農村雷電活動規律及防護措施

張靜哲　劉洋　齊紅凱

摘要 通過對比朝陽、重慶、廣東和山東4個省市的雷災狀況，發現出現人員傷亡的雷災事故多發生在農村。原因體現在農村的地理位置、勞動作息習慣以及防雷設施的不規范。因此，應加強農村防雷設施的安裝規范，加大對農村防雷知識的宣傳力度，做到最大限度地消除雷災隱患。

關鍵詞 雷電災害；活動規律；防護措施；農村

中圖分類號 P429 文獻標識碼 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

雷電災害是聯合國“國際減災十年”公布的極嚴重的十大自然災害之一。它危害巨大，能夠引起火災、爆炸、人畜的直接傷害、電子器件和系統的癱瘓等。雷電災害多發生在雷雨天氣，雖然多數雷電只發生在特定天氣條件下，但由于它發生時間、地點不確定，發生時間短，危害巨大，而民眾對它的認知和防護意識不夠，往往造成重大的人員傷亡和財產損失。如2003年6月12日下午，朝陽縣二十家子鎮19名師生在上課時遭受雷擊，導致5名學生重傷。2006年6月25日15：00左右，凌源三十家子鎮中心一名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，凌源四合當鎮一農戶房屋遭受雷擊，屋內用電器全部燒毀，房屋損壞嚴重。因此，農村防雷工作十分嚴峻，探討和研究農村防雷安全措施是十分必要的。

1 雷電的成因

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

2 農村雷電活動規律

2.1 全國雷擊死亡人數與農村死亡人數對比分析

農村發生雷電災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1998—2008年全國雷電災害統計資料，全國累計人員傷亡事故共5 254起。其中鄉村發生3 862起，城市841起，其余551起發生地類型不明確。陳貽亮等[2]在中國農村雷電災害成因及其防雷減災對策中指出，由于各地區發展不平衡，雷災多發區往往是低收入和脆弱生產方式的群體。

利用1998—2004年全國雷電人員傷亡事故不完全統計，全國因雷電導致的傷亡人員總數達5 134人，城鎮人數為823人，農村傷亡總數達到4 311人，具體見表1。除個別事故年份，鄉村人員傷亡占總傷亡人數均大于80%，綜合7年數據來看，鄉村雷擊所致人員傷亡占總數的83.97%。而根據第五次人口普查數據來看，全國人口構成中，鄉村人口占63.91%。因此，即使考慮到人口總數，鄉村雷擊傷亡的數字仍大于城市。

2.2 農村雷災比例對比分析

朝陽地區位于遼寧西部，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，取這幾個地區的雷電災害數據，將農村雷災次數與城市雷災次數進行對比。朱 明等[3]根據2006—2009年廣西發生雷電災害事故統計，發生在農村的人身傷亡事故占93.2%，死亡人數占92.8%，受傷人數占91.6%，房屋受損占92.8%，直接經濟損失占38.6%。胡先鋒等[4]利用1998—2004年全國雷電災害資料對中國雷電災害時空分布特征及其造成的損失進行了分析，指出中國雷電災害次數呈逐漸波動增長趨勢，夏季是中國雷電災害發生最多的季節（占全年雷電災害的66%）。據不完全統計，2006—2013年朝陽地區雷電災害發生在農村和城市的比例約為7∶1。統計重慶1854—2008年間發生的雷電災害事故來看，城市占總比例的41.77%，農村占總比例的58.22%。王明貴等[5]通過統計山東省2006—2010年間的雷電災害事故發現，人員傷亡和身亡事件農村比例占到71.9%和92.6%。黃伍娣等[6]統計廣東省2009-2013年間雷電災害事故發現，農村和城市出現的雷災比例為1∶12。

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

2.3 農村多雷擊事故成因

通過調查雷擊造成傷亡的原因發現，農村所處的地理位置，生活勞作的地勢和環境以及民眾對雷電的認知和避險意識薄弱是產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 農村所處的地理位置。從地形上來看，朝陽地區多山地丘陵，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，朝陽地區多金屬礦藏，此類因素也是雷擊多發的主要原因。土壤電阻率突變的地方、利于雷云形成的地形、靠山和鄰水的地區也容易發生雷擊事件，據相關資料統計，人員遭受雷擊在靠近河、湖、池、沼和潮濕地區的占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%，稻田和導電性良好的土壤交界地帶占10%，球形雷事故占5%。

2.3.2 農村的生活勞作習慣。農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，作業時間長，工作量大，即使突發雷雨天氣，無處避雨。農活時手里多帶金屬耕具，這些條件都成為雷擊災害的誘因。

2.3.3 農村的建筑缺少防雷設施。農村建筑多為自建平方和脊房，高度多以1層為主，隨著經濟的發展，農村自建房的高度和電器設施也多有提高，房頂多立熱水器和衛星接收設備，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。發生雷擊時，雷電流沿著熱水器的金屬管道或衛星接收設備的電線引入屋內。同時，錯亂密集的電線引入住戶，沒有做好相應的防雷設施，使得雷電流沿著這些路徑侵入屋內，對屋內的電器和人員造成傷害。

2.3.4 農村雷電知識薄弱。就有些村莊來說，數年甚至數輩都沒有發生雷擊災害死亡事故，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識，防雷知識在農村缺乏宣傳，導致防雷意識極度缺乏，在雷電的防災避險中出現許多事故。

2.3.5 對農村防雷缺少相關的規范和法律條文。防雷技術規范和防雷法律法規規范性文件缺乏對農村重視，《建筑物防雷設計規范》中沒有把農村建筑物列到強制設計防雷裝飾的范圍，規范中規定的3類防雷建筑物中，農村建筑物都達不到防雷級別，這與當時制定的標準的歷史有關。在其他規范或文件中，十分缺乏對農村建筑物防雷的規范和要求，導致農村建筑防雷設施上有很嚴重的隱患[7]。

2.3.6 農村對防雷設施的投入甚微。農村建筑物在近年來的防雷設施投入上幾乎為空白。其中，住宅的防雷設施的投入尤為明顯。在農村的住宅設計中，幾乎沒有防雷的設計要求，屋頂多采用預制板搭建，而預制板中的鋼筋不僅沒有進行有效連通，而且錯雜的鋼筋網沒有接地處理，以至于在雷雨天氣成為雷擊的最佳目標。當雷擊在預制板上時，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生很強的互異磁場，兩者之間相互的作用力使得預制板崩裂或至坍塌。或引雷電流入室，引起室內電源線路、用電設備的損毀，使得附近的人員受到波及，危及人身生命安全。

3 農村雷電防護措施

農村對雷電災害重視程度不夠，很多建筑物沒有安裝相應的防雷設施，同時缺少相關強制性的法律法規和相關的規范文件，導致農村建筑物的防雷成為空白，劉 輝等[8]也在對龍川縣農村防雷現狀及預防對策中指出農村雷電災害相對較多的因素在于農村建筑缺乏防雷設施。

3.1 對農村自建房的直接雷防護

外部防雷設施總共分為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下來的電流泄放到大地中，由此來保護建筑和屋內人員的安全。

2010年7月，一場雷暴過程將一農戶的屋頂一角擊掉，露出水泥預制板中的鋼筋，經農戶描述，當時看到一團火花沿敷設墻壁的電線流入屋內，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，雷電流則沿著屋內電線侵入到屋內。

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、屋檐和檐角敷設接閃網，并利用建筑物內的主鋼筋作為防雷引下線，利用房屋基礎作為自然接地體[9]。將引下線主筋上部與接閃器焊接，下部與基礎焊接，并分別與板筋、梁筋、地梁面筋焊接，構成完整的電氣通路。水泥預制板的房屋可利用圓鋼或扁鋼將預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，要遠離門窗和人群出入頻繁的地區，引下線下端與接地體連接焊通。沒有自然基礎做接地體，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，接地電阻應小于10 Ω。

有些地區有大牲畜飼養棚、倉庫或采用金屬板屋頂的建筑，可以利用屋頂的金屬板和鋼架結構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

農村電線的進出線多暴露在戶外，入戶基桿子處的鐵腳多數沒有接地，在雷暴活動劇烈的情況下，感應出的雷電流容易沿著進戶的電纜侵入到戶內。電纜進出線的進出端金屬外皮、鋼管與電氣設備的接地相連接；接戶線的絕緣鐵腳應接地。絕緣子鐵腳接地的意義在于，以它的沖擊閃絡放電電壓，對過高的雷電電壓起到了泄放保護的作用。即超過絕緣子放電電壓的感應雷電壓在進入室內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雷才可能進入室內。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，保護了屋內的用電設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用電設備和人員的保護作用。

3.3 弱電防護

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

3.4 雷電科普知識的宣傳

農村的小學對于雷電設施的安裝還不全面，做好對兒童的防雷宣傳和雷災避險顯得十分重要。加大宣傳力度，針對不同的環境、不同的人群，采用不同的方法做好宣傳教育。

4 結語

在全國的雷電災害中，發生在農村的雷電災害要大于發生在城市的災害，通過做全國雷電災害死亡人數與農村雷電災害死亡人數的線性回歸，發現2組數據有很好的相關性，農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：農村防雷設施的安裝與投入幾乎空白、農村所處的地理位置、農村的生活勞作習慣、農村的建筑缺少防雷設施、農村雷電防護知識薄弱、對農村防雷缺少相關的規范條文。

通過對比朝陽、重慶、廣東、山東地理形勢相近的兩市、兩省的雷災發生在農村和城市的案例，發現雖然地理差距遙遠，但伴隨人員傷亡的雷擊災害還是多數發生在農村。

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

5 參考文獻

[1] 劉佼，肖穩安，陳紅兵.全國雷電災害分析及雷災經濟損失預測[J].氣象與環境科學，2010，33（4）：21-26.

[2] 陳貽亮，唐冬慧，劉樹平.中國農村雷電災害成因及其防雷減災對策[J].氣象研究與應用，2012（33）：127-128.

[3] 朱明，丘志彪，蔡木民，等.探討農村雷電災害的成因及防雷減災對策[J].氣象研究與應用，2012，33（1）：90-92.

[4] 胡先鋒，劉彥章，肖穩安.1998-2004年中國雷電災害特征分析[J].氣象與減災研究，2007，30（3）：56-59.

[5] 王明貴，王濤.農村自建住宅雷電災害防御措施研究[J].現代農業科技，2013（20）：350.

[6] 黃伍娣，陳達炎.鄉村的防雷現狀與防御措施[J].廣東科技，2013，8（16）：221-222.

[7] 汪順勤.農村地區雷電災害活動規律和防護技術研究[J].安徽農業科學，2009，37（15）：7084-7013.

[8] 劉輝，鄭細華，馬強，等.龍川縣農村防雷現狀及預防對策[J].氣象、防雷、通信、通訊與電子，2010，30（2）：231 -109.

[9] 中國機械工業聯合會.建筑物防雷設計規范：GB 50057-2010 [M].北京：中國建設出版社，2010.