新洲区农村雷电灾害防御现状与对策

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  摘要 针对新洲区农村雷电灾害的实际情况,深入分析新洲农村雷电灾害活动的规律和多发的原因,并结合农村的客观环境,从保护广大农村农民房屋安全和实用出发,全方位地提出了农村雷电灾害对策和防护技术,最大限度减少雷电灾害造成的损失,促进新农村建设工作的深入开展。
  关键词 农村农民;雷灾防护;防雷技术;防御建议
  中图分类号 S429 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2015)20-233-03
  雷电是大气中异性(正负)电荷相互吸引碰撞的结果,是一种天气现象。引发雷电灾害的主要原因是大电流、高电压、强电磁辐射附着在物体上造成的。雷电灾害是联合国“国际减灾十年”公布的最严重的十大自然灾害之一[1],灾害等级第三名,仅次于暴雨洪涝、泥石流。据资料统计,我国每年因雷电灾害造成人员伤亡在5 000人左右,财产经济损失在100亿元左右,90%以上死亡人数在农村[2]。据不完全统计,2005~2016年新洲区共发生雷电灾害事故140多起,死亡10多人,直接经济损失超过千万元。如2009年6月29日凌晨,当时天气恶劣,倾盆大雨,雷电交加,位于新洲区邾城街顾岗村6组邱家大湾的刘福旺家遭遇雷击,屋梁燃烧,造成房屋突然坍塌,夫妻当场被砖瓦砸压,经抢救无效身亡;2009年8月28日10:00,新洲区凤凰镇雷寨村有8村民在岗地干活,天气突然变化,大雨夹着雷电,8村民无处躲藏,跑到山脚下躲雨,遭遇雷击,当场死亡1人、重伤1人、轻伤3人。
  新洲区是武汉市的东大门,位于武汉的东北部、长江中下游北岸、大别山余脉南麓(114°25′34″~114°04′3″E、30°35′34″~31°02′24″N),总面积1 500.66 km2,南临长江,与青山、葛店隔江相望;西濒武湖,与黄陂区接壤;东与团风县毗邻,北连红安、麻城。区内地型,由东北向西南呈15°倾斜,山岗、河流、山岗成“川”字型。境内地形起伏,地貌复杂,雷电活动频繁,是雷电灾害多发区,年雷暴平均日数36.6 d,一年四季均有雷电发生。雷击造成建筑(构)物、设备、设施的毁坏,并伴有火灾、人员伤亡等事故的发生,其人员伤亡绝大多数均发生在农村。雷电灾害威胁到广大农民、中小学学生的生命安全,因此,针对新洲区农村防雷客观实际,笔者深入分析了新洲区农村雷电活动规律和雷电灾害多发的原因,并提出农村防雷减灾建议,采取必要技术措施,最大限度地减少农村的雷灾损失,为农村防雷工作提供实际指导和参考。
  1 新洲区农村雷电活动规律
  1.1 地形活动规律 根据多年来的调查和对雷电灾害的收集,新洲区雷电灾害多发生在5条带状上,第1条是潘塘—徐古(楼寨岗),楼寨岗是接麻城的一条南北向山岗,多为红砂石,如管寨村、王九甲湾、徐寨村经常遭雷击,上述村庄均在这条岗上;第2条是凤凰—邾城(叶顾岗),是接红安的一条南北向山岗,如雷寨村、顾岗村等经常遭雷击,也在这条岗上;第3条是金台—仓埠(仓阳岗),也是接红安的一条南北向山岗,如五云、盛咀、范咀、井山等村位于仓阳岗上,为黄粘土壤,导电性较好,处于不同土壤电阻率的交界地段,东为倒水河边,靠近大型水体,是雷电灾害多发区,有多起雷击死伤人、畜事件发生;第4条是汪集—涨渡湖,地势平坦,属河水冲积平原,土壤电阻率低,地下水位高,导电性好,南面是大型水体涨渡湖,茶亭、陶咀、复兴等村多次发生雷电灾害;第5条是阳逻—双柳,是地质断裂带,冲积土壤,土壤电阻率低,北靠涨渡湖、南伴长江,车家湾、殷店村、汪铺村、大陈村等村经常遭雷击。
  1.2 闪电强度 新洲区雷电一年四季均有发生。1、2、11、12月相对较少,发生最多的是7和8月,闪电强度主要集中在20~60 kA。根据武汉市闪电资料,新洲区7月累计闪电次数达138次,平均闪电强度达34.792 kA,最大闪电强度达145.0 kA;8月累计闪电次数达115次,平均闪电强度达38.343 kA,最大闪电强度达145.0 kA。雷击大地年平均密度为6.366次/(km2·a)。
  1.3 雷电时间 冬季和春季雷电多伴随冷空气而来,雷击地点较有规律。夏季和秋季则随着对流天气的发生而发生,多在午后和傍晚,主要时间集中在14:00~19:00,平均闪电强度也大,半夜也时有发生,不是很有规律。
  2 新洲区农村雷电灾害多发主要成因
  2.1 农村缺乏防雷知识,雷击防护意识淡薄 农民文化程度不高,绝大多数人对雷电形成原理认识很低,没有防雷知识,防范能力有限,农村防雷设施缺乏,导致农民在野外容易遭雷击,发生伤亡事故是经常的。
  2.2 农村客观环境 由于历史和客观原因,农村多为自建房,选址观念也不科学,没有考慮避开易遭雷击的地方,没有进行雷击风险评估,也没有经过正规的设计,往往把房屋建在农田、坡地、岗上或比较开阔的高地或地下富含矿物、地下水以及土壤电阻率突变的雷击常发区或高发区,有的甚至建在风口上,施工时没有采取必要的防雷措施,或根本就没有采取,增加了房屋遭雷击的概率。大部分农村民房占地面积大,房前屋后种有树木,有的较高大,成了接闪体,加大了事故发生的可能性。
  2.3 农村房屋现状 农村常遭雷击,原因有二:绝大多数房屋没有防雷装置,即“房屋无防”;大部分农村农民缺少防雷知识,意识淡薄,雷电也不知道怎样防,即“人不知防”。农村房屋高层建筑少,多以砖混结构为主,少数木质结构瓦房,部分房屋为钢筋混凝土结构,有框架结构的建筑立柱内钢筋也没有直通屋顶,基本上均没有安装防直击雷装置,因此这样的竖直主筋电气连接无法起到防雷引下线的作用。大多农户将太阳能热水器、不锈钢水箱、卫星天线等安装在屋顶,也不做接地,这便成为雷电接触的对象,留下先天的雷击隐患。雷击时产生的磁场会耦合成雷击电磁脉冲沿着线缆侵入屋内,由于在传输过程中分流渠道少或根本没有分流渠道,强度又强,就会造成屋内人员伤亡和电气设备损坏。   2.4 不规范架路 农村的各种缆线(电视线、电源线、电话线、网络线、广播线等)均是由线杆架空敷设的,极不合理,极不规范,没有安装防雷电感应的浪涌保护器(SPD),无防雷电波侵入的技术措施,且乱搭、乱拉、乱挂现象严重。上述线缆总线分线架空敷设,进入各家各户的线路也架空引入,有如织蛛网,挂于树干上,或固定在房屋外墙上,在线路附近打雷时,沿线侵入屋内的概率很大,因此极易引起雷击电磁脉冲、雷电波侵入导致人员伤亡。现时代广大农村农民生活水平不断提高,国家新农村建设不断深入,电脑、彩电、冰箱等各种各样家用电器日益增多,造成的雷击事故也日益增多。
  2.5 政府投入不够 由于政府投入人力、财力有限,农村防雷设施馈乏,国家欠账太多,技术支持不够、公共服务不到位,组织管理能力弱,规划主管部门、建设主管部门、防雷主管部门等防雷管理没有到农村,防雷技术标准也没有到农村。加上农村经济落后,没有防雷设施的投入。这是导致农村雷击灾害发生频繁的原因。
  3 农村防雷防护技术措施
  3.1 规划选址
  规划选址很重要,特别是随着新农村建设的不断推进,要做好前期规划、选址,先做雷击风险评估,尽量避开雷击高发区[3]。雷电具有选择性,电阻率明显变化的地方容易遭到雷击。从地形看,突出于周围地貌的地方、位置地形较高的地方,在野外,不管建筑物高低,只要孤立、突出就容易遭雷击;从地质看,地下有金属矿藏的地方、平原与山区搭界的地方、水田与岗地接壤的地方,土壤电阻率低的地方,如河岸、地下水出口处等,均易遭雷击;从位置看,处于上升气流的山坡迎风面为雷击高发区。
  3.2 直击雷防护
  近年农村房屋在增高,面积在增大,遭雷击的风险也在增大,因此要做好农村房屋的直击雷防护。一层房屋或高度不高,遭雷击情况很少,可不安防雷装置。三层房屋或以上,采用砖混结构或用凝土浇灌的房屋,用8 mm圆钢或50 mm×2.5 mm 镀锌扁钢,沿屋脊、屋檐、屋角敷设接闪带或接闪网,与立柱钢筋焊接,用立柱钢筋作引下线,用基础地梁钢筋作接地装置[4];将引下线(钢筋)上部与接闪带(杆、网)焊接,下部与地梁钢筋焊接,并分别与各层梁筋、板筋焊接,构成完整的电气通路,形成法拉地笼[5]。砌石做基础的房屋,应在房屋四周加装(敷设)人工接地体。人工接地体包括垂直接地体和水平接地体,水平接地体做法是用40 mm×4 mm 的镀锌扁钢埋深50 mm;垂直接地体是用50 mm×50 mm×5 mm的镀锌角钢埋深>2.5 m,间隔5 m,水平接地体与垂直接地体焊接;为防跨步电压,接地体埋深宜>1 m,面上敷5 cm沥青,接地电阻应<30 Ω[6]。
  3.3 电源系统雷电防护
  农村电源线均为架空敷设,无屏蔽,在雷电活动下极易耦合雷电感应,所以必须做好雷击电磁脉冲侵入的防护措施。农村电缆应采用铠缆,无铠缆应套钢管,在进出端将电缆的金属外皮或钢管就近接地;入户线的绝缘铁脚亦应接地,但绝缘铁脚接地电阻应符合国家技术标准。当雷电感应电压高于绝缘子放电电压,就会被绝缘子引入地下而泄放掉,这就保护了屋内人员和电器安全。当雷电感应电压低于绝缘子放电电压,就可能进入屋内,故应在入户处加装电源SPD。有条件的农村,应重新规划敷设线路,采用套金属钢管或铠装电缆地埋方式引入屋内,并在入户处做好接地处理[6]。有条件的农户,应将空开安装在有立柱钢筋的立柱旁,加装电源SPD并与立柱钢筋连接。
  3.4 弱电系统雷电防护
  网络、电话线、有线电视等应在线路入户前,将其绝缘子或金属终端盒机壳就近接地,有条件的应加装信号SPD。在雷雨天时,农村居民不要上网、看电视、打电话,迅速将有线电视、网线、电源插头拔掉,规避雷击事故发生。夏天睡觉前将有线电视、网线、电源插头拔掉,以防局部突然雷电。
  3.5 野外农村人身防雷
  雷雨天不外出,避开空旷的田野,不要在大树下、电杆旁、避开田野中的低矮窝棚、高耸孤立的建筑物,远离各类铁塔、湖边等雷击危险区。牢记室内比室外安全、低处比高处安全、蹲下比站立安全,不要使自己成为“接闪针”。当雷电来临或快到头顶时,第一是要找一个可以躲雷的地方,如结构良好的水泥建筑。如果当时正好在空旷平坦的地方,又没有地方躲,就应原地蹲下,双脚并拢,头向下;第二是不能扛着有形状的物品,特别是不能带金属物品,不要打雨伞,随身所带的金属物品应丢放在5 m以外,不要用手机,不要听音乐,不宜骑自行车、开摩托车。
  4 农村防雷减灾工作对策和建议
  4.1 加强防雷科普宣传 由于农村防雷知识匮乏,防雷意识淡薄,认识不足,因此首先要改变农村落后观念,改变农民对雷电的认识。防雷主管部门应制作雷电成因的科普宣传窗,加大雷电防护的宣传力度,提高广大农民对雷电防护认识的重要性和必要性;送防雷知识到农村、到农户,开展防雷減灾宣传活动等,宣传防雷理念,介绍雷暴发生时必要的应急避险以及雷电灾害发生后的自救方法。利用电视、报纸等媒体,大力做好防雷减灾宣传工作,努力提高农民的防雷、自救、互救能力,增强防雷减灾意识。
  4.2 建立、完善农村防雷减灾安全管理体系
  在各级政府的领导下,由相关职能部门(如公安、国土、消防、城建、气象等)成立联合机构,根据农村的客观环境和特点,因地制宜、实事求是,做好防雷安全总体规划,合理布局防雷设施,落实防雷减灾安全责任制,完善雷电灾害应急预案,抓好村级防雷信息员建设,及时上报雷灾事故,实现防雷减灾工作的良性循环。设立防雷减灾基金,增加政府投入,安排专项资金逐年对农村多发地区安装防雷设施建设,改善防雷客观环境,能够减少雷灾发生,减轻雷灾损失。
  4.3 建立、完善农村雷电预警网
  防雷主管部门应加大投入,完善雷电预警预报监测网络,做好雷电天气、雷击密度、强度、落雷区、雷灾等级等雷电监测,开展预警预报业务,做到提前发布早防范。充分利用多媒体现代平台(电视、网络、电话、广播等),迅速将雷灾预警预报信息发送给政府、职能部门、广大农民群众,提前做好防范工作,减少雷电灾害损失。   4.4 规范管理农村房屋建设
  农民建房、农村建基础设施,应结合新农村建设规划。农民建房时,应安装必要的防雷装置,以减轻遭雷击的损失。建房与防雷设施同时进行,具有安全高、投入少的优点。房屋建设选址时,尽量不要在地形的高点和风口、地下有金属矿和邻近潮湿地、土壤电阻率较低的地方。
  4.5 规范线路施工管理
  电力、通讯、广播电视等部门在电力线、通讯线、有线电视线路施工时,应严格按国家标准规范执行,减小这些路径造成的雷击隐患。对架空引入民房内的电源线、电话线、网络线、有线电视线等,入户时不是铠缆的要在屋外穿金属管埋地0.5 m以上,长度15 m以上并两端接地引入(接线处做接地,入户处与接地装置连接),电源线与其他管线不能在一个金属管内,应保持必要的安全距离。有条件的农户可在入户处安装电源信号SPD。
  5 结语
  避雷减灾工作是一项系统工程,复杂而艰巨,重点是要立足于防。农村人口众、面积广,做好农村雷电灾害防御工作,各级政府要高度重视、积极主导、认真应对、统筹安排,协调国土规划、城乡建设、气象、电力、通讯、广电等部门通力合作、齐心协力,探索农村防雷减灾的长远规划和长效机制,提高农村的防雷标准等级,农村防雷安全工作纳入规范化管理,制定完善的农村雷电应急预案,把雷灾隐患消灭在萌芽中。各级政府要增加资金投入,加大农村基础设施建设,加强公共场所的防雷设施建设,加强农村雷电监测预报预警建设。防雷工作人员在当前农村发展时期,要做好广泛宣传,积极引导,敢于担当,有所作为,充分利用现代防雷技术,因地制宜、大力推广最新防雷技术,扎实开展农村防雷工作,为广大农民群众生产生活作出最佳指导,提供最优服务,最大限度减少雷灾造成的损失,促进农村防雷事业的健康发展。
  参考文献
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