的应用和研究也较多[2]-[3]。在雷电防护的应用上,雷电灾害风险评估中的地闪密度、雷电流累积概率等参数均可从闪电定位数据中获得,而且多年的地闪数据能突出反映被评估对象所在地理位置的实际雷电活动规律,比经验公式计算更为准确;另外在雷灾调查与鉴定中,闪电定位数据是判断灾害是否为雷电引发的一项重要参考依据。本文介绍了深圳市闪电定位系统的结构、探测原理、探测参量与指标等,总结了闪电定位数据在深圳市雷电灾害风险评估、雷灾调查与鉴定中的应用,以期对雷电防护工作有一定的参考价值。
2 闪电定位系统介绍及其数据说明
2.1 闪电定位系统介绍
深圳市闪电定位系统是由ADTD雷击探测仪、中心数据处理站、图形显示工作站、数据库与网络浏览服务器、通讯系统5个主要部分组成,能够实时、连续、高精度地提供雷电发生的时间、位置、极性、强度等雷电活动参数。系统采用联合雷电定位(IMPACT)原理,即测向定位是利用一对正交的磁场线圈,测定雷电所在的方位;时差定位是测定雷电信号到达各测站的时刻,并根据雷电信号到达各测站的时间差来计算确定产生雷电的位置。由5个探测站组成的雷电监测定位网,可以覆盖整个深圳市,该雷电监测定位系统的探测参量与相关指标(见表1)。
2.2 数据存储结构
闪电定位的数据是实时采集并实时存入Oracle数据库的数据表中,该数据表包含了探测到的地闪的主要特征参数,如地闪时间、经度、纬度、电流强度和陡度、电荷、能量、定位方式及误差等。同时在入库的时候给每条记录都增加了一个地闪所发生区域的字段,构成了完整的空间数据表的数据结构形式。
3 数据处理与分析方法
3.1 数据处理
本文采用2005-2012年共8年的闪电定位数据,利用数据库查询功能导出数据表中时间、经度、纬度、电流强度和陡度、定位方式6个字段。其中时间精确到秒,经纬度精确到小数点后6位,电流强度和陡度精确到小数点后1位,定位方式选择三站以上的定位数据。
3.2 数据分析方法
本文主要介绍按闪电定位数据来绘制地闪密度图,雷击点临近地闪定位图、地闪的时间和地域分布特性等。运用ArcGIS软件的ArcMap组件,绘制地闪密度图、雷击点临近地闪定位图,并结合ArcToolbox中的空间分析模块所提供的Analysis Tools、Data Management Tools、Spatial Statistics Tools功能进行相关数据处理和分析,其中Analysis Tools是用来把导出的深圳外切矩形数据与深圳边界求交集,从而得到深圳界内的地闪数据,Data Management Tools是用来进行空间投影即原始数据的地理坐标系转换成投影坐标系,Spatial Statistics Tools是把处理好的数据进行点密度分析,即可得到地闪密度。[4]
4 雷电灾害风险评估中的应用
4.1 全市地闪密度图的绘制
雷电灾害风险评估中风险值的计算需计算建筑物的年预计雷击次数,年预计雷击次数与雷击大地的年平均密度(Ng)直接相关。按《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的规定,Ng=0.1×Td,Td为年平均雷暴日,Td根据当地气象台、站资料确定,这样全市的Ng值是相同的,但根据实测数据分析结果,雷电分布差异很大[5]。
利用ArcGIS软件绘制了深圳市的年平均地闪密度分布图(见图1),图中色标由深蓝色到深红色,所表示的地闪密度依次升高。其地闪密度分布特征是:西部高于东部,高密度区主要分布在宝安区和市区的部分地区。
4.2 单个建筑物所在位置地闪密度取值
在雷电灾害风险评估中,当确定建筑物地理信息后,在ArcMap的地闪密度图中可进行标注,所取实例为深圳西涌天文台(见图2),考虑到闪电定位存在的误差,提取标注点所在1km2单元格及周边8格单元格的地闪密度数值,取其平均值作为地闪密度值(见表2)。
5 雷灾调查与鉴定中的应用
当雷击事故发生时,根据发生时间及地理信息,查询事故发生前后半小时,事故点附近1km、1.5km及3km内的的闪电定位数据。在雷电灾害调查与鉴定时应结合剩磁测量的结果和闪电定位的情况综合考虑,给出判定结论。[7]
2013年8月30日上午5时左右,深圳某学校雷云过境后,消防监控系统瘫痪。依据闪电定位系统数据分析,8月30日4:45-5:15该校3公里范围内共发生地闪7次(见图3)。其中距离学校最近的一次地闪发生在4:57,学校西偏北方向约455m,此次地闪为负地闪,地闪强度为-51.8kA,平均陡度为-13kA/μs。根据闪电定位和剩磁测量结果,鉴定为雷击建筑物附近产生闪电感应导致电子设备损坏。
6 小结与不足
采用闪电定位数据和地理信息系统软件的方法,分析了深圳市雷电活动规律,并利用该规律在雷电防护中做了一些应用,小结如下:(1)闪电定位数据可以为雷电灾害风险评估提供准确、符合建筑物所在地实际雷电活动规律的地闪密度值,为评估的定量计算提供数据基础。(2)闪电定位数据可以为雷灾调查提供灾害发生时的闪电分布情况,结合剩磁测量的结果判断灾害是否由雷电引起,并可找出可能引起雷灾的闪电位置及参数等。
由于目前闪电定位系统的探测精度和准确度较低,导致采集到的闪电位置与实际发生的位置偏离很大,三站以下定位数据(不可信数据)占到全部数据的一半以上,并且探测得到的雷电流幅值与真实值也有误差。因此,更有效的将闪电定位数据应用到防雷减灾工作中,亟需提高闪电定位系统的探测水平。
参考文献
[1]姚叶青,袁松,张义军,蔡辉,丁卫东,郝莹,边富昌.利用闪电定位和雷达资料进行雷电临近预报方法研究[J].热带气象学报.2011(06).
[2]罗林艳,祝燕德,王智刚,郭在华,罗宇.基于大气电场与闪电资料的雷电临近预警方法[J].成都信息工程学院学报.2010(05).
[3]吴健,芬,曾智聪.利用地面电场仪与闪电定位资料进行短时雷电预警的方法[J]. 气象与环境科学.2009(01)
[4]盛梅,冯志伟.基于ArcGIS空间分析的闪电密度图绘制方法[J].电脑知识与技术.2009(08).
[5]潘燕莲,叶化军,卢其锋.闪电定位系统在防灾减灾中的应用分析[J].气象水文海洋仪器.2009(02).
【关键词】雷电灾害风险评估;地理信息服务;GeoServer
【中图分类号】P208【文献标识码】A【文章编号】1672-5158(2013)07-0081-01
【基鑫项目】曲靖师范学院校级项目(2010QN004)云南省发展基金(2012FZ101)
1 概述
雷电是一种常见的自然现象,但其对航天、航空、通讯、电力、建筑等部门有着很大的影响,并可能造成人员的伤亡。因此,各国都很重视雷电的研究与防护。开展雷电灾害风险评估是雷电防护常用和有效的手段。
雷电灾害风险评估的主要方法是相对值法,具体的计算方法为:
R=∑Rx
其中Rx=NPL
式中,N为待评对象周围的年均雷击次数,P为每次雷击对待评对象产生破坏的概率,L为待评对象发生破坏后导致的损失[1]。
N值的获取通常采用两种方法,一种是人工观测法,另一种是由闪电定位仪获取。第二种方法具有自动、精确等特点,逐步成为信息的主要来源。
2 雷电监测定位仪
地基雷电定位技术主要包括三种:磁定向法MDF(Magnetic Direction Finder)、时间到达法TOA(Time of Arrival)和干涉法IT(Interferometry Technique),三者各有特点。而综合定位技术IMPACT是将MDF与TOA结合起来,并增加数字波形处理技术和时间同步技术,提高了雷电探测的精度。
雷电监测定位仪(闪电定位仪)是指利用闪电回击辐射的声、光、电磁场特性来遥测闪电回击放电参数的一种自动化探测设备,能够实时对云地闪电进行精确定位。由于能精确获取雷电方位以及强度大小等信息,其在气象部门得到广泛应用。但设备采集的信息通常以数值形式保存在数据库中,无法以一种更为直观的图形化方式提供数据。因而改变信息对外提供形式,提高系统开放性,提升雷电监测信息共享能力成为系统开发应考虑的问题。
3 地理信息服务
地理信息共享服务平台是以GIS、SOA、网络服务、数据库等信息技术为基础,集地理空间信息共享、数据交换、数据、功能服务为一体的信息化平台。地理信息公共服务平台建设将为政府重大决策、电子政务建设、应急指挥、社会公众等提供统一、权威的空间定位基础。不仅大幅度提升地理信息公共服务能力,减少重复投资,避免“信息孤岛”,促进地理信息深入广泛应用,发挥基础地理信息最大效益,而且满足社会公众生活的迫切需求,推动地理信息产业发展。
在构建基于Web的空间数据服务方面,开放地理信息联盟OGC推出了许多规范和协议,如Web地图服务规范WMS, Web要素服务规范WFS, Web 覆盖协议规范WCS,Web处理服务规范WPS 等[2]。地理信息服务被广泛运用于各类业务系统中,如王利锋等利用WFS建立矿业权演示系统,实现矿权浏览、查询、测量和分析决策等功能[3]。
WMS能够根据用户的请求将地理信息进行组合、渲染后,以图形化的方式将信息返回客户端。WMS提供三个重要操作GetCapabilities,GetMap和GetFeatureinfo。其中GetCapabilities返回服务信息,GetMap返回地图影像信息,GetFeatureinfo返回某些特殊地理要素信息。
WCS提供的服务与WMS类似,不同的是它提供包含了地理位置信息或属性的空间栅格信息,而不是组合、渲染后的地图。WCS同样提供三种操作,GetCapabilities,GetCoverage和DescribeCoverageType。其中GetCapabilities返回服务信息,GetCoverage返回地理位置的值或属性。DescribeCoverageType返回栅格图层的描述。
4 系统结构
雷击评估系统建设采用C/S模式进行搭建,总体划分为富客户端应用和服务器端二部分,如图1所示。
(1)客户端
客户端是一个具备雷击风险评估和文档导出功能的富客户端应用。待评对象周围年平均雷击次数是系统重要的输入信息,需要获取两种格式的信息。一种是数据格式,用于风险计算;另一种是图形格式,作为图片插入到文档中。数据格式信息为Arc Grid,通过WCS从服务器端获取;图形格式为Jpeg,通过WMS获取。
(2)服务器端
服务器端部署有数据库、基础地理信息的矢量和栅格文件、数据统计及格式转换组件、GeoServer组件等内容。记录在闪电定位仪数据库中的数据通过空间统计模块生成1、2、3Km年均雷击次数的栅格信息,并保存为栅格格式文件。这些统计信息连同闪电位置地图、基础地理信息等经过GeoServer组件对外进行。
5 结论及展望
地理信息共享服务是以GIS、SOA、网络服务、数据库等信息技术为基础,提供地理空间信息共享、数据交换、数据等服务。它能有效避免“信息孤岛”,发挥基础地理信息最大效益。对实现雷电定位信息共享、提升雷电监测定位设备利用率有着重要作用。系统还处于初步研发期,只利用了地理信息共享服务的部分功能。今后的工作是对雷击评估服务的集成进行研究,设计开发完全基于SOA思想,B/S架构的雷击评估系统。
参考文献
[1] 樊荣,肖稳安,李霞等.基于GB/T 21714.2的雷击风险评估软件设计及参数探讨[J].南京信息工程大学学报(自然科学版).2009,4:343-349
【关键词】区划 雷击密度 雷电强度 经济损失 模数 生命易损 模数
我国平均每年因雷电灾害直接造成人员伤亡近千人,经济损失百亿元以上。我省是雷电灾害发生较为频繁的省份之一,雷电灾害的频繁发生严重威胁着人民生命财产安全和社会公共安全,越来越引起社会各界的广泛关注。因此,该研究对于建立龙泉驿区雷电灾害风险区划,提升雷电灾害主动防护能力,降低因雷电灾害带来的损失和保障人民生命财产安全具有极其重要的意义。
1 数据来源和研究方法
1.1 数据来源
龙泉驿区雷电资料来源于成都市防雷中心提供的2013-2015年龙泉驿区各乡镇闪电定位仪的观测数据;区域人口密度、区域单位面积生产总值来自于龙泉驿区统计年鉴(2013-2015)。
1.2 龙泉驿区雷电灾害风险评估的研究方法和技术路线
1.2.1 研究方法
我中心在有关部门的帮助下收集雷电灾害风险源数据,研究雷电灾害风险源,参考标准《雷电防护第2部分:风险管理》(GB/T 21714.2-2008,IEC 62305-2:2010),结合雷电灾害风险源和数据源统计分析。利用四川省2013-2015年闪电监测数据和雷电灾害统计数据,选取雷击密度、雷电强度、经济损失模数和生命易损模数作为雷电灾害易损性风险评估指标,计算出各地区的雷灾易损性分析指标值,然后确定其分级标准,获得各等级值,确定雷电灾害易发区域,对雷电灾害风险进行区划;并针对重点防雷场所,建立雷电灾害隐患手册;同时结合区划结果对环境背景进行分析,得出不同风险区的主要影响因素,并提出相应的防护对策。
1.2.2 技术路线(如图1)
2 数学模型的建立
通过以上成都市闪电定位仪和人文经济指标数据的统计与分析,建立雷电灾害风险因子,参数定义如下:
(1)雷击密度M。M=N1/S,雷击密度是指单位面积内所发生的雷电数量,单位为次/km2,它是反映雷电次数的一个指标。雷击密度越大,说明区域内雷电灾害易损性越大。N1为区域闪电次数,S为区域面积。
(2)雷电强度K。雷电强度K为区域雷电流大小的平均值,表示该区域雷电释放能量的大小,雷电强度越大,造成的损失可能越大。
(3)经济损失模数D。D=DS/S,经济损失模数D表示区域发生雷电灾害时单位面积上的经济损失,单位为亿元/km2。该指标反映区域单位面积上的经济损失。比较客观反映了区域的经济易损情况,也间接反映了区域防护雷电灾害,抵抗雷电灾害能力和可迅速恢复能力。
(4)生命易损模数L。L=LS/S,生命模数L表示区域发生雷电灾害时单位面积内受危害人口数量,单位为人/km2,该指标客观反映区域生命对灾害的敏感性,也间接反映区域防御和抵抗雷电灾害的能力。
3 雷电灾害风险易损性综合评估
龙泉驿区各乡镇街道雷电灾害易损性分析指标,如表1所示。
雷电灾害易损性主要体现了该区域未来因雷电造成的可能损失量的高低,本课题对区域综合易损度采用极高1.0、高0.8、中0.5、低0.2、极低0.0五个等级来描述。分级方法采用气象统计分析中的分级统计方法。其核心思想是:首先将12个乡镇街道的某个指标值从小到大按顺序排列,并按第一组到第四组2个记录,第五组4个记录的方法分为5组数据。第n(n=1,2,3,4)组中的最大值和第n+1(n=1,2,3,4)组的最小值的平均值作为第n(n=1,2,3,4)级的最大值和第n+1(n=1,2,3,4)级的最小值。龙泉驿区5个雷电灾害易损性指标分级标准如表2所示。
将表1雷电灾害易损性风险评估指标按照表2的登记标准进行划分,即各易损指标的损失估计值(绝对值)统计换算为该类型指标的等级值(相对值)来划分雷电灾害易损等级。然后通过累加各个区域雷电灾害易损指标等级值,取平均值得到各个区域雷电灾害易损性综合评估结果(表3)。从表3中的综合易损度以及各指标值的大小,可以分析龙泉驿区各乡镇街道雷电灾害易损性风险情况,为龙泉驿区各区域减少雷电灾害,防御雷电灾害规划提供较客观的科学依据。综合评估结果如表3所示。
4 龙泉驿区雷电灾害易损性风险区划
根据表3中的雷电灾害综合易损度的评估结果,采用5级分区法将龙泉驿区各乡镇街道划分为极低易损区、低易损区、中易损区、高易损区、极高易损区5各不同的区域。计算的各区域雷电灾害综合易损度等级值分别为:极低易损区(0.000~0.375)、低易损区(0.0375~0.487)、中易损区(0.488~0.549)、高易损区(0.550~0.700)、极高易损区(0.700~1.000)。区划结果为表4。
运用arcgis对龙泉驿区雷电灾害风险区划进行色块划分,风险区划图如图2所示。
5 结论与讨论
由上述分析可以得出龙泉驿区雷电灾害综合易损度的评估结果:洛带镇、洪安镇属于极低易损区;同安街道、黄土镇属于低易损区;柏合镇、十陵街道属于中易损区;万兴乡、西河镇属于高易损区;大面街道、龙泉街道、山泉镇、茶店镇属于极高易损区。
目前,雷电灾害的风险评估还没有一个成熟的普遍实用的理论模型。本论文收集龙泉驿区3年来闪电监测数据的基础上,充分借鉴成都市防雷中心雷电灾害方面的研究成果,结合数学统计学和地理信息系统的相关知识,尝试构建龙泉驿区雷电灾害风险评估数学模型,对不同乡镇的风险程度进行了评价,同时进行了风险区划,基本上达到了预期的目标,但是由于资料的精确程度有限性,可支持的理论基础稀少性,在研究过程中还存在着一部分问题。
首先雷电灾害风险因子还有待完善,雷电灾害统计数据是较为重要的因子,但由于许多乡镇单位和个人发生雷击灾害事故后不能及时向当地气象主管部门报备,或存在隐报、瞒报的现象,因此导致这个因子不准确不能使用。
其次是灾害风险区划的精确性问题。在实际应用中这类区划所涉及的行政区域越小越好,如果行政区划精确到村,那么区划结果应用价值就会更高,但本研究行政区是乡、镇。这个问题在比例尺足够大,地图信息和闪电资料足够充分的情况下是可以解决的。
总体上来说,本论文利用MapInfo软件初步对龙泉驿区雷电灾害风险性进行评价和区划,但还存在一些问题,我们会在进一步继续完善。
参考文献: