賀州學院綜合防雷系統

李 韜，盧 崴，鄧寧文

1.賀州市氣象局，廣西 賀州 542800

2.玉林市氣象局，廣西 玉林 537000

3.廣西壯族自治區防雷中心，廣西 南寧 530022

0 引言

雷電是一種美麗又迷人的大氣放電現象，有著超長而耀眼的放電軌跡。當雷暴云積累了足夠強的正（負）電荷，使得空間或者地面某處的電場達到了擊穿大氣的數值時，就產生了雷電。雖然雷擊過程只有幾十微秒，但雷電電流高達幾萬至幾十萬安培，電弧溫度也可達幾千攝氏度以上，對建筑群中高聳的建筑物及尖形物、空曠地區內孤立物體以及特別潮濕的建筑物、屋頂內金屬結構的建筑物及露天放置的金屬設備等有很大威脅，可能引起坍塌、火災等事故。全球每秒鐘約有46次雷電發生，而我國每一分鐘發生70余次雷電，頻繁的雷擊造成生命和財產的巨大損失。依法防雷、科學防雷，建立防雷安全保障體系，減少雷災危害，已成為社會經濟發展的要求。

雷電災害屬于非確定性突發災害，世界各國處理和解決非確定性突發災害的實踐表明，采取預警技術對災害實行分級防御是一種有效的減災方法。近年來，預警的思想和模式已在我國各種突發社會事件、自然災害、經濟運行等社會公共安全領域得到了廣泛的應用。

1 賀州學院概況概況

賀州學院（英文：Hezhou University）是具有60多年辦學歷史經國家教育部批準設立的一所全日制公辦本科院校。校園占地總面積781畝，校舍建筑總面積22萬余平方米，在校師生超過12000人。

2 校園防雷現狀及分析

近年來，隨著教育事業的迅速發展，學校建筑規模不斷擴大，信息技術的應用也日益普及。但校內存在的隱患卻眾多，許多建筑物和電子電器設備未及時按國家有關法律法規和技術標準規定采取適當防雷措施，致使隱患日益顯著。導致隱患存在的如下原因：

1）防雷意識不足，甚至存在誤區；學校的經費有限，系統的防雷往往需要較大的資金；

2）新建建筑物許多后續電源系統和信息系統未進過防雷驗收，其防雷措施往往不到位；舊建筑物防雷隱患無系統、經濟的整改方案；

3）雷電預警信息發布不暢，師生對預警信息接收途徑較少，且對預警信息的含義和如何避險不夠了解。

3 校園防雷風險等級劃分與預警聯動機制方案的提出

3.1 雷擊風險評估與雷電監測預警

3.1.1 雷擊風險評估

雷擊風險評估是根據項目所在地雷電活動時空分布特征及其災害特征，結合現場情況進行分析，對雷電可能導致的人員傷亡、財產損失程度與危害范圍等方面的綜合風險計算，從而為項目選址、功能分區布局、防雷類別（等級）與防雷措施確定、雷災事故應急方案等提出建設性意見的一種評價方法。這里主要采取IEC62305進行雷擊風險評估。

3.1.2 雷電監測預警

雷電的預報和預警現今主要依托于雷電定位系統，氣象多普勒雷達，大氣電場探測儀三種觀測監測技術。雷電災害的發生和影響范圍屬于中、小尺度的天氣系統，多普勒雷達能夠有效地反映對流云的強度、高度和風場結構等信息，而大氣電場儀則可以有效地檢測雷暴云中電荷的分布，指示和預警閃電的發生。大氣電場結合閃電定位檢測數據和雷達回波綜合分析，能夠有效探測局地對流云在發生、發展、成熟、減弱不同階段特征，以及判斷和識別強雷暴云影響區域及未來發展趨勢。

3.1.3 綜合防雷體系

無論是雷擊風險評估或者雷電監測預警都是氣象科技服務的一部分。前者主要是依托歷史氣象觀測資料，總結分析項目所在地歷史雷電活動時空分布特征及其災害特征，結合項目具體情況進行風險分析；后者偏重于利用實時的氣象觀測數據，發布預警信號。作為防雷體系兩個重要部分，但二者之間卻未能有效的結合在一起，以下就賀州市的一所學院作為示范點，探討包括雷擊風險評估和雷電監測預警在內的綜合防雷體系實際應用。

3.2 模式的提出

圖1 校園防雷風險等級劃分與預警聯動機制方案的示意圖

對校園的雷擊風險評估主要是對已有建筑物和場所的現狀評估，就是對校內待評估區域、評估單體現有的雷電防護措施進行雷電災害風險量的計算分析，給出現有雷電防護措施是否能將雷電災害的風險量控制在國家要求的范圍內，給出科學、經濟和安全的整改措施，提供風險管理、雷災事故應急方案。評估所得出的風險值利用數據庫、GIS等技術繪制出校園雷電災害風險區劃，建立起雷電監測預警機制，組織起校園防雷應急小組，有效地使雷擊風險最大化的降低。具體模式示意圖如下所示：

4 綜合防雷體系

4.1 各區域風險評估流程

賀州學院的雷擊風險評估都是針對建筑單體進行的，先確定各個可能存在的損失類型，確定并計算各分風險R，根據超標分量R類型提出合適的整改方案。

4.2 各個子單體的數據處理

雷擊風險評估都是針對建筑單體進行的，IEC62305方法中雷擊風險的基本關系：R=N·P`L，全部雷擊風險分量和來源扼要地歸納為一個4x8矩陣，利用這一基本計算原理，并利用EXCEL和WordPipe等設計出雷評專用軟件，它不僅可以將各個單體的風險值計算簡化，同時能對風險超標的項目最佳的弱化手段。為學校雷電災害防護提供了更加科學、有效、經濟的預防手段，使學校防雷更加明細和防護措施有的放矢。

4.3 建立動態校園區域風險動態信息庫，利用gis繪制校園雷擊風險圖

通過計算分析形成賀州學院校園內的各區域風險值信息庫，信息庫不僅有建筑物的現有風險值，同時還包括不達標區域的最佳整改方案，以及臨時應急方案。利用數據庫和GIS技術，實現校園雷擊災害風險的可視化區劃，并實現風險圖與各區域風險值數據庫的超級鏈接。賦予每個單體不同風險等級：●（綠）風險值達標區域，●（藍）不達標區域，●（黃）室外場所，●（紅）高危場所。

4.4 預警模式建立

4.4.1 校園防雷應急小組

校園防雷風向等級區劃為在校園內實現實時的雷電監測預警聯動機制提供了良好的條件。為了使預警模式有效的實施，賀州學院成立防雷安全應急小組，應急小組應定期接受防雷知識和技術培訓，特別是對區域風險圖和風險值數據庫使用的培訓，并負責校內以下主要任務為：

1）定期請有資質的專業防雷檢測機構檢測防雷設施，評估防雷設施是否符合國家規范要求，落實整改項目，消除隱患；

2）充分利用校內廣播，短信等信息平臺，保證預警根據預警信號的暢通廣泛發布，并啟動相應級別的應急預案，檢查、落實預案的執行情況，發布躲避通知，必要時組織避災疏散；

3）配合有關部門開展災情監測工作；

4.4.2 應急處置

雷電監測預警信號分三級，分別以黃色、橙色、紅色表示。

表2 雷電監測預警及應急措施

雷電黃色預警信號6小時內可能發生雷電活動，可能會造成雷電災害事故?！瘢ňG）●（藍）更高等級預警發布時做好臨時應急預案●（黃）更高等級預警發布時停止活動●（紅）及時遠離這次場所*略雷電橙色預警信號2小時內發生雷電活動的可能性很大，或者已經受雷電活動影響，且可能持續，出現雷電災害事故的可能性比較大?！瘢ňG）●（藍）做好臨時應急預案●（黃）必須外出須使用汽車工具；*略雷電紅色預警信號2小時內發生雷電活動的可能性非常大，或者已經有強烈的雷電活動發生，且可能持續，出現雷電災害事故的可能性非常大?！瘢ňG）呆在室內居中位置●（藍）做好臨時應急預案 *略

4.4.3 校園防雷預警及應急措施的宣傳與推廣

要進行防雷首先要告訴別人為什么要防雷，氣象部門首先對校園防雷應急小組安全進行防雷安全培訓，應急小組再配合氣象部門做好宣傳推廣工作，包括：

1）做好在校師生的防雷科普、雷災避險的宣傳工作；

2）建立校園防雷宣傳欄和警示牌，特別是預警信號、應急措施和校園各區域風險圖的張貼宣傳，在●（紅）高危場所樹立醒目的警示牌；

3）建立信息發布制度，充分利用校園內現有渠道，并建設電子信息屏等發布渠道，確保信息及時、準確、客觀、全面。

5 模式的總結與推廣

賀州學院的綜合防雷系統是一個預防預警模式，是將氣象防雷科技成果轉化與應用，總體目標是利用風險評估等手段，為學校雷電災害防護提供了更加科學、有效、經濟的預防手段，使學校防雷更加明細和防護措施有的放矢；進一步降低賀州學院遭受雷電災害的風險和損失，通過有效的預警機制，有力保障了在校師生的生命和財產安全，把“防雷減災，利國利民”落到實處。

在此模式中，雷擊風險評估通過雷電監測預警得到了雷電流強度、落雷密度，大大提高了其報告的準確性和科學性，利用了雷評作為關鍵技術的校園防雷風險等級劃分又使得雷電監測預警做到更到位、更精細化。兩種業務在內的綜合防雷體系模式在村落、大型單位、廠區甚至城區都可以值得推廣和應用。

[1]IEC62305.雷電防護.

[2]孟青呂偉濤等.地面電場資料在雷電預警技術中的應用[J].氣象，31(9).

[3]尹娜，肖穩安.區域災害易損性分析、評估及易損區劃[J].熱帶氣象學報，2005，17(5)：638-644.