ICS 07.060 A 47 DB34 安 徽 省 地 方 标 准 DB 34/T 24412015 大气雷电环境评价技术规范 Technical code for assessment of lightning environment 文稿版次选择 2015-07-14 发布 2015-08-14 实施安徽省质量技术监督局 发 布 DB34/T 24412015 I 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。本标准由安徽省气象标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位：安徽省防雷中心。本标准起草人：刘岩、王凯、王新培、孙浩、朱浩、李丽、庄道全、傅盈盈、邱阳阳、朱冰。DB34/T 24412015 1 大气雷电环境评价技术规范 1 范围 本标准规定了大气雷电环境评价的评价程序、评价所需资料、评价内容和评价报告。本标准适用于雷电灾害风险评估中的大气雷电环境评价。2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 50057 建筑物防雷设计规范 QX/T 79-2007 闪电监测定位系统 第1部分 技术条件 QX/T 85-2007 雷电灾害风险评估技术规范 QX/T 106-2009 防雷装置设计技术评价规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 雷暴日 thunderstorm day 一天中可听到或测到一次以上的雷击声则称为一个雷暴日。QX/T 106-2009,定义 3.40 3.2 闪电定位系统 lightning detection and location system 实时测量雷电发生的时间、位置、极性、强度、回击数等多项雷电参数的系统。QX/T 85-2007，定义 3.16 3.3 土壤电阻率 soil resistivity 表征土壤导电性能的参数，为单位体积土壤的阻抗。QX/T 85-2007，定义 3.5 3.4 地闪 cloud to ground flash DB34/T 24412015 2 闪电放电过程发生在雷暴云体（云内的正或负电荷区）与地面之间的对地放电。QX/T 79-2007，定义 3.1 4 评价程序 大气雷电环境评价的程序见图1 所示。图1 大气雷电环境评价程序 5 评价所需资料 进行大气雷电环境评价时，需收集的资料如下：项目所在市相对湿度的观测资料（最近10 年及 10 年以上）；项目所在市历史雷灾资料（最近10 年及 10 年以上）；项目所在市雷暴天气大气环流形势、卫星云图资料、雷达回波资料（最近5 年及 5年以上）；项目所在市雷暴日观测资料（最近 10 年及 10 年以上）；项目所在地闪电定位系统的监测资料（最近 5 年及 5年以上）；项目所在地的地勘报告；现场土壤电阻率的勘测数据（至少勘测项目所在地东、南、西、北四个点，勘测深度不能低于项目的桩基深度）。6 评价内容 6.1 雷电气候特征 6.1.1 相对湿度 利用 GPS 等定位仪器确定项目的准确地理位置、海拔高度信息，根据项目所在市相对湿度的观测资料，统计近年来 1-12 月份相对湿度的均值。6.1.2 雷暴移来路径 利用历史雷灾资料，分析项目所在市及项目所在地的灾情特点。收集资料 现场调研与勘测 资料处理及分析 编制评价报告 DB34/T 24412015 3 根据大气环流、卫星云图、雷达回波、闪电定位系统监测资料，分析影响项目所在市的历年雷暴移动路径，确定雷暴移来的主导方向和次主导方向。6.1.3 雷电活动特征 6.1.3.1 雷暴日特征 利用雷暴日观测资料，分析项目所在市的历年雷暴状况，确定年平均雷暴日数据、雷暴日的年际变化特征等。6.1.3.2 雷电时空分布特征 根据闪电定位系统的监测资料，统计项目所在市地闪活动的年际变化、月变化、日变化特征、地闪频次的空间分布、雷电流极性及累计概率分布（见附录A）。依据项目占地面积的大小，分析项目所在地地闪活动特征（见附录A）：当项目占地面积20 km2 时，统计以项目为中心，周边 3 km 范围内的地闪活动特征；当20 km2项目占地面积40 km2 时，统计以项目为中心，周边 4 km范围内的地闪活动特征；当40 km2项目占地面积60 km2 时，统计以项目为中心，周边 5 km范围内的地闪活动特征；当60 km2项目占地面积100 km2时，统计以项目为中心，周边 6 km 范围内的地闪活动特征；当项目占地面积超出100 km2，统计以项目为中心，项目占地区域内的地闪活动特征。6.2 雷电流散流特性 6.2.1 地形及土质 勘查项目所在地的地形地貌，并根据项目所在地的地勘报告，了解项目所在地土壤类型、土质及分层情况。6.2.2 土壤电阻率 土壤电阻率的勘测方法见附录B，至少选取项目所在地东、南、西、北四个点进行土壤电阻率的勘测，勘测深度不能低于项目的桩基深度，记录勘测数据（见附录B），分析土壤电阻率在水平和垂直方向的分布特征：a)土壤不同深度的垂直电阻率分布，根据不同深度范围土壤电阻率仿真分析得到土壤电阻率的断面图；b)土壤同一深度的水平电阻率分布，采用与 a）中类似的方法得到土壤电阻率的水平分布图。6.3 雷击大地的年平均密度Ng GB 50057 中雷击大地密度的计算公式（1）为：Ng=0.1Td.(1)式中：Td 为区域年平均雷暴日，根据当地气象台、站确定（GB 50057）。Ng 的单位是：次/（km2a），利用雷暴日计算得到的 Ng 和 6.1.3.2 中统计的项目所在地的雷击大地的年平均密度按观测时间进行加权平均（见附录C），即得到项目所在地的 Ng 值。7 评价报告 7.1 项目概况：经纬度、占地面积、桩基的深度 DB34/T 24412015 4 7.2 所用资料 7.3 评价内容：雷电气候特征、雷电流散流特性和雷击大地的年平均密度 7.4 结论（见附录D）DB34/T 24412015 5 A A 附 录 A（资料性附录）雷电气候特征分析方法 A.1 项目所在市雷电气候特征分析方法 A.1.1 时空分布特征 A.1.1.1 年际变化及趋势分析 趋势分析的方法采用线性趋势法：建立地闪频次（Yi）与时间序列（ti）之间的一元线性回归方程，即：Yi=b0+bti，（i=1,2,，n）.(A.1)式中：b0 回归常数；b 回归系数（线性趋势）；n 资料长度。利用最小二乘法计算出 b0 和 b，当 b 为正（负）时表示在统计时段内该要素是线性增加（减小）的。检验趋势是否显著，可通过计算 Y i 与 ti 之间的相关系数 r，并对 r 进行 t 检验，以确定趋势变化是否显著。A.1.1.2 月变化特征 月变化特征主要分析地闪（正地闪和负地闪）频次、平均雷电流强度（正地闪、负地闪）逐月分布，以及发生概率特点。A.1.1.3 日变化特征 日变化特征主要分析地闪（正地闪和负地闪）频次、平均雷电流强度（正地闪、负地闪）一天内的分布情况。A.1.1.4 空间分布特征 分析项目所在市地闪密度和地闪强度的空间分布，得到地闪密度和雷电流强度的空间分布特征。A.1.2 雷电流特征分析 A.1.2.1 地闪发生概况 统计地闪发生的频次和雷电流幅值特征，如表A.1 所示：表A.1 地闪发生概况 总地闪频次 正地闪 负地闪 频次 雷电流平均强度（kA）频次 雷电流平均强度（kA）DB34/T 24412015 6 A.1.2.2 雷电流幅值累积百分率分布 统计正（负）地闪雷电流强度分布为 0-10kA、10-20kA、20-30kA、30-40kA、40-50kA、50-60kA、60-70kA、70-80kA、80-90kA、90-100kA 及 100kA 以上时地闪频次占总地闪的比例，得到正（负）雷电流强度的累积概率分布曲线，并分析其特征。A.2 项目所在地雷电气候特征分析方法 根据项目的占地面积，按照 6.1.3.2 中要求，统计项目所在地地闪频次及雷电流的空间分布特征，并分析雷电流强度的累计百分比，如表A.2 所示：表A.2 雷电流分布特征统计表 雷电流幅值（kA）占总地闪的百分比 0-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 70-80 80-90 90-100 100 DB34/T 24412015 7 B B 附 录 B（资料性附录）土壤电阻率的现场勘测 B.1 土壤电阻率勘测方法 B.1.1 前期准备 土壤电阻率的影响因子有：土壤类型、含水量、含盐量、温度、土壤的紧密程度等化学和物理性质。在进行土壤电阻率测量之前，宜先了解土壤的地质构造，并参阅表B.1，对所在地土壤电阻率进行估算。表B.1 不同土壤电阻率参考值 类 别 名 称 近似值 不同情况下电阻率的变动范围 潮湿时（多雨区）较干时（少雨区）地下含盐碱时 泥 土 陶粘土 10 5-20 10-100 3-10 泥炭、泥灰岩、沼泽地 20 10-30 50-300 3-30 黑土、田园土、陶土 50 30-100 50-300 10-30 粘土 60 30-100 50-300 10-30 砂质粘土 100 30-100 80-1000 10-30 黄土 200 100-200 250 30 含砂粘土、砂土 300 100-1000 1000以上 30-100 多石土壤 400 上层红色风化粘土，下层红色页岩 500（30湿度）表层土夹石，下层石子 600（15湿度）砂 砂子、砂砾 1000 地层深度不大于 1.5 m，位于多岩石基底上软质粘土 1000 岩 石 砾石、碎石 5000 多岩山地 5000 B.1.2 具体测量 土壤电阻率的测量方法很多，如地质判定法、双回路互感法、自感法、线圈法、偶极法以及等间距文纳四极法等。等间距文纳四极法通过实践检验，其准确性能满足工程计算要求，其原理见图B.1。DB34/T 24412015 8 C P P C1 1 2 2MC1 P1P2C2a a ah 图中：C1 和C2 电流极 P1 和P2 电压极 M 接地电阻测量仪 h 测量电极埋设深度 a 测量电极之间的距离 图B.1 等间距文纳四极法原理图 用等间距文纳四极法测量土壤电阻率时，两电极之间的距离 a 应大于等于电极埋设深度 h 的 20倍，即 a20h。最大的极间距离 a 可取拟建接地装置最大对角线的三分之二。电流极之间的距离不宜太大，一般不超过 300 m，否则引线间互感将对测量结果造成较大的影响。B.1.3 测量数据修正 测量出的土壤电阻率的值应按下列公式（B.1）进行季节修正：=0（m）.(B.1)式中：0 所测土壤电阻率；季节修正系数，见表B.2。表B.2 季节修正系数表 土壤性质 深度（m）1 2 3 粘土 0.5-0.8 3 2 1.5 粘土 0.8-3 2 1.5 1.4 陶土 0-2 2.4 1.36 1.2 砂砾盖以陶土 0-2 1.8 1.2 1.1 园地 0-3 1.32 1.2 黄沙 0-2 2.4 1.56 1.2 杂以黄沙的砂砾 0-2 1.5 1.3 1.2 泥炭 0-2 1.4 1.1 1 DB34/T 24412015 9 表B.2（续）土壤性质 深度（m）1 2 3 石灰石 0-2 2.5 1.51 1.2 注：1 在测量前数天下过较长时间的雨时选用；2 在测量时土壤具有中等含水量时选用；3 在测量时，可能为全年最高电阻，即土壤干燥或测量前降雨不大时选用。B.2 现场勘测记录表 表B.3 给出了土壤电阻率现场勘测记录表。表B.3 土壤电阻率现场勘测记录表 项目名称：项目编号：勘测人员：勘测当日天气和温度：勘测日期：项目地址：采集点经纬度 电极之间距离（m）勘测结果（m）土壤性质 土壤状况 东侧 N:E:1 粘土（浅层）粘土（深层）陶土 陶土（杂质）园地 沙质土壤 土壤干燥 中等潮湿 较为潮湿 2 3 4 5 6 7 8 9 10 南侧 N:E:1 粘土（浅层）粘土（深层）陶土 陶土（杂质）园地 沙质土壤 土壤干燥 中等潮湿 较为潮湿 2 3 4 5 6 7 8 9 10 DB34/T 24412015 10 表B.3（续）采集点经纬度 电极之间距离（m）勘测结果（m）土壤性质 土壤状况 西侧 N:E:1 粘土（浅层）粘土（深层）陶土 陶土（杂质）园地 沙质土壤 土壤干燥 中等潮湿 较为潮湿 2 3 4 5 6 7 8 9 10 北侧 N:E:1 粘土（浅层）粘土（深层）陶土 陶土（杂质）园地 沙质土壤 土壤干燥 中等潮湿 较为潮湿 2 3 4 5 6 7 8 9 10 位于旷野独立或可视为孤立建筑 位于河边、湖边、海边或其他土壤电阻率较低的地方 周 边 环 境 项目周边的其他建（构）筑物 方位 建（构）筑物高度（或层数）与项目的直线距离 东 南 西 北 周边建（构）筑物分布示意图 DB34/T 24412015 11 C C 附 录 C（资料性附录）雷击大地的年平均密度计算 利用近 K1 年的雷暴日观测资料（Td）得到的雷击大地的年平均密度为：Ng1=0.1Td，利用近 K2 年的闪电定位系统监测资料得到项目所在地雷击大地的年平均密度为 Ng2。为了客观地分析项目所在地的雷电灾害风险，考虑到目前雷暴日观测和闪电定位监测均存在一定的优势和误差，在估算各种危险事件的次数和概率时，综合两种观测数据，采用时间序列的权重因子法进行综合计算：1 1 2 21 2g ggK N K NNK K.(C.1)式中：Ng1 利用雷暴日观测资料得到的雷击大地的年平均密度；Ng2 利用闪电定位系统监测资料得到的雷击大地的年平均密度；K1 雷暴日观测资料的时间长度；K2 闪电定位系统监测资料的时间长度。DB34/T 24412015 12 D D 附 录 D（资料性附录）评价结论模板 表D.1 给出了评价结论模板。表D.1 评价结论模板 内 容 结 论 相对湿度特点 雷灾特点 雷暴移来路径 项目所在市地 闪活动特征 项目所在地地 闪活动特征 土壤特性 雷击大地的 年平均密度 Ng _