区域雷击风险评估的子区域划分

李鑫++叶博++杨靖++李享

摘要：在对一些特殊场所或大型项目进行区域雷击风险评估时，会分成各个子区域分别根据区域雷击风险评估模型计算区域内的风险因子，传统方法是利用项目内的规划划分项目内的子区域，缺乏一定的合理性。而子区域的划分是区域雷击风险评估中的重要组成部分，在综合考虑各种因素后，提出了用交线法从雷击等效截收面积的角度来划分子区域，最后通过一个石化厂区的案例，比较了交线法与传统方法的特点，发现交线法在子区域的划分中更加合理。

关键词：区域雷击风险评估；等效截收面积；交线法

中图分类号：P429 文献标识码：A 文章编号：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

區域雷击风险评估是指对评估项目范围内各个子区域中各个风险类型的危险程度、可能造成的损失程度做出的预测性评价。其作为一个比较新的方向，国内外的研究都处在探索和起步阶段，现阶段没有成熟的评估标准可以引用，而子区域划分的传统方法是按照项目内的规划来划分，如陈华晖[1]主要是通过建筑物的规划区间划分子区域；林溪猛等[2]是通过项目的形状、使用性质和功能来划分子区域；扈海波等[3]、张烨方等[4]利用网格法对子区域的雷击风险进行评估。因此有必要结合各种影响因素进行分析，合理地划分子区域，并确定子区域间的分界线。

1 子区域划分的影响因素与方法

在确定雷击风险评估子区域时，一般从区域雷闪分布情况（具体差异指标为雷击大地密度）[5-8]、 区域地域风险因素（具体差异指标为地形、土壤、区域周边环境）[9-11]、区域内建设项目的形态特征（具体差异指标为平均高度）[12-16]、区域内建设项目属性（具体差异指标为使用性质）[17-21]与区域内建设项目的雷电防护能力（具体差异指标为雷电防护水平）[22]5个因素来考虑。

由于新版雷击风险评估规范[23]中对土壤电阻率的要求与之前有所不同，因此在子区域的划分中区域地域风险因素可以忽略，而在一个项目中的子区域划分首先应该按照各建筑物的项目属性和形态特征进行分类，属性相同和类似的建筑物应该划为一个项目区块，而一个项目总体设计实施的过程中，其设计理念和雷电防护水平对于同一属性和形态的建筑物应该是基本相同的，因此，应综合考虑区域雷闪分布情况、区域内建设项目的形态特征因素，而在区域雷击风险评估中，子区域的划分的关键在于各个属性相同的项目区块之间的划分。

在建筑物雷击风险评估的具体计算中发现，区域雷闪分布情况对雷击风险评估计算结果的权重影响比较大，而雷击大地密度由于建筑的避雷针效应与建筑物的高度息息相关，同时建筑物的高度又与建筑物的雷击截收面积密不可分，因此用建筑物的雷击截收面积来划分子区域，并以雷击截收面积的区域交线作为子区域间的分界线是一个比较合理的方法。

2 利用交线法确定项目区块之间的交线

在两区块的项目属性各不相同的情况下，分两种情况确定项目区块的交线位置。

1）两项目区块以区块内建筑物3倍高度所展开的投影面积相交。如图1所示，A和B分别为两个项目区块内的建筑物，h1为较高建筑物的高度，h2为较矮建筑物的高度，两建筑物的外框距离为D，建筑物详细尺寸如图1所示，则O1O2应为两区块之间的交线，即子区域的分界线，同时可以根据计算确定交线的位置，设D1为交线距离较矮建筑物的距离，则：

D1=[D-3（h1-h2）]/2 （1）

2）两项目区块以区块内建筑物3倍高度所展开的投影面积呈现包含关系。建筑物详细尺寸如图2所示，A和B建筑物的投影线相互平行，无交点，由于两区块间的项目属性互不相同，则应该取较高建筑物的最大扩展面积，即矮建筑物的外边线作为两区块的交线，即b1点的建筑物边框线为子区域的分界线。

3 交线法在实际项目子区域划分中的应用

以实际项目为例，用交线法确定子区域的分界线。图3为一个石化工厂的项目图，其中A1为办公楼，A2为研发楼，B1为生产车间，B2为原料仓库，C1为食堂，C2和C3为宿舍楼，图中粗线为规划厂区道路。已根据项目属性和建筑形态将工厂划分为A、B、C 3个区块，再依据交线法画出项目区块的剖面图，如图4所示。由于A1和A2项目高度差异不大，在具体划分中以A1建筑物高度作为A区块整体高度，其他类同。同时利用式1计算交线的具体位置，最终确定项目各子区域的划分，如图5所示。而按照传统子区域的划分方式，会以规划区域作为子区域的分界线，其子区域的划分如图6所示。

利用CAD软件计算两种方法划分子区域的面积，比较结果如表1所示。

在进行区域雷击风险评估时，子区域的划分对评估结果的影响很大，一方面是由于不同的子区域划分对区域内的雷击大地密度可能会产生较大影响，进而影响雷击风险评估的结果；另一方面是因為建筑物雷击风险会因其高度的增加而增加，由此造成建筑物的避雷针效应。传统方法中没有考虑建筑物高度和项目属性对于子区域的影响，以规划区域来划分子区域较不合理；而交线法考虑了建筑物高度对子区域的影响而对采取的区域划分有一定的针对性，比传统方法更为合理。由此可知，交线法划分子区域的合理性优于传统方法，同时由表1可以看出，两种划分方法的差异显著，可能会对区域雷击风险评估产生较大影响。

4 讨论

在区域雷击风险评估中，应综合考虑多种因素来划分子区域，而利用交线法确定子区域的边界较传统方法更具合理性，应当加以利用。同时对于同一区块内建筑物高度差异较大和建筑物之间存在错位的情况下交线法的确定有待在进一步研究中验证其适用性。

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