農(nóng)村雷電活動規(guī)律及防護(hù)措施

張靜哲　劉洋　齊紅凱

摘要 通過對比朝陽、重慶、廣東和山東4個省市的雷災(zāi)狀況，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)人員傷亡的雷災(zāi)事故多發(fā)生在農(nóng)村。原因體現(xiàn)在農(nóng)村的地理位置、勞動作息習(xí)慣以及防雷設(shè)施的不規(guī)范。因此，應(yīng)加強農(nóng)村防雷設(shè)施的安裝規(guī)范，加大對農(nóng)村防雷知識的宣傳力度，做到最大限度地消除雷災(zāi)隱患。

關(guān)鍵詞 雷電災(zāi)害；活動規(guī)律；防護(hù)措施；農(nóng)村

中圖分類號 P429 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）05-0246-03

Abstract By comparing the lightning disasters in Chaoyang，Chongqing，Guangdong and Shandong，it was found that the lightning disasters in countryside were more than those in city.This phenomenon caused by the location，the custom by the working and nostandard lightning protective facilities.So，we must increase the norm of the lightning protective facilities and improve the disseminate of the knowledge of the lightning protective，to reduce the lightning disaster.

Key words lightning disaster；activity rule；protective facilities；countryside

雷電災(zāi)害是聯(lián)合國“國際減災(zāi)十年”公布的極嚴(yán)重的十大自然災(zāi)害之一。它危害巨大，能夠引起火災(zāi)、爆炸、人畜的直接傷害、電子器件和系統(tǒng)的癱瘓等。雷電災(zāi)害多發(fā)生在雷雨天氣，雖然多數(shù)雷電只發(fā)生在特定天氣條件下，但由于它發(fā)生時間、地點不確定，發(fā)生時間短，危害巨大，而民眾對它的認(rèn)知和防護(hù)意識不夠，往往造成重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。如2003年6月12日下午，朝陽縣二十家子鎮(zhèn)19名師生在上課時遭受雷擊，導(dǎo)致5名學(xué)生重傷。2006年6月25日15：00左右，凌源三十家子鎮(zhèn)中心一名13歲男孩課間去廁所，不幸遭雷擊身亡。2013年8月5日00：00左右，凌源四合當(dāng)鎮(zhèn)一農(nóng)戶房屋遭受雷擊，屋內(nèi)用電器全部燒毀，房屋損壞嚴(yán)重。因此，農(nóng)村防雷工作十分嚴(yán)峻，探討和研究農(nóng)村防雷安全措施是十分必要的。

1 雷電的成因

雷電常產(chǎn)生于對流發(fā)展旺盛的積雨云中，由于云內(nèi)氣流在運動中摩擦形成帶電荷的云層，在云內(nèi)形成正負(fù)電荷分層的狀態(tài)。當(dāng)云的下端與大地之間的電位差達(dá)到一定程度，云與大地之間就會擊穿空氣，發(fā)生放電現(xiàn)象，形成閃電。將云與大地之間的放電現(xiàn)象稱為云地閃。雷擊災(zāi)害也多是云地閃造成的。閃電的平均電流達(dá)3 000 A，最多可達(dá)到30萬A，電壓為1億～10億V。一個中等強度雷暴的功率可達(dá)1 000萬W，相當(dāng)于一個小型核電站的輸出功率。在農(nóng)村因用電設(shè)備相對小于城市，雷電災(zāi)害主要體現(xiàn)在雷電的電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械效應(yīng)。

2 農(nóng)村雷電活動規(guī)律

2.1 全國雷擊死亡人數(shù)與農(nóng)村死亡人數(shù)對比分析

農(nóng)村發(fā)生雷電災(zāi)害所引起的損失和傷亡的比例往往要大于城市，劉 佼等[1]根據(jù)1998—2008年全國雷電災(zāi)害統(tǒng)計資料，全國累計人員傷亡事故共5 254起。其中鄉(xiāng)村發(fā)生3 862起，城市841起，其余551起發(fā)生地類型不明確。陳貽亮等[2]在中國農(nóng)村雷電災(zāi)害成因及其防雷減災(zāi)對策中指出，由于各地區(qū)發(fā)展不平衡，雷災(zāi)多發(fā)區(qū)往往是低收入和脆弱生產(chǎn)方式的群體。

利用1998—2004年全國雷電人員傷亡事故不完全統(tǒng)計，全國因雷電導(dǎo)致的傷亡人員總數(shù)達(dá)5 134人，城鎮(zhèn)人數(shù)為823人，農(nóng)村傷亡總數(shù)達(dá)到4 311人，具體見表1。除個別事故年份，鄉(xiāng)村人員傷亡占總傷亡人數(shù)均大于80%，綜合7年數(shù)據(jù)來看，鄉(xiāng)村雷擊所致人員傷亡占總數(shù)的83.97%。而根據(jù)第五次人口普查數(shù)據(jù)來看，全國人口構(gòu)成中，鄉(xiāng)村人口占63.91%。因此，即使考慮到人口總數(shù)，鄉(xiāng)村雷擊傷亡的數(shù)字仍大于城市。

2.2 農(nóng)村雷災(zāi)比例對比分析

朝陽地區(qū)位于遼寧西部，地勢多山地丘陵，與重慶市的地貌有很大相似之處。山東省與廣東省全部是臨海省，山東主要地形是山東丘陵，廣東地形主要是東南丘陵。兩市、兩省之間受到的氣候影響雖然不同，但在地形分布上大致相同，取這幾個地區(qū)的雷電災(zāi)害數(shù)據(jù)，將農(nóng)村雷災(zāi)次數(shù)與城市雷災(zāi)次數(shù)進(jìn)行對比。朱 明等[3]根據(jù)2006—2009年廣西發(fā)生雷電災(zāi)害事故統(tǒng)計，發(fā)生在農(nóng)村的人身傷亡事故占93.2%，死亡人數(shù)占92.8%，受傷人數(shù)占91.6%，房屋受損占92.8%，直接經(jīng)濟(jì)損失占38.6%。胡先鋒等[4]利用1998—2004年全國雷電災(zāi)害資料對中國雷電災(zāi)害時空分布特征及其造成的損失進(jìn)行了分析，指出中國雷電災(zāi)害次數(shù)呈逐漸波動增長趨勢，夏季是中國雷電災(zāi)害發(fā)生最多的季節(jié)（占全年雷電災(zāi)害的66%）。據(jù)不完全統(tǒng)計，2006—2013年朝陽地區(qū)雷電災(zāi)害發(fā)生在農(nóng)村和城市的比例約為7∶1。統(tǒng)計重慶1854—2008年間發(fā)生的雷電災(zāi)害事故來看，城市占總比例的41.77%，農(nóng)村占總比例的58.22%。王明貴等[5]通過統(tǒng)計山東省2006—2010年間的雷電災(zāi)害事故發(fā)現(xiàn)，人員傷亡和身亡事件農(nóng)村比例占到71.9%和92.6%。黃伍娣等[6]統(tǒng)計廣東省2009-2013年間雷電災(zāi)害事故發(fā)現(xiàn)，農(nóng)村和城市出現(xiàn)的雷災(zāi)比例為1∶12。

通過4個省市的對比（圖1）來看，雷電災(zāi)害且伴有人員傷亡的事件中，發(fā)生在農(nóng)村的比例都要高于城市。主要原因在于對防雷設(shè)施的安裝與投入相差甚巨?？v觀防雷設(shè)施的安裝與相對應(yīng)的投入，城市中防雷設(shè)施的投入要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于農(nóng)村，在農(nóng)村幾乎沒有防雷設(shè)施，對建筑或人員密集場所的防雷設(shè)施的投入則更為稀少，這是導(dǎo)致發(fā)生人員傷亡的雷擊事故在農(nóng)村要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于城市的原因。

2.3 農(nóng)村多雷擊事故成因

通過調(diào)查雷擊造成傷亡的原因發(fā)現(xiàn)，農(nóng)村所處的地理位置，生活勞作的地勢和環(huán)境以及民眾對雷電的認(rèn)知和避險意識薄弱是產(chǎn)生人員傷亡的幾個因素，具體可以歸納為以下幾個方面。

2.3.1 農(nóng)村所處的地理位置。從地形上來看，朝陽地區(qū)多山地丘陵，村莊分布集中在山間平坦地帶，即使建筑物不高，但因其孤立、突出，容易遭受雷擊；從地址上來看，村莊多分布在水域旁邊，朝陽地區(qū)多金屬礦藏，此類因素也是雷擊多發(fā)的主要原因。土壤電阻率突變的地方、利于雷云形成的地形、靠山和鄰水的地區(qū)也容易發(fā)生雷擊事件，據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，人員遭受雷擊在靠近河、湖、池、沼和潮濕地區(qū)的占23.5%，靠近大樹、旗桿者占15%，靠近煙囪、收音機天線、電視天線者占10%，稻田和導(dǎo)電性良好的土壤交界地帶占10%，球形雷事故占5%。

2.3.2 農(nóng)村的生活勞作習(xí)慣。農(nóng)村勞作多以耕種為主，田地多位于空曠田野或山間丘陵，都是空曠地帶，人處在其中孤立，突出，作業(yè)時間長，工作量大，即使突發(fā)雷雨天氣，無處避雨。農(nóng)活時手里多帶金屬耕具，這些條件都成為雷擊災(zāi)害的誘因。

2.3.3 農(nóng)村的建筑缺少防雷設(shè)施。農(nóng)村建筑多為自建平方和脊房，高度多以1層為主，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村自建房的高度和電器設(shè)施也多有提高，房頂多立熱水器和衛(wèi)星接收設(shè)備，隨著高度和屋頂金屬附屬物的增加，雷擊的概率也隨之大大提高。發(fā)生雷擊時，雷電流沿著熱水器的金屬管道或衛(wèi)星接收設(shè)備的電線引入屋內(nèi)。同時，錯亂密集的電線引入住戶，沒有做好相應(yīng)的防雷設(shè)施，使得雷電流沿著這些路徑侵入屋內(nèi)，對屋內(nèi)的電器和人員造成傷害。

2.3.4 農(nóng)村雷電知識薄弱。就有些村莊來說，數(shù)年甚至數(shù)輩都沒有發(fā)生雷擊災(zāi)害死亡事故，因此建筑物防雷不被重視。防雷意識薄弱，對雷擊傷害沒有足夠的認(rèn)識，防雷知識在農(nóng)村缺乏宣傳，導(dǎo)致防雷意識極度缺乏，在雷電的防災(zāi)避險中出現(xiàn)許多事故。

2.3.5 對農(nóng)村防雷缺少相關(guān)的規(guī)范和法律條文。防雷技術(shù)規(guī)范和防雷法律法規(guī)規(guī)范性文件缺乏對農(nóng)村重視，《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》中沒有把農(nóng)村建筑物列到強制設(shè)計防雷裝飾的范圍，規(guī)范中規(guī)定的3類防雷建筑物中，農(nóng)村建筑物都達(dá)不到防雷級別，這與當(dāng)時制定的標(biāo)準(zhǔn)的歷史有關(guān)。在其他規(guī)范或文件中，十分缺乏對農(nóng)村建筑物防雷的規(guī)范和要求，導(dǎo)致農(nóng)村建筑防雷設(shè)施上有很嚴(yán)重的隱患[7]。

2.3.6 農(nóng)村對防雷設(shè)施的投入甚微。農(nóng)村建筑物在近年來的防雷設(shè)施投入上幾乎為空白。其中，住宅的防雷設(shè)施的投入尤為明顯。在農(nóng)村的住宅設(shè)計中，幾乎沒有防雷的設(shè)計要求，屋頂多采用預(yù)制板搭建，而預(yù)制板中的鋼筋不僅沒有進(jìn)行有效連通，而且錯雜的鋼筋網(wǎng)沒有接地處理，以至于在雷雨天氣成為雷擊的最佳目標(biāo)。當(dāng)雷擊在預(yù)制板上時，里面的鋼筋不能有效地泄放雷電流，使得相近的鋼筋之間產(chǎn)生很強的互異磁場，兩者之間相互的作用力使得預(yù)制板崩裂或至坍塌?；蛞纂娏魅胧?，引起室內(nèi)電源線路、用電設(shè)備的損毀，使得附近的人員受到波及，危及人身生命安全。

3 農(nóng)村雷電防護(hù)措施

農(nóng)村對雷電災(zāi)害重視程度不夠，很多建筑物沒有安裝相應(yīng)的防雷設(shè)施，同時缺少相關(guān)強制性的法律法規(guī)和相關(guān)的規(guī)范文件，導(dǎo)致農(nóng)村建筑物的防雷成為空白，劉 輝等[8]也在對龍川縣農(nóng)村防雷現(xiàn)狀及預(yù)防對策中指出農(nóng)村雷電災(zāi)害相對較多的因素在于農(nóng)村建筑缺乏防雷設(shè)施。

3.1 對農(nóng)村自建房的直接雷防護(hù)

外部防雷設(shè)施總共分為3個部分：接閃器、引下線和接地體。立于屋面的金屬接閃器，吸引雷電流，通過引下線流入大地，接地體則將引下線傳導(dǎo)下來的電流泄放到大地中，由此來保護(hù)建筑和屋內(nèi)人員的安全。

2010年7月，一場雷暴過程將一農(nóng)戶的屋頂一角擊掉，露出水泥預(yù)制板中的鋼筋，經(jīng)農(nóng)戶描述，當(dāng)時看到一團(tuán)火花沿敷設(shè)墻壁的電線流入屋內(nèi)，沒有造成人員傷亡。只因雷電擊到屋面，沒有引下線將雷電引入大地，雷電的機械力破壞了房屋，雷電流則沿著屋內(nèi)電線侵入到屋內(nèi)。

采用混凝土澆灌的房屋，可用40 mm×4 mm的熱鍍鋅扁鋼在屋頂沿屋角、屋脊、屋檐和檐角敷設(shè)接閃網(wǎng)，并利用建筑物內(nèi)的主鋼筋作為防雷引下線，利用房屋基礎(chǔ)作為自然接地體[9]。將引下線主筋上部與接閃器焊接，下部與基礎(chǔ)焊接，并分別與板筋、梁筋、地梁面筋焊接，構(gòu)成完整的電氣通路。水泥預(yù)制板的房屋可利用圓鋼或扁鋼將預(yù)制板中的所有鋼筋焊接到一起，并沿房屋墻角做明敷引下線，要遠(yuǎn)離門窗和人群出入頻繁的地區(qū)，引下線下端與接地體連接焊通。沒有自然基礎(chǔ)做接地體，可以在房屋周邊做人工接地體。接地體包括垂直接地體和水平接地體，垂直接地體可以采用50 mm×50 mm×5 mm的熱鍍鋅角鋼，間距5 m垂直打入地下；水平接地體可以采用40 mm×4 mm的熱鍍鋅扁鋼。用水平接地體將垂直接地體可靠焊接，引下線的下端與水平接地體連接焊通。考慮到農(nóng)戶出入和周邊的跨步電壓問題，接地體的埋地深度宜大于1 m，接地電阻應(yīng)小于10 Ω。

有些地區(qū)有大牲畜飼養(yǎng)棚、倉庫或采用金屬板屋頂?shù)慕ㄖ?，可以利用屋頂?shù)慕饘侔搴弯摷芙Y(jié)構(gòu)的金屬部件作為接閃器和引下線，但要對鋼架做好人員觸碰的絕緣和接地。

3.2 入戶電源的防護(hù)

農(nóng)村電線的進(jìn)出線多暴露在戶外，入戶基桿子處的鐵腳多數(shù)沒有接地，在雷暴活動劇烈的情況下，感應(yīng)出的雷電流容易沿著進(jìn)戶的電纜侵入到戶內(nèi)。電纜進(jìn)出線的進(jìn)出端金屬外皮、鋼管與電氣設(shè)備的接地相連接；接戶線的絕緣鐵腳應(yīng)接地。絕緣子鐵腳接地的意義在于，以它的沖擊閃絡(luò)放電電壓，對過高的雷電電壓起到了泄放保護(hù)的作用。即超過絕緣子放電電壓的感應(yīng)雷電壓在進(jìn)入室內(nèi)以前被絕緣子的放電而泄放掉。只有那些低于絕緣子放電電壓的感應(yīng)雷才可能進(jìn)入室內(nèi)。對于380/220 V線路，它的絕緣子放電電壓只有6～10 kV，這個水平的電壓危害就會小很多。如果電纜線上感應(yīng)出雷電流，雷電流將沿著電纜金屬外皮的接地和絕緣鐵腳的接地泄放到大地里，從而杜絕了雷電流入戶的可能，保護(hù)了屋內(nèi)的用電設(shè)備和人員的生命安全。有條件的地方，宜將電纜線鎧裝金屬管埋地入戶，在入戶處做好接地處理，并購買安裝SPD，能夠更好地起到對室內(nèi)用電設(shè)備和人員的保護(hù)作用。

3.3 弱電防護(hù)

有線電視、入戶電話線、網(wǎng)線等最好由廣播電視、電信等部門在安裝前做好防雷設(shè)施的安裝。但在雷暴天氣，最好關(guān)掉用電設(shè)備，同時拔掉與其相連的外接線路。

3.4 雷電科普知識的宣傳

農(nóng)村的小學(xué)對于雷電設(shè)施的安裝還不全面，做好對兒童的防雷宣傳和雷災(zāi)避險顯得十分重要。加大宣傳力度，針對不同的環(huán)境、不同的人群，采用不同的方法做好宣傳教育。

4 結(jié)語

在全國的雷電災(zāi)害中，發(fā)生在農(nóng)村的雷電災(zāi)害要大于發(fā)生在城市的災(zāi)害，通過做全國雷電災(zāi)害死亡人數(shù)與農(nóng)村雷電災(zāi)害死亡人數(shù)的線性回歸，發(fā)現(xiàn)2組數(shù)據(jù)有很好的相關(guān)性，農(nóng)村雷擊事故死亡率大于城市雷擊事故死亡率，歸其原因主要有以下幾點：農(nóng)村防雷設(shè)施的安裝與投入幾乎空白、農(nóng)村所處的地理位置、農(nóng)村的生活勞作習(xí)慣、農(nóng)村的建筑缺少防雷設(shè)施、農(nóng)村雷電防護(hù)知識薄弱、對農(nóng)村防雷缺少相關(guān)的規(guī)范條文。

通過對比朝陽、重慶、廣東、山東地理形勢相近的兩市、兩省的雷災(zāi)發(fā)生在農(nóng)村和城市的案例，發(fā)現(xiàn)雖然地理差距遙遠(yuǎn)，但伴隨人員傷亡的雷擊災(zāi)害還是多數(shù)發(fā)生在農(nóng)村。

針對農(nóng)村自建房屋避雷設(shè)施不完善的問題，對房屋的建筑和入戶線路采取相應(yīng)的保護(hù)措施，加大雷電科普知識的宣傳，以最大限度消除雷災(zāi)隱患。

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