區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的子區(qū)域劃分

李鑫++葉博++楊靖++李享

摘要：在對(duì)一些特殊場(chǎng)所或大型項(xiàng)目進(jìn)行區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，會(huì)分成各個(gè)子區(qū)域分別根據(jù)區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型計(jì)算區(qū)域內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)因子，傳統(tǒng)方法是利用項(xiàng)目?jī)?nèi)的規(guī)劃劃分項(xiàng)目?jī)?nèi)的子區(qū)域，缺乏一定的合理性。而子區(qū)域的劃分是區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的重要組成部分，在綜合考慮各種因素后，提出了用交線法從雷擊等效截收面積的角度來(lái)劃分子區(qū)域，最后通過一個(gè)石化廠區(qū)的案例，比較了交線法與傳統(tǒng)方法的特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)交線法在子區(qū)域的劃分中更加合理。

關(guān)鍵詞：區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；等效截收面積；交線法

中圖分類號(hào)：P429 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）05-0848-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.05.013

Sub-region Division of Regional Lightning Risk Assessment

LI Xin，YE Bo，YANG Jing，LI Xiang

（Hubei Provincial Lightning Protection Center，Wuhan 430074，China）

Abstract：When assessing the regional lightning risk for some special places or large projects， the region is to be divided into smaller sections and risk factors are figured out according to the regional lightning risk assessment model within the smaller divisions. Traditionally， the region is divided according to the project planning， which lacks rationality to some extent. As the division of regions is an important part of regional lightning risk assessment. With various factors taken into consideration， the intersection line method was put forward in the division of regions from the perspective of the equivalent intercept area struck by lightening. Finally， the comparison of characteristics between intersection line method and the traditional method was carried out through the case of a petrochemical plant， the results showed that the intersection line method was more reasonable in the division of regions than the traditional method.

Key words： regional lightning risk assessment； equivalent intercept area； intersection line method

區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是指對(duì)評(píng)估項(xiàng)目范圍內(nèi)各個(gè)子區(qū)域中各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)類型的危險(xiǎn)程度、可能造成的損失程度做出的預(yù)測(cè)性評(píng)價(jià)。其作為一個(gè)比較新的方向，國(guó)內(nèi)外的研究都處在探索和起步階段，現(xiàn)階段沒有成熟的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)可以引用，而子區(qū)域劃分的傳統(tǒng)方法是按照項(xiàng)目?jī)?nèi)的規(guī)劃來(lái)劃分，如陳華暉[1]主要是通過建筑物的規(guī)劃區(qū)間劃分子區(qū)域；林溪猛等[2]是通過項(xiàng)目的形狀、使用性質(zhì)和功能來(lái)劃分子區(qū)域；扈海波等[3]、張燁方等[4]利用網(wǎng)格法對(duì)子區(qū)域的雷擊風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。因此有必要結(jié)合各種影響因素進(jìn)行分析，合理地劃分子區(qū)域，并確定子區(qū)域間的分界線。

1 子區(qū)域劃分的影響因素與方法

在確定雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估子區(qū)域時(shí)，一般從區(qū)域雷閃分布情況（具體差異指標(biāo)為雷擊大地密度）[5-8]、 區(qū)域地域風(fēng)險(xiǎn)因素（具體差異指標(biāo)為地形、土壤、區(qū)域周邊環(huán)境）[9-11]、區(qū)域內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目的形態(tài)特征（具體差異指標(biāo)為平均高度）[12-16]、區(qū)域內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目屬性（具體差異指標(biāo)為使用性質(zhì)）[17-21]與區(qū)域內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目的雷電防護(hù)能力（具體差異指標(biāo)為雷電防護(hù)水平）[22]5個(gè)因素來(lái)考慮。

由于新版雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估規(guī)范[23]中對(duì)土壤電阻率的要求與之前有所不同，因此在子區(qū)域的劃分中區(qū)域地域風(fēng)險(xiǎn)因素可以忽略，而在一個(gè)項(xiàng)目中的子區(qū)域劃分首先應(yīng)該按照各建筑物的項(xiàng)目屬性和形態(tài)特征進(jìn)行分類，屬性相同和類似的建筑物應(yīng)該劃為一個(gè)項(xiàng)目區(qū)塊，而一個(gè)項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)實(shí)施的過程中，其設(shè)計(jì)理念和雷電防護(hù)水平對(duì)于同一屬性和形態(tài)的建筑物應(yīng)該是基本相同的，因此，應(yīng)綜合考慮區(qū)域雷閃分布情況、區(qū)域內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目的形態(tài)特征因素，而在區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，子區(qū)域的劃分的關(guān)鍵在于各個(gè)屬性相同的項(xiàng)目區(qū)塊之間的劃分。

在建筑物雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的具體計(jì)算中發(fā)現(xiàn)，區(qū)域雷閃分布情況對(duì)雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)算結(jié)果的權(quán)重影響比較大，而雷擊大地密度由于建筑的避雷針效應(yīng)與建筑物的高度息息相關(guān)，同時(shí)建筑物的高度又與建筑物的雷擊截收面積密不可分，因此用建筑物的雷擊截收面積來(lái)劃分子區(qū)域，并以雷擊截收面積的區(qū)域交線作為子區(qū)域間的分界線是一個(gè)比較合理的方法。

2 利用交線法確定項(xiàng)目區(qū)塊之間的交線

在兩區(qū)塊的項(xiàng)目屬性各不相同的情況下，分兩種情況確定項(xiàng)目區(qū)塊的交線位置。

1）兩項(xiàng)目區(qū)塊以區(qū)塊內(nèi)建筑物3倍高度所展開的投影面積相交。如圖1所示，A和B分別為兩個(gè)項(xiàng)目區(qū)塊內(nèi)的建筑物，h1為較高建筑物的高度，h2為較矮建筑物的高度，兩建筑物的外框距離為D，建筑物詳細(xì)尺寸如圖1所示，則O1O2應(yīng)為兩區(qū)塊之間的交線，即子區(qū)域的分界線，同時(shí)可以根據(jù)計(jì)算確定交線的位置，設(shè)D1為交線距離較矮建筑物的距離，則：

D1=[D-3（h1-h2）]/2 （1）

2）兩項(xiàng)目區(qū)塊以區(qū)塊內(nèi)建筑物3倍高度所展開的投影面積呈現(xiàn)包含關(guān)系。建筑物詳細(xì)尺寸如圖2所示，A和B建筑物的投影線相互平行，無(wú)交點(diǎn)，由于兩區(qū)塊間的項(xiàng)目屬性互不相同，則應(yīng)該取較高建筑物的最大擴(kuò)展面積，即矮建筑物的外邊線作為兩區(qū)塊的交線，即b1點(diǎn)的建筑物邊框線為子區(qū)域的分界線。

3 交線法在實(shí)際項(xiàng)目子區(qū)域劃分中的應(yīng)用

以實(shí)際項(xiàng)目為例，用交線法確定子區(qū)域的分界線。圖3為一個(gè)石化工廠的項(xiàng)目圖，其中A1為辦公樓，A2為研發(fā)樓，B1為生產(chǎn)車間，B2為原料倉(cāng)庫(kù)，C1為食堂，C2和C3為宿舍樓，圖中粗線為規(guī)劃廠區(qū)道路。已根據(jù)項(xiàng)目屬性和建筑形態(tài)將工廠劃分為A、B、C 3個(gè)區(qū)塊，再依據(jù)交線法畫出項(xiàng)目區(qū)塊的剖面圖，如圖4所示。由于A1和A2項(xiàng)目高度差異不大，在具體劃分中以A1建筑物高度作為A區(qū)塊整體高度，其他類同。同時(shí)利用式1計(jì)算交線的具體位置，最終確定項(xiàng)目各子區(qū)域的劃分，如圖5所示。而按照傳統(tǒng)子區(qū)域的劃分方式，會(huì)以規(guī)劃區(qū)域作為子區(qū)域的分界線，其子區(qū)域的劃分如圖6所示。

利用CAD軟件計(jì)算兩種方法劃分子區(qū)域的面積，比較結(jié)果如表1所示。

在進(jìn)行區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，子區(qū)域的劃分對(duì)評(píng)估結(jié)果的影響很大，一方面是由于不同的子區(qū)域劃分對(duì)區(qū)域內(nèi)的雷擊大地密度可能會(huì)產(chǎn)生較大影響，進(jìn)而影響雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果；另一方面是因?yàn)榻ㄖ锢讚麸L(fēng)險(xiǎn)會(huì)因其高度的增加而增加，由此造成建筑物的避雷針效應(yīng)。傳統(tǒng)方法中沒有考慮建筑物高度和項(xiàng)目屬性對(duì)于子區(qū)域的影響，以規(guī)劃區(qū)域來(lái)劃分子區(qū)域較不合理；而交線法考慮了建筑物高度對(duì)子區(qū)域的影響而對(duì)采取的區(qū)域劃分有一定的針對(duì)性，比傳統(tǒng)方法更為合理。由此可知，交線法劃分子區(qū)域的合理性優(yōu)于傳統(tǒng)方法，同時(shí)由表1可以看出，兩種劃分方法的差異顯著，可能會(huì)對(duì)區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估產(chǎn)生較大影響。

4 討論

在區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，應(yīng)綜合考慮多種因素來(lái)劃分子區(qū)域，而利用交線法確定子區(qū)域的邊界較傳統(tǒng)方法更具合理性，應(yīng)當(dāng)加以利用。同時(shí)對(duì)于同一區(qū)塊內(nèi)建筑物高度差異較大和建筑物之間存在錯(cuò)位的情況下交線法的確定有待在進(jìn)一步研究中驗(yàn)證其適用性。

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