基于高爾夫球場(chǎng)的防雷研究.doc

基于高爾夫球場(chǎng)的防雷研究引 言2001年8月17日上午10時(shí)左右，青島一國(guó)際鄉(xiāng)村高爾夫球場(chǎng)內(nèi)4人遭到雷擊，致一名外國(guó)客人和一名球童當(dāng)場(chǎng)死亡，另外兩人受傷。當(dāng)時(shí)，局地有強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)展，正下小雨，附近有強(qiáng)雷暴正頻繁發(fā)生。客人在13號(hào)洞附近打球，見(jiàn)閃電較近，便收拾球桿準(zhǔn)備躲避，就在這時(shí)慘劇發(fā)生了。該球場(chǎng)位于鄉(xiāng)村，球場(chǎng)北邊有三棟12層住宅樓，西邊為一級(jí)公路，其它兩邊為田野。從這一事故可以看出，高爾夫球場(chǎng)的防雷問(wèn)題是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。由于高爾夫球場(chǎng)地形開(kāi)闊、面積較大，而雷雨的來(lái)臨大多比較迅速，使得球場(chǎng)上的人員很難及時(shí)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(hù)的角度來(lái)探討高爾夫球場(chǎng)的防雷問(wèn)題。 1 球場(chǎng)的年預(yù)計(jì)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(xiàn)（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(chǎng)為例，該球場(chǎng)為36洞國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)球場(chǎng)，占地3000多畝（由于球場(chǎng)的四周不規(guī)則，很難測(cè)量出其準(zhǔn)確的面積），超過(guò)2.0 km2。則該球場(chǎng)年平均遭受的雷擊次數(shù)約為：N=kNgS=2.48 （次/a）S為球場(chǎng)面積；K為校正系數(shù)，在一般情況下取1。也就是說(shuō)，該球場(chǎng)每年平均遭受雷擊2.48次，這是一個(gè)相當(dāng)驚人的數(shù)字。2 直擊雷防護(hù)2.1 設(shè)立避雷針假設(shè)在球場(chǎng)內(nèi)均勻地布置等高的避雷針，保護(hù)范圍內(nèi)的最低點(diǎn)為高度h0=2.5m（以人類的最高身高計(jì)），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(jiàn)圖1）； h為避雷針的高度。對(duì)于hr的取值，如果將該球場(chǎng)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(chǎng)，則可取100m。假設(shè)球場(chǎng)為正方形，避雷針的高度為滾球半徑，即h=hr，要想保護(hù)整個(gè)球場(chǎng)，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(jì)的，另外高爾夫球場(chǎng)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(chǎng)邊緣架設(shè)幾支避雷針，會(huì)起到攔截雷暴的作用，這是一個(gè)可行的辦法。雷暴路徑是個(gè)統(tǒng)計(jì)平均的結(jié)果，可以到當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)站查詢。根據(jù)現(xiàn)代防雷理論，避雷針的高度不宜超過(guò)100m，否則會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。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(hù)措施的掩蔽所，供雷暴來(lái)臨時(shí)球場(chǎng)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(kāi)的，但必須有良好的雷電防護(hù)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(hù)，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(duì)圍欄進(jìn)行專門(mén)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(chǎng)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(huì)波及整個(gè)圍欄。如果有人恰巧在圍欄附近，會(huì)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(shí)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(kāi)點(diǎn)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(jìn)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(guò)46m，在潮濕土壤不應(yīng)超過(guò)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(hù)球場(chǎng)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(xiàn)（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(méi)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(hù)措施 除上述防雷措施外，還應(yīng)采取下列的防護(hù)措施：雷雨天不宜開(kāi)放球場(chǎng)；在雷暴來(lái)臨之際，應(yīng)及時(shí)將人員疏散到安全處或掩蔽所；雷暴來(lái)臨之時(shí)，人員不要站在相對(duì)高處；人員不要在孤立的樹(shù)下避雨；雷暴發(fā)生時(shí)，人員要遠(yuǎn)離金屬圍欄等金屬物體；雷雨天不要背負(fù)、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(chǎng)專用車等。4 結(jié)論（1）整個(gè)球場(chǎng)都受到避雷針或避雷線等接閃器的保護(hù)是不可行的。在雷暴路徑的上游設(shè)立避雷針，會(huì)起到攔截雷暴的作用。避雷針應(yīng)設(shè)在球場(chǎng)的邊上或盡量靠近球場(chǎng)。（2）建立有防直擊雷裝置的掩蔽所，在雷暴來(lái)臨之際供球場(chǎng)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(jìn)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(chǎng)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(xiàn)：（1）國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局、中華人民共和國(guó)建設(shè)部， 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（2000年版）（GB50057-94） ，中國(guó)計(jì)劃出版社 2001, P45，P56，P24。（2）中國(guó)氣象局， 氣象信息系統(tǒng)雷擊電磁脈沖防護(hù)規(guī)范（QX3