复杂形状建筑物雷击等效截收面积计算方法研究

GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》给出的计算公式,不适用于复杂形状建筑物雷击等效截收面积的计算;以缙云县重点建设工程项目之一的"缙云阁"的雷击等效截收面积计算为例,提出了对于任意复杂形状的建筑物,雷击等效截收面积的计算可通过绘制平面图并确定其轮廓线的函数表达式,用定积分方法进行精确计算的思路。     

化工储罐雷击截收面积算法的探讨

文章在雷电灾害风险评估中使用一个恒定的位置因子来计算储罐的截收面积会导致误差的发生,本文根据储罐群以及周边建筑物的分布情况,分析了周边建筑物的高度、相对位置以及其他储罐的环绕程度对储罐截收面积的影响。结果表明:储罐之间距离的远近会使截收面积发生一定的变化,储罐之间间距与截收面积呈正相关;周边建筑物的高度及距离也会造成截收面积计算上的差异;储罐也因环绕程度不同,其截收面积存在不同。     

基于ArcGIS的网格化雷电灾害风险评估方法研究与应用*

结合镇海区实际，开展大片区建（构）筑物网格化雷电灾害风险评估模型构建与应用，解决雷电灾害风险评估仅停留在依据灾后损失指标的单体建（构）筑物风险分布评估情况。在常规电气—几何雷电灾害风险评估模型基础上创新应用，引入地理信息处理技术将评估区域进行网格化分割，建立格点内包含建（构）筑物高度及其梯度、土壤电阻率及其梯度、直击雷防护效率、有效截收面积、地闪密度、电子电气设备系统、人口密度、火灾风险等指标在内的多层次网格化雷电灾害风险评估模型，并以辖区某化工企业厂区雷电灾害风险评估为例，对模型实践可行性应用示例。结果表明：对各指标数据集综合分析计算并运用ArcGIS风险区划，结合厂区功能布局特点分析评价，结果与市级雷电灾害风险评估报告、省级雷电易发区划基本一致。采用地理信息技术网格化处理大范围、跨区域雷电灾害风险评估方法，从“点”到“面”建立数学模型，对评估区域范围及扩展范围的雷电灾害风险评估、风险区划、政府决策支持等具有指导意义。     

雷击大地密度和等效截收面积计算方法

分析了雷击大地密度传统计算公式中相关参数的局限性,运用IEC62305-2风险管理中的公式对雷电灾害风险分量进行计算分析,提出用闪电定位系统监测到的数据计算雷击大地密度更为合理。根据雷闪的数学模型及雷电流幅值的概率分布特征,对GB50057—1994及IEC62305标准中等效截收面积计算方法进行对比,得出了等效截收面积计算的新方法。     

北京地区雷电灾害风险评估方法与应用

首先选用北京地区1961—2008年的气候站点资料分析闪电活动的气候背景特征,用2007—2008年的闪电定位资料统计各评估网格单元的地闪密度,得到北京地区网格化地闪密度分布,评估网格单元大小为1km×1km。研究发现北京地区平均地闪密度大致在1.6～2.4次·km^-2·a^-1之间,有三处地闪密度的高值分布区,分别是西南部房山的拒马河流域地区,北京城中心偏北—昌平—顺义一带以及平谷一密云一带。借助空间网格技术,根据下垫面承灾体的雷电防护及规避特征,将评估区域划分成建筑物、室外建筑物遮挡部分及空旷地带三种空间类型。然后依据不同空间类型区域的地闪密度、闪电有效截收面积、雷电防护能力和位置参数等因素,分别核算评估网格单元内的雷击危险事件次数,作为雷电灾害风险评估的主要致灾因子指标。最后以人作为雷电灾害的首要承灾体,按"风险=雷击危险事件次数×暴露人口"的概念模型方法,测算北京地区雷电灾害风险指数。风险评估结果认为北京城市地区由于人口及经济实体密集分布,雷电灾害风险普遍较高,城市地区的雷电灾害风险具可规避性;农村及城市远近郊区,人口稀少,尽管闪电活动会比城市地区活跃,雷电灾害风险不是太高。     

特殊建筑物雷击截收面积计算

从计算雷击截收面积的逻辑关系出发,以斜坡类建筑和圆顶形建筑两类特殊建筑为例,通过建立相关模型和数学公式,分析计算应从何位置按照何扩大宽度往外偏移能准确地求出截收面积。对于单檐斜坡类建筑、重檐建筑或古塔,根据房檐到屋脊（塔尖）的水平距离和垂直距离的关系,判断出应该按房檐还是屋脊（塔尖）偏移。对于圆顶形或椭圆顶形建筑,利用建筑屋顶的数学公式,建立了到圆心中轴线距离的数学公式,并对其求导数,得到了导数为0时点的横、纵坐标,此点即为偏移点位置,同时得到了对应的扩大宽度。利用AutoCAD偏移及求面积命令得到截收面积,为防雷设计及雷电灾害风险评估中雷击截收面积的准确计算提供参考。     

大连市雷电灾害风险评估体系指标量化方法

为了提高雷电灾害风险评估的置信度,在大连市雷电灾害风险评估指标体系的基础上,探讨适用于该评估方法的量化模型以及基于层次分析法(AHP)的各评价指标权重量化方法。采用层次分析法建立指标层判断矩阵,计算矩阵最大特征根,对各矩阵进行归一化处理和一致性检验,得出所有指标总体累积权重分布的同时确立雷电灾害风险安全度评价等级。通过典型建筑物的雷电灾害风险量化评价,验证了该量化评估体系的合理性,为有效防止或减少建筑物雷电灾害提供了一种简便实用的评价方法。     

山东省雷电灾害风险评估系统的开发

山东省雷电灾害风险评估系统是以 Java为平台设计开发的集查询管理和计算功能于一体的办公软件。该系统可依项目所在地经纬度自动分析该区域气象资料,根据雷电灾害风险评估技术规范和现场勘查数据,对各类建筑物的雷电灾害风险进行系统评估。所有数据可在系统内部完成交互及分析计算,自动生成评估报告,提高了雷电防护技术服务的工作效率和水平。     

基于GIS的网格化雷电灾害风险评估模型及其应用

在分析雷电灾害风险评估技术发展现状以及大片区化工厂、建筑群雷电灾害风险特点的基础上,提出了基于地理信息处理技术的网格化雷电灾害风险评估模型,建立包含高势层及其梯度、土壤散流层及其梯度、雷击密度层、直击雷防护效率层、电气电子设备抗雷击风险值、雷击燃爆风险值、人员密集度等指标在内的多层网格化雷电灾害风险评估模型,并以某化工厂的雷电灾害风险评估为例,对模型的应用做了示例,对模型在实践应用过程中可能遇到的问题、模型未来可能改进的方向做了讨论。     

广西雷电灾害风险评估业务系统在南宁地铁二号线工程中的应用

应用广西雷电灾害风险评估业务系统对南宁地铁二号线工程沿线土壤电阻率、雷暴日分布、地闪密度等要素进行统计分析,得出工程评估必须的雷电风险值计算取值;再以全线雷电灾害风险区划结合地面建筑物评估的模式,探索出了地铁这种特殊的地下建设工程开展雷电灾害风险评估的方法。     

几种雷电灾害风险评估计算方法应用对比分析

雷电灾害风险评估中,雷击风险的计算方法有人工计算、Excel表格计算和软件计算3种。选取石嘴山一油库为案例,依据风险管理标准(GB/T 21714.2 -2015),分别采用人工、Excel和软件方法,计算该油库雷电风险总量和风险分量。计算结果显示,软件计算风险总值相对人工计算值总是偏高,特别是对于易燃易爆场所,比人工计算、Excel计算值高20~30倍;人工方法、Excel方法风险总值计算结果较为一致。造成差别的原因是,人工计算主观性大,不同的评估人员在风险分量的选取及计算过程中会出现较大的差别,容易忽略部分风险分量,从而造成风险总量的减少。在风险分量的组成上,对第三类防雷建筑物,人工计算结果更符合实际;对第一、二类防雷建筑物,软件计算结果更符合实际。     

雷击大地密度Ng数值研究

雷击大地密度Ng作为一个重要的气象参数,直接影响雷电灾害风险评估的科学计算。Ng数值的获取有两种方式:一种是由地闪定位网络系统提供,一种是按Ng≈0.1T_d(年均雷暴日)估算。在利用后一种方法获取Ng值时,简单地取0.1T_d并非科学。因为T_d是较大区域范围的平均值,未必是雷电灾害风险评估项目所处区域的真实值;况且Ng值不仅受T_d的影响,还与雷暴时间、雷暴路径、闪电特征、雷灾频次与强度有关。因此,利用后一种方法获取Ng值时,需计入其他气象因素的影响。基于对影响Ng的各种气象因素的分析,将焦作市按行政区划定为65个区域,根据各个区域的气象环境,分析出各个区域的雷电灾害风险等级;根据风险等级,设定风险系数,并结合周边区域气象因素对该区域的影响,计算出Ng的修正系数,修正Ng的取值,使修正后的Ng值更接近真实值。     

基于ArcGIS的新疆雷电灾害风险区划研究

为了明确不同区县雷电灾害风险的高低程度、防御措施和减轻雷灾损失,利用地闪资料、雷电灾情数据、社会经济资料和地理信息数据,采取归一化法、层次分析法和加权综合评价法,考虑致灾因子的危险性、孕灾环境的敏感性和承灾体的易损性3个评价指标,选择地闪密度、地闪强度、海拔高度、地形起伏、地表覆盖类型、人口密度、地均GDP、生命损失指数、经济损失指数和耕地比重等10个影响因子建立雷电灾害区划模型,绘制出新疆雷电灾害风险区划图。结果表明:雷电灾害风险极高区主要集中在阿勒泰地区北部、塔城地区大部、博州、伊犁州、喀什市和天山北坡经济带南部部分地区,而古尔班通古特沙漠和塔克拉玛干沙漠地区属于一般风险区。通过与新疆历史雷电灾情数据比较发现,雷电灾情次数空间分布与风险区划分布趋势大致吻合。     

架空线路年平均雷电闪击频数计算方法探析

分析了规范推荐的架空线路年平均雷击次数计算方法,提出方法中存在截收面积与雷击大地密度对应的雷电流幅值不匹配的问题。为解决该问题,文章以某一具体架空线路为例,介绍了针对全部雷电流幅值,应用积分法计算年平均雷击次数的方法,计算结果与规范推荐方法计算结果的比较说明了积分方法的精密性及结果的合理性。具体的分析、计算方法为：基于电气〖CD*2〗几何模型推导出与雷电流幅值有关的架空线路截收闪电宽度的计算公式,并通过对雷电流幅值频率分布规律的多项式拟合确定任意雷电流幅值的雷击大地密度,任一雷电流幅值对应的截收面积及对应的雷击大地密度的乘积即为该雷电流对应的年平均雷击次数,在该区域雷电流幅值的分布范围内对得到的雷击次数进行积分,即可得到考虑雷电流幅值分布特征的架空线路年平均雷击次数计算结果。     

基于闪电定位数据的鲁西南地区雷电灾害易损度区划

为了明确不同县区雷电灾害风险的高低,防御和减轻雷电灾害,利用鲁西南地区闪电定位资料、土壤电阻率数据、经济社会数据,选取地闪密度、强雷电流分布、土壤电阻率、人口密度、单位面积GDP为影响因子,采用层次分析法和加权综合评价法,建立雷电灾害易损度区划模型,以县区为单位,将该地区雷电灾害易损度区划为5个等级,绘制区划图,并利用历史雷灾频次对区划结论进行检验。结果表明:地闪密度高值区位于曹县和东明,这两个县区的雷电灾害易损度最高;郓城和牡丹区的强雷电流分布密度大,易损度次高;巨野和定陶的易损度居中;鄄城的地闪密度最小,成武的土壤电阻率和人口密度较低,两者划为易损度次低区;单县由于强雷电流分布密度最低,划为易损度低风险区。易损度和历史雷灾数据正相关,且相关性较好,密切程度较高,回归显著。     

模糊综合评判法在厦门市雷电灾害风险区划中的应用

选取年雷击大地密度、产值密度和人口密度3个因子作为评判指标,利用模糊综合评判法对厦门市6个区的雷电灾害风险进行了评估.结果显示:厦门市各区雷电灾害风险受地闪频次、经济发展和人口密度分布不均等因素的影响,思明区为高风险区,翔安区为低风险区,其余4个区为中等风险区.该划分为厦门市防雷部门针对本地实际情况制定科学、合理、经济的防雷设计方案提供了更为细致的参考.     

区域雷电灾害风险评估模型与应用

在分析国内雷电灾害风险区划发展现状进行的基础上,从区域雷电灾害事前风险评估的角度出发,采用灾害评估的承灾体、致灾体模式,引入雷电风险、地域风险和承灾体风险作为评估指标,针对每个指标选取与其发生紧密度较高的参数作为2级评价标准,对区域雷电灾害风险进行基于事前致灾因子的区域雷电灾害风险评估研究,并以福建省为例,应用该模型进行了计算。结果表明,基于承灾体、致灾体模式的区域雷电灾害风险评估模型能较好地反应出区域雷电灾害发生的损失程度,对于行政区域范围的雷电灾害风险度区域与政府决策支持具有积极的指导意义。     

基于GIS图层叠置法的精细化雷电灾害易损度区划模型

本文从雷电致灾因子、孕灾环境和承灾体方面研究雷电灾害风险评估及区划方法,根据自然灾害系统理论和自然灾害风险评估理论,以福建省三明市为例,利用气象探测资料、地理信息数据、社会经济发展规模、人口密度、土地利用现状以及雷电灾情等数据,采用统计方法、灾情解析、调查问卷确定权重等方法,建立起评价指标与风险评估的定量关系,利用GIS技术将易损性构成要素进行图层叠置,在GIS平台上将所有数据落实到1km×1km的格栅上进行处理,各地的雷电灾害易损性便以1km×1km的单元进行计算量化,最终得到精细化的雷电灾害易损性风险区划图,完成基于GIS图层叠置法的精细化雷电灾害易损度区划模型研究,形成较科学的雷电灾害风险评估及区划技术方法体系,具有很好的应用推广价值,为发展智慧气象,提升防雷减灾公共服务能力提供科学参考,对开展雷电监测、预警、预报以及防雷减灾研究都具有重要意义。