基于高爾夫球場的防雷研究.doc

基于高爾夫球場的防雷研究引 言2001年8月17日上午10時左右，青島一國際鄉(xiāng)村高爾夫球場內(nèi)4人遭到雷擊，致一名外國客人和一名球童當(dāng)場死亡，另外兩人受傷。當(dāng)時，局地有強對流天氣發(fā)展，正下小雨，附近有強雷暴正頻繁發(fā)生?？腿嗽?3號洞附近打球，見閃電較近，便收拾球桿準(zhǔn)備躲避，就在這時慘劇發(fā)生了。該球場位于鄉(xiāng)村，球場北邊有三棟12層住宅樓，西邊為一級公路，其它兩邊為田野。從這一事故可以看出，高爾夫球場的防雷問題是一個亟待解決的問題。由于高爾夫球場地形開闊、面積較大，而雷雨的來臨大多比較迅速，使得球場上的人員很難及時疏散，從而導(dǎo)致雷擊災(zāi)害的發(fā)生。本文著重從直擊雷防護的角度來探討高爾夫球場的防雷問題。 1 球場的年預(yù)計雷擊次數(shù)雷擊大地的年平均密度（次/km2a）按下式確定：Ng=0.024Td1.3 （1） 式中Td為年平均雷暴日（d/a），根據(jù)文獻（2）的附錄F，青島地區(qū)1961-1998年的年平均雷暴日數(shù)為20.8(d/a)。則Ng=1.24 以該球場為例，該球場為36洞國際標(biāo)準(zhǔn)球場，占地3000多畝（由于球場的四周不規(guī)則，很難測量出其準(zhǔn)確的面積），超過2.0 km2。則該球場年平均遭受的雷擊次數(shù)約為：N=kNgS=2.48 （次/a）S為球場面積；K為校正系數(shù)，在一般情況下取1。也就是說，該球場每年平均遭受雷擊2.48次，這是一個相當(dāng)驚人的數(shù)字。2 直擊雷防護2.1 設(shè)立避雷針假設(shè)在球場內(nèi)均勻地布置等高的避雷針，保護范圍內(nèi)的最低點為高度h0=2.5m（以人類的最高身高計），根據(jù)公式：h0=hr2-(D/2)2 +h-hr （1） 式中：hr為滾球半徑； D為Z1針與Z3針或Z2針與Z4針之間的距離（見圖1）； h為避雷針的高度。對于hr的取值，如果將該球場作為第三類防雷建筑物看待，則取60m；如果參照露天貨物堆場，則可取100m。假設(shè)球場為正方形，避雷針的高度為滾球半徑，即h=hr，要想保護整個球場，則如果hr取60m，需要均勻地架設(shè)60m高的避雷針256支；hr取100m，需要均勻地架設(shè)100m高的避雷針81支。很顯然，架設(shè)如此多的避雷針是很不經(jīng)濟的，另外高爾夫球場上也不允許有這么多的障礙。同樣，采用避雷針和避雷線相結(jié)合的辦法也是不可取的。但是可以在雷暴路徑上游的球場邊緣架設(shè)幾支避雷針，會起到攔截雷暴的作用，這是一個可行的辦法。雷暴路徑是個統(tǒng)計平均的結(jié)果，可以到當(dāng)?shù)貧庀笈_站查詢。根據(jù)現(xiàn)代防雷理論，避雷針的高度不宜超過100m，否則會造成經(jīng)濟上的浪費。2.2 建立有防雷裝置的掩蔽所在適宜的地方設(shè)立有雷電防護措施的掩蔽所，供雷暴來臨時球場上的人員躲避之用。這類掩蔽所可以是側(cè)面封閉的，也可以是敞開的，但必須有良好的雷電防護系統(tǒng)。防雷系統(tǒng)的下行導(dǎo)體（如引下線）必須用絕緣材料保護，并且具有抗沖擊和環(huán)境條件影響的能力，這是為了防止閃絡(luò)（雷電反擊）的發(fā)生。接地裝置可以采用環(huán)形的，也可以采用輻射狀的，但必須深埋，一般不應(yīng)淺于1m，以避免跨步電壓的產(chǎn)生。2.3 圍欄的處理 如果圍欄全部為非金屬材料構(gòu)成的，不需要對圍欄進行專門的防雷處理，下面著重探討金屬圍欄的處理。2.3.1 全部為金屬的圍欄有不少高爾夫球場的圍欄是由金屬立柱和金屬網(wǎng)組成，如果這種圍欄是連續(xù)的，即使是接地的，一旦遭到雷擊，也會波及整個圍欄。如果有人恰巧在圍欄附近，會由于閃絡(luò)或跨步電壓而造成傷亡。這種圍欄的處理方法：一是將金屬立柱接地；二是圍欄電連續(xù)性的中斷。這兩種方法應(yīng)同時采用。電連續(xù)性中斷的做法：在每隔一定的距離插入一段木材或其它絕緣材料，絕緣材料的厚度一般不小于600mm。斷開點的間隔一般為150m（3）。2.3.2 部分金屬材料的圍欄將金屬材料每隔一定距離進行良好接地，其間隔可以根據(jù)土壤情況和環(huán)境條件而定，通常在干燥土壤的情況下，間隔不得超過46m，在潮濕土壤不應(yīng)超過92m。（3）接地裝置亦應(yīng)適當(dāng)深埋，深度一般不應(yīng)小于0.5m。（1）2.4 建（構(gòu)）筑物的防護球場都建有供辦公、餐飲、休息之用的建筑物或構(gòu)筑物，如果該建（構(gòu)）筑物根據(jù)文獻（1）可以定性為第一、二、三類防雷建筑物，應(yīng)按規(guī)范的有關(guān)規(guī)定采取防雷措施。如果該建（構(gòu)）筑物不足以定性為第三類防雷建筑物，并且沒有安裝防直擊雷裝置，宜按第三類防雷建筑物采取防直擊雷措施。3 其它防護措施 除上述防雷措施外，還應(yīng)采取下列的防護措施：雷雨天不宜開放球場；在雷暴來臨之際，應(yīng)及時將人員疏散到安全處或掩蔽所；雷暴來臨之時，人員不要站在相對高處；人員不要在孤立的樹下避雨；雷暴發(fā)生時，人員要遠離金屬圍欄等金屬物體；雷雨天不要背負、執(zhí)握或接觸球桿等金屬物體；雷雨天不要乘坐敞棚的球場專用車等。4 結(jié)論（1）整個球場都受到避雷針或避雷線等接閃器的保護是不可行的。在雷暴路徑的上游設(shè)立避雷針，會起到攔截雷暴的作用。避雷針應(yīng)設(shè)在球場的邊上或盡量靠近球場。（2）建立有防直擊雷裝置的掩蔽所，在雷暴來臨之際供球場上的人員躲避之用。（3）全部為金屬的圍欄除可靠接地外，還應(yīng)每間隔一定距離進行電連續(xù)性的中斷；部分為金屬的圍欄應(yīng)將金屬材料每間隔一定距離可靠接地。（4）球場的建（構(gòu)）筑物宜裝設(shè)防直擊雷裝置。（5）雷雨天要注意人員自身的防雷安全。 參考文獻：（1）國家技術(shù)監(jiān)督局、中華人民共和國建設(shè)部， 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范（2000年版）（GB50057-94） ，中國計劃出版社 2001, P45，P56，P24。（2）中國氣象局， 氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護規(guī)范（QX3