城市公園的雷電防護狀況調(diào)查分析與防護對策

劉方 徐穎 余波

摘? 要：文章通過分析平湖市的城市公園雷電防護設(shè)施的現(xiàn)狀，提出有必要健全城市公園的雷電防護設(shè)施。在確保公園日常生態(tài)、景觀、休閑游憩、文化功能發(fā)揮的前提下，完善防雷設(shè)施的建設(shè)。從公園設(shè)計階段入手，解決好公園的防雷設(shè)計方案。公園防雷設(shè)施的建設(shè)也是提高全民防雷意識、城市防災(zāi)減災(zāi)的重要舉措。

關(guān)鍵詞：公園防雷;易受雷擊部位;閃絡(luò);防雷意識

中圖分類號：P429? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）17-0105-02

Abstract： Based on the analysis of the present situation of lightning protection facilities in urban parks in Pinghu City， this paper argues that it is necessary to improve the lightning protection facilities in urban parks， that on the premise of ensuring the daily ecology， landscape， leisure and recreation， cultural functions of the park， we should improve the construction of lightning protection facilities， and that starting with the park design stage， we should solve the lightning protection design scheme of the park. The construction of lightning protection facilities in parks is also an important measure to improve the national awareness of lightning protection and urban disaster prevention and mitigation.

Keywords： park lightning protection; vulnerable part for lightning flashover; lightning; lightning protection awareness

1 概述

公園是一個集旅游、休閑、娛樂的公眾活動場所，公園是進行國際、國內(nèi)經(jīng)貿(mào)活動和文化交流的重要場所，是城市重要旅游景點，也是推動城市建設(shè)，促進旅游休閑產(chǎn)業(yè)發(fā)展，美化亮化自然環(huán)境的重大項目，是城市作為國際性現(xiàn)代化旅游城市的標志性景區(qū)。然而，由于人們的防雷意識薄弱，近些年公園里雷擊事故頻發(fā)。因此，如何有效防止公園雷擊事故的發(fā)生是擺在防雷人面前的新課題。

2 平湖市主要城市公園的雷電防護設(shè)施現(xiàn)狀

平湖地處長江三角洲，位于浙江省杭嘉湖平原東北部，南瀕杭州灣東臨上海市，屬江南古陸外緣杭州灣凹陷為一沖積平原。此地年雷暴日為40天，為多雷區(qū)。平湖市城市公園多為臨湖臨河而建，筆者查看了平湖具有代表性的公園——東湖公園、案山公園、李叔同公園、當湖公園的防雷設(shè)施狀況。

東湖公園是大型戶外場所，人員密集，并處于水陸交接處，公園內(nèi)建筑只有高建筑九峰一覽樓有完善的外部防雷設(shè)施，游廊、書院建筑、茶室、涼亭等建筑均無防雷設(shè)施。公園內(nèi)照明系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)未安裝防雷設(shè)施。

李叔同公園三面臨湖，園內(nèi)高大樹木密集，公園電源系統(tǒng)有較完善的防雷設(shè)施，管理中心和李叔同紀念館有完善的外部防雷設(shè)施，公共廁所、涼亭和監(jiān)控系統(tǒng)無防雷設(shè)施。

案山公園、當湖公園內(nèi)所有附屬設(shè)施均無任何防雷設(shè)施。

3 雷擊事故的損壞情況及原因分析

3.1 雷擊的選擇性

大量的雷擊事故的統(tǒng)計資料和實驗研究證明，雷擊的地點是有一定的規(guī)律的。

3.1.1 由于在雷雨云下方，地面上各類向上凸起的尖端附近聚集大量電荷，使之較附近電場強，如圖1所示，因此突出地面越高的物體越易受雷擊。在空曠的公園內(nèi)燈桿、高大樹木、監(jiān)控攝像機支架、附屬建筑物等都是易受雷擊部位。

3.1.2 在雷電先導放電過程中，地中的導電電流主要是沿著電阻率較小的路徑流通，使地面電阻率較小的區(qū)域被感應(yīng)而積累大量與雷云相反的異性電荷，雷電自然朝著這些地方發(fā)展。因此，土壤電阻率不均勻時，土壤電阻率小的地方易受雷擊，不同土壤交界地段易受雷擊。河岸、湖邊、地下水出口處、金屬礦床的地區(qū)、地下電纜密集的地方易受雷擊。公園多為臨湖、臨河而建，公園所在位置的自然條件決定了該區(qū)域的落雷密度大于城市的其他地方。

3.2 雷擊事故的損壞情況

在公園里最常見的雷擊事故主要有雷擊傷亡事件，雷擊樹木，公園附屬建筑物被雷擊，監(jiān)控、廣播等弱電系統(tǒng)遭到雷擊損壞，路燈照明系統(tǒng)被雷擊等。

3.3 雷擊事故的原因分析

在公園諸多設(shè)施未做防雷設(shè)施的情況下，不管是直擊雷還是雷擊電磁脈沖都會對公園內(nèi)的人、樹和其他附屬工程嚴重的損害。

3.3.1 直擊雷

（1）雷電直接擊中樹木。樹木遭到直擊雷時，通過樹木中的電流非常大，產(chǎn)生大量的熱，使樹木中的水分溫度迅速升高而汽化，變成高溫高壓的水蒸氣，氣體膨脹做功，從而將樹木炸開。在樹木接閃瞬間與大地間存在著很高的電壓。樹干山的電壓可按下式計算：

式中：i-雷電流，KA;Ri-樹木本身接地沖擊電阻，Ω;L0-樹木單位長度的電感量，μH/m;l-計算點距地面的長度，m;-雷電流的陡度，KA/μs。

如果當人的某部位接觸到被雷擊的樹木時，雷電流就從接觸點流入人體，從另一接觸點流出或從腳底流出，受害者輕則短時麻痹，重者甚至昏倒甚至死亡。

當人未接觸樹木，但與樹的距離小于Sa時，即：Sa=+

式中：i-雷電流，KA;Ri-樹木本身接地沖擊電阻，Ω;L0-樹木單位長度的電感量，μH/m;l-計算點距地面的長度，m;-雷電流的陡度，KA/μs;ER-對于電阻壓降，空氣擊穿強度，約500～600kV/m;EL-對于電阻壓降，空氣擊穿強度，約1000～1200kV/m。

樹木上的高電壓將對旁邊的人發(fā)生閃絡(luò)，這樣的情況發(fā)生造成人員傷亡的概率很大。如圖2。

（2）雷電直接擊中路燈桅桿、攝像機桅桿。當雷電擊中路燈桅桿、攝像機桅桿時除了對附近的人構(gòu)成旁側(cè)閃絡(luò)的危害外，雷電流流經(jīng)燈桿、攝像機支架的接地體，流散入周圍土壤時，在周圍行走的人就會受到雷電流所造成的“跨步電壓”的危害。與此同時，雷電過電壓波沿線路傳導，對路燈控制系統(tǒng)、供電系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，造成災(zāi)害。

（3）雷電直接擊建筑物。雷雨來臨時，公園里的人們會下意識的到公園里的涼亭、連廊避雨，當雷電擊中這些沒有防雷設(shè)施的建筑物時，雷電流無法正常泄放到大地，將會造成建筑物損壞甚至人員傷亡。

3.3.2 間接雷擊

間接雷擊沒有直擊雷猛烈，但間接雷擊發(fā)生概率要比直擊雷的概率大得多，不管是云際閃、云內(nèi)閃還是云地閃只要閃電發(fā)生都會雷電感應(yīng)、雷擊電磁脈沖的危害。當公園附近發(fā)生雷擊，足夠強大雷電流搶回對公園監(jiān)控系統(tǒng)、公共廣播系統(tǒng)、路燈系統(tǒng)等強弱電系統(tǒng)造成嚴重的損壞。

4 城市公園雷電防護對策

4.1 外部防護

公園內(nèi)的涼亭、公共廁所、管理中心、景觀建筑、連廊等建筑物，應(yīng)參照GB50057-94（2000版），按三類防雷建筑對其進行防雷設(shè)計施工。

路燈桅桿、監(jiān)控攝像機桅桿頂端安裝避雷針，路燈、攝像機及其供電、控制線路應(yīng)與避雷針保持足夠距離。路燈的供電電纜放置在金屬桿內(nèi)。監(jiān)控系統(tǒng)的接線盒和攝像機之間的連接電纜同樣放置在金屬桿的內(nèi)部敷設(shè)。如果無法做到，攝像機的電纜應(yīng)放置到一金屬管中，并將金屬管兩端做等電位接地處理。

4.2 內(nèi)部防護

引入公園每個單體的電力線路、通信線路等其他外來線路應(yīng)穿金屬管埋地進入，金屬管兩端應(yīng)與接地裝置相連。在防雷區(qū)交界處安裝兩級以上適配的避雷器。公園里最容易被雷擊壞的就是監(jiān)控系統(tǒng)，對監(jiān)控系統(tǒng)要加強防范，帶云臺的攝像機在前端接線盒配置電源、視頻、控制線路三合一組合式電涌保護器。監(jiān)控中心機房在完善電源部分的電涌保護器之外，在矩陣主機、視頻分割器的各控制線路接入端、視頻線路接入端，安裝適配的控制信號、視頻信號電涌保護器。

4.3 設(shè)立防雷警示牌、防雷宣傳欄

公園里樹木眾多，做到每顆樹都裝上防雷裝置在經(jīng)濟上是一筆巨大的支出，不符合經(jīng)濟合理這一防雷設(shè)計原則。在公園里高大的樹木或做了防雷裝置的珍樹嘉木旁豎立警示牌，提醒人們雷雨時請勿靠近。在做了防雷設(shè)施的樹木或建筑物附近設(shè)立防雷知識宣傳欄，深入宣傳防雷安全的法律法規(guī)和有關(guān)防雷知識，促使全社會形成人人重視防雷工作、了解防雷常識、提升防雷意識的氛圍。

5 結(jié)束語

公園是大型戶外休閑場所，人員密集，國家應(yīng)盡快出臺公園、公益性場所防雷的法律法規(guī)，讓公園的防雷工作接受法律強制力約束。只有這樣公園才可能在設(shè)計階段，將防雷工程考慮在設(shè)計、規(guī)劃方案中。做好公園的防雷工作保障了人民生命安全，同時也對防雷進行了科普宣傳，提高了全民的防雷意識。為建設(shè)平安城市、和諧城市助力，這樣城市才能讓生活更安全，更美好。

參考文獻：

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