基于閃電定位系統(tǒng)的地閃密度應(yīng)用技術(shù)規(guī)程

1DB31/TXXX—XXXX基于閃電定位系統(tǒng)的地閃密度應(yīng)用技術(shù)規(guī)程本文件規(guī)定了地閃密度的計(jì)算方法和應(yīng)用要求。本文件適用于房屋建筑工程和市政基礎(chǔ)設(shè)施工程防雷設(shè)計(jì)及審查、雷電防護(hù)裝置檢驗(yàn)檢測、模擬雷電沖擊實(shí)驗(yàn)、雷電環(huán)境分析、建筑物雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、雷電災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)、區(qū)域氣象生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)及其他相關(guān)技術(shù)業(yè)務(wù)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T37047基于雷電定位系統(tǒng)的地閃密度總則GB50057建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范3術(shù)語和定義GB/T21714.2-2015、GB/T37047-2018和GB50057-2010界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1地閃cloud-to-groundlightning；CG雷暴云與大地之間的放電現(xiàn)象。[來源：GB/T37047-2018，3.1.1]3.2云閃cloudlightning；IC發(fā)生在雷暴云內(nèi)、云間或雷暴云與大氣之間非對(duì)地的放電現(xiàn)象。[來源：GB/T37047-2018，3.1.2]3.3回?fù)魊eturnstroke電閃通道中電荷快速被中和的過程，通常伴隨大電流、強(qiáng)電磁輻射和強(qiáng)烈發(fā)光現(xiàn)象。[來源：GB/T37047-2018，3.1.3]3.4首次回?fù)鬴irstreturnstroke地閃中的第一次回?fù)簟?.5后續(xù)回?fù)魋ubsequentstroke地閃中除第一次回?fù)粢酝獾乃谢負(fù)簟?DB31/TXXX—XXXX[來源：GB/T37047-2018，3.1.5]3.6地閃密度groundflashdensity；Ng單位面積、單位時(shí)間的平均地閃次數(shù)。注：地閃密度又稱雷擊大地密度或雷擊大地的年平均密度，為某一區(qū)[來源：GB/T37047-2018，3.1.7，有修改]3.7雷電定位系統(tǒng)lightninglocationsystem；LLS由多個(gè)雷電傳感器組成的用于監(jiān)測和定位其覆蓋區(qū)域內(nèi)雷電事件的探測網(wǎng)。注：雷電定位系統(tǒng)又稱閃電定位系統(tǒng)。[來源：GB/T37047-2018，3.1.10]4一般要求4.1地閃（CG）次數(shù)的質(zhì)量要求用來計(jì)算Ng的CG次數(shù)的觀測區(qū)域、最小觀測周期應(yīng)達(dá)到下列要求：a)觀測區(qū)域的要求：雷電定位系統(tǒng)（LLS）覆蓋范圍以及向外延伸距離為平均傳感基線距離一半的范圍內(nèi)；b)最小觀測周期的要求：計(jì)算Ng至少需要10個(gè)完整年的閃電數(shù)據(jù)，最新數(shù)據(jù)應(yīng)在5年內(nèi)，若因LLS的運(yùn)行問題導(dǎo)致數(shù)據(jù)質(zhì)量不滿足要求，應(yīng)去除該年全年閃電數(shù)據(jù)，累計(jì)間斷年數(shù)不應(yīng)超過總時(shí)間跨度的20%。4.2地閃（CG）次數(shù)的質(zhì)量控制若后續(xù)回?fù)艉褪状位負(fù)魸M足以下所有條件，應(yīng)視為同一次地閃，并將首次回?fù)舻睦讚酎c(diǎn)確定為地閃a)時(shí)間要求：后續(xù)回?fù)襞c首次回?fù)舻臅r(shí)間間隔≤1s，相鄰回?fù)糁g的時(shí)間間隔≤500ms；b)位置要求：后續(xù)回?fù)襞c首次回?fù)舻奈恢镁嚯x≤10km。4.3地閃密度（Ng）技術(shù)要求地閃密度Ng分為單點(diǎn)地閃密度Ng1和區(qū)域地閃密度Ng2：a)單點(diǎn)地閃密度Ng1：用于有地閃密度需求的點(diǎn)用戶。以用戶所在地中心坐標(biāo)為中心點(diǎn)以3km為半徑向外輻射，計(jì)算輻射范圍內(nèi)的Ng值；b)區(qū)域地閃密度Ng2：用于有地閃密度需求的區(qū)域用戶。以用戶所在地規(guī)劃紅線為界線、以3km為等長度向外輻射，計(jì)算用戶所在地和輻射范圍內(nèi)整個(gè)區(qū)域的Ng值。4.4地閃密度（Ng）計(jì)算方法將目標(biāo)區(qū)域分割成多個(gè)規(guī)則的網(wǎng)格點(diǎn)，網(wǎng)格尺寸為1km×1km，不足1km×1km的網(wǎng)格點(diǎn)，按實(shí)際面積折算網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)。計(jì)算公式應(yīng)適用于網(wǎng)格內(nèi)的所有CG次數(shù)，計(jì)算結(jié)果被視為該區(qū)域有效的Ng。地閃密度值可按下式計(jì)算：3DB31/TXXX—XXXX式中：Ng—選定區(qū)域范圍內(nèi)的地閃密度，單位為次/（km2·aM—符合本文件第4.1、4.2條規(guī)定的CG次數(shù)，單位為次；S—區(qū)域網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)，單位為km2；Y—統(tǒng)計(jì)CG次數(shù)年數(shù)，單位為a。5應(yīng)用技術(shù)要求5.1地閃密度應(yīng)由氣象主管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)的單位提供。5.2除本文件第5.3條的規(guī)定外，下列應(yīng)用場景均應(yīng)采用項(xiàng)目所在地的單點(diǎn)地閃密度，并應(yīng)符合本文件第4.4、4.5條的規(guī)定：a)建（構(gòu)）筑物防雷設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)建設(shè)項(xiàng)目所在地的單點(diǎn)地閃密度計(jì)算建（構(gòu)）筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)，確定防雷分類。年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)與地閃密度的關(guān)系式如下：式中：N—建（構(gòu)）筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)，單位為次/a；K—校正系數(shù)，應(yīng)符合GB50057-2010附錄A的規(guī)定；Ng—建設(shè)項(xiàng)目所在地的單點(diǎn)地閃密度，單位為次/（km2·a）；Ae—與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積，其計(jì)算方法應(yīng)符合GB50057-2010附錄A的規(guī)定，單位為km2。b)無法確認(rèn)防雷分類的防雷建筑物進(jìn)行雷電防護(hù)裝置檢驗(yàn)檢測時(shí)，應(yīng)按建筑物所在地確定其單點(diǎn)地閃密度，確定建筑物防雷分類。c)模擬雷電沖擊實(shí)驗(yàn)時(shí)，需獲取實(shí)驗(yàn)對(duì)象所在地的單點(diǎn)地閃密度。d)對(duì)雷擊建筑物（損害成因S1）、雷擊建筑物附近（損害成因S2）、雷擊入戶線路（損害成因S3）、雷擊入戶線路附近（損害成因S4）諸風(fēng)險(xiǎn)分量進(jìn)行評(píng)估計(jì)算時(shí)，應(yīng)將該建筑物所在地的單點(diǎn)地閃密度作為首要輸入?yún)?shù)。e)雷電環(huán)境分析、雷電災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)等，應(yīng)將分析或評(píng)估評(píng)價(jià)對(duì)象所在地的單點(diǎn)地閃密度作為分析評(píng)估的首要輸入?yún)?shù)。5.3下列工程建設(shè)項(xiàng)目的地閃密度數(shù)據(jù)，可參照附錄A（資料性）上海市市區(qū)和各郊區(qū)的地閃密度：a)建筑高度不大于54m的住宅建筑。b)總建筑面積不大于10000m2、單體建筑面積不大于5000m2、建筑高度不大于24m的公共建筑和一般工業(yè)建筑。c)占地面積不超過1km2、長度不超過2km的城市綠地。d)主體結(jié)構(gòu)高度不大于24m的橋梁。5.4大型城市綠地、區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、區(qū)域氣象生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)等，應(yīng)采用區(qū)域地閃密度。4DB31/TXXX—XXXX5DB31/TXXX—XXXX上海市市區(qū)和各郊區(qū)的地閃密度N6DB31/TXXX—XXXX參考文獻(xiàn)[1]GB/T21714.2-2015雷電防護(hù)第2部分：風(fēng)險(xiǎn)管理（IEC62305-2:2010，IDT）[2]GB50352-2019民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[3]DB31/T910-2015區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)規(guī)范7DB31/TXXX—XXXX上海市地方標(biāo)準(zhǔn)基于雷電定位系統(tǒng)的地閃密度應(yīng)用技術(shù)規(guī)程DB31/T8DB31/TXXX—XXXX《基于雷電定位系統(tǒng)的地閃密度應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》DB31/TXXXX-XXXX，經(jīng)上海市市場監(jiān)督管理局XXXX年XX月XX日以第XXXX號(hào)公告批準(zhǔn)、發(fā)布。為便于廣大雷電防護(hù)方面有關(guān)技術(shù)人員在使用本文件時(shí)能正確理解和執(zhí)行條文規(guī)定，《基于雷電定位系統(tǒng)的地閃密度應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》編制組按章、條順序編制了本文件的條文說明，對(duì)條文規(guī)定的目的、依據(jù)以及執(zhí)行中需注意的有關(guān)事項(xiàng)進(jìn)行了說明，但是，本條文說明不具備與文件正文同等的法律效力，僅供使用者作為理解和把握文件規(guī)定的參考。9DB31/TXXX—XXXX4一般要求 105應(yīng)用技術(shù)要求 附錄A（資料性）上海市市區(qū)和各郊區(qū)的地閃密度 13DB31/TXXX—XXXX4一般要求LLS的運(yùn)行特性決定了用于計(jì)算Ng的地閃數(shù)據(jù)質(zhì)量。LLS的運(yùn)行特性應(yīng)達(dá)到下列要求：—地閃探測效率：LLS對(duì)CG的年平均探測效率應(yīng)≥80%?！兄刀ㄎ痪龋篖LS對(duì)CG回?fù)舻闹兄刀ㄎ痪葢?yīng)≤500m。—分類準(zhǔn)確度：對(duì)于CG和IC的分類準(zhǔn)確度應(yīng)≥85%。4.2地閃（CG）次數(shù)的質(zhì)量控制一次地閃過程可能會(huì)伴有多次回?fù)?，為了更精確地計(jì)算出Ng值，應(yīng)對(duì)CG次數(shù)進(jìn)行質(zhì)量控制。4.3地閃密度技術(shù)要求有地閃密度需求的用戶分為兩種類型：目標(biāo)區(qū)域比較小，單點(diǎn)地閃密度獲取的地域范圍可完全覆蓋其項(xiàng)目所在地，計(jì)算單點(diǎn)Ng即可滿足用戶需求；目標(biāo)區(qū)域比較大，需要計(jì)算區(qū)域Ng才能滿足用戶需求。所以，將地閃密度分為單點(diǎn)地閃密度和區(qū)域地閃密度。4.4地閃密度計(jì)算方法根據(jù)上海市閃電定位系統(tǒng)標(biāo)稱探測誤差一般在500m-1000m，由于地閃事件的落點(diǎn)隨機(jī)性，計(jì)算目標(biāo)區(qū)的尺度應(yīng)適當(dāng)放大，并從已有雷電災(zāi)害事故調(diào)查來看預(yù)估落點(diǎn)誤差有放大，一般為3倍以上。IEC/TC81給出的一般閃電定位系統(tǒng)誤差精度（主要參考?xì)W盟）1km，建議計(jì)算網(wǎng)格定為5km×5km，如果本地的定位系統(tǒng)定位分辨率較高，閃電密度計(jì)算網(wǎng)格可以適當(dāng)加密，如北美采用2.75km×2.75km。因此，根據(jù)上海市閃電定位儀的精度，我們采用3km×3km柵格進(jìn)行計(jì)算。按GB/T37047-2018《基于雷電定位系統(tǒng)的地閃密度總則》（IEC62858:2015，MOD）的規(guī)定要求，根據(jù)上海市氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心（上海市防雷中心）10多年來在業(yè)務(wù)技術(shù)應(yīng)用中的實(shí)際效果分析，得出這個(gè)計(jì)算方法是合適的。地閃密度Ng計(jì)算示例：某地污水處理廠開展初雨調(diào)蓄工程，根據(jù)2009-2019年地閃數(shù)據(jù)計(jì)算所在點(diǎn)單點(diǎn)地閃密度Ng1。雷電定位系統(tǒng)（LLS）定位系統(tǒng)中可獲取2009-2019年的地閃次數(shù)，Y值為11年。根據(jù)污水處理廠所在經(jīng)緯度，以3km為半徑向外輻射得出目標(biāo)區(qū)域，篩選出2009-2019年目標(biāo)區(qū)域內(nèi)地閃次數(shù)M值共DB31/TXXX—XXXX圖1.2009～2019年污水處理廠初雨調(diào)蓄工程3千米（km）范圍內(nèi)閃電落點(diǎn)分布圖5應(yīng)用技術(shù)要求5.3下列工程建設(shè)項(xiàng)目的地閃密度數(shù)據(jù)，可參照附錄A（資料性）上海市市區(qū)和各郊區(qū)的地閃密度：a)建筑高度不大于54m的住宅建筑。b)總建筑面積不大于10000m2、單體建筑面積不大于5000m2、建筑高度不大于24m的公共建筑和一般工業(yè)建筑。c)占地面積不超過1km2、長度不超過2km的城市綠地。d)主體結(jié)構(gòu)高度不大于24m的橋梁。以上工程建設(shè)項(xiàng)目雷擊概率和雷擊風(fēng)險(xiǎn)比較小、發(fā)生雷電事故的可能性和后果也相對(duì)較小，為便于廣大設(shè)計(jì)、檢測等專業(yè)技術(shù)人員的實(shí)際工作，規(guī)定了上述項(xiàng)目可以參照上海市市區(qū)和各郊區(qū)的地閃密度計(jì)算建（構(gòu)）筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)，確定防雷分類。主要理由如下：小型項(xiàng)目，屬于再造審批流程、實(shí)行差別化管理、進(jìn)行分類審批的改革對(duì)象。最早在《進(jìn)一步深化本市社會(huì)投資項(xiàng)目審批改革實(shí)施辦法》（滬府辦發(fā)﹝2018﹞4號(hào)）中提出，主要指社會(huì)投資（政府投資、國企投資除外）項(xiàng)目，且建筑面積不大于5000m2，建筑高度不大于24m、功能單一、技術(shù)要求簡單。在《上海市工程建設(shè)項(xiàng)目審批制度改革試點(diǎn)實(shí)施方案》（滬府規(guī)﹝2018﹞14號(hào)）、《上海市企業(yè)投資工程建設(shè)項(xiàng)目審批制度改革試點(diǎn)實(shí)施細(xì)則》（滬建審改﹝2018﹞2號(hào)）中將小型項(xiàng)目的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，涵蓋國企投資項(xiàng)目，且建筑面積不大于10000m2?！渡虾＾k理建筑許可對(duì)標(biāo)世界銀行營商環(huán)境新一輪改革總體工作方案》（滬府辦﹝2020﹞5號(hào)）中對(duì)社會(huì)投資低風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目、社會(huì)投資低風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目的定義為：建筑面積不大于10000m2，建筑高度不大于24m、功能單一、技術(shù)要求簡單的社會(huì)投資備案制項(xiàng)目（易燃易爆、有毒有害等除外）。其中社會(huì)投資低風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)業(yè)類項(xiàng)目特指標(biāo)準(zhǔn)廠房、普通倉庫。DB31/TXXX—XXXX《區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)規(guī)范》（DB31/T910-2015）規(guī)定的區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的范圍包括：占地面積超過1km2的規(guī)劃功能性區(qū)域或長度超過2km的狹長區(qū)域場所（如大型游樂場所、旅游景區(qū)、工業(yè)園區(qū)、大型居住社區(qū)及其他相關(guān)主管部門認(rèn)為需要進(jìn)行區(qū)域雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的特殊區(qū)域）。一般橋梁的高度都比較低，發(fā)生雷擊的概率比較小。大型橋梁如南浦大橋、楊浦大橋等主體結(jié)構(gòu)高度可達(dá)數(shù)十米甚至上百米，雷擊概率和雷擊風(fēng)險(xiǎn)比較大。為便于區(qū)別、便于廣大設(shè)計(jì)、檢測等專業(yè)技術(shù)人員的實(shí)際工作，