雷电灾害 课题论文

雷电灾害与预防及案例分析摘要：雷电是发生在大气中的声、光、电物理现象，是自然界最壮观和重要的大气现象之一。

雷电出现时，常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷。

雷电及其伴随出现的恶劣天气，常常给人民生产活动造成严重影响，甚至危及生命安全。

随着高层建筑的不断涌现和电子信息系统的广泛应用，雷电灾害也日益成为人们日常生活中的重要危害之一。

每年夏季，全国各地都会发生雷击灾害事故，诸如电子信息系统遭到破坏、通讯中断、建筑物被毁、甚至危急人的生命安全，因此造成不可估量的经济损失。

在此，仅从雷电的形成、雷击灾害的形成以及如何防御雷击灾害等方面作如下简析，用以提醒人们不可小视雷电危害，利用科学知识防御雷击灾害，将雷击灾害的损失降到最低限度。

关键字：雷电的种类、雷电灾害、雷电防范措施1、雷电的种类和特性1.1雷电现象的简介雷电是伴有闪电和雷鸣的一种雄伟壮观而又有点令人生畏的放电现象。

雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷风。

积雨云顶部一般较高，可达20公里，云的上部常有冰晶。

冰晶的凇附，水滴的破碎以及空气对流等过程，使云中产生电荷。

云中电荷的分布较复杂，但总体而言，云的上部以正电荷为主，下部以负电荷为主。

因此，云的上、下部之间形成一个电位差。

当电位差达到一定程度后，就会产生放电，这就是我们常见的闪电现象。

闪电的的平均电流是3万安培，最大电流可达30万安培。

闪电的电压很高，约为1亿至10亿伏特。

一个中等强度雷暴的功率可达一千万瓦，相当于一座小型核电站的输出功率。

放电过程中，由于闪电通道中温度骤增，使空气体积急剧膨胀，从而产生冲击波，导致强烈的雷鸣。

带有电荷的雷云与地面的突起物接近时，它们之间就发生激烈的放电。

在雷电放电地点会出现强烈的闪光和爆炸的轰鸣声。

这就是人们见到和听到的闪电雷鸣。

1.2雷电的种类雷电分直击雷、电磁脉冲、球形雷、云闪四种。

其中直击雷和球形雷都会对人和建筑造成危害，而电磁脉冲主要影响电子设备，主要是受感应作用所致；云闪由于是在两块云之间或一块云的两边发生，所以对人类危害最小。

直击雷就是在云体上聚集很多电荷，大量电荷要找到一个通道来泄放，有的时候是一个建筑物，有的时候是一个铁塔，有的时候是空旷地方的一个人，所以这些人或物体都变成电荷泄放的一个通道，就把人或者建筑物给击伤了。

直击雷是威力最大的雷电，而球形雷的威力比直击雷小。

1.3雷电的频率和特性在任何给定时刻，世界上都有1800场雷雨正在发生，每秒大约有100次雷击。

在美国，雷电每年会造成大约150人死亡和250人受伤。

全世界每年有4000多人惨遭雷击。

在雷电发生频率呈现平均水平的平坦地形上，每座300英尺高的建筑物平均每年会被击中一次。

每座1200英尺的建筑物，比如广播或者电视塔，每年会被击中20次，每次雷击通常会产生6亿伏的高压。

每个从云层到地面的闪电实际上包含了在60毫秒间隔内发生的3到5次独立的雷击，第一次雷击的峰值电流大约为2万安培，后续雷击的峰值电流减半。

最后一次雷击之后，可能会有大约150安培的连续电流，持续时间达100毫秒。

经测量，这些雷击的上升时间大约为200纳秒或者更快。

通过2万安培和200纳秒，不难计算得到dI/dt的值是每秒10^11安培。

2、不同种类的雷电对人的影响根据出现位置、形状和危害，雷电有很多种分类。

按出现位置可分为：云中闪电、云间闪电和云地闪电；按可见形状可分为：线状闪电、带状闪电、球状闪电；按产生危害可分为：直击雷和感应雷（雷击电磁脉冲）；（1）直击雷：一般直接打到人或建筑上的，叫做直击雷（也叫落地雷），它的能量巨大，直接危险也最大。

一次直击雷击，其热效应可在雷击点局部范围内产生高达6000℃～10000℃的高温（太阳表面温度为6000℃），和5000～6000牛顿的强大冲击力。

由于热效应、机械力、强电流等，极易使遭雷击的建筑受到破损，甚至引起火灾，也极易导致雷击身亡。

举例：如去年余杭一家化工厂遭直击雷引发火灾，致15人受伤；去年6月23日，淳安千岛湖3死4伤事件也主要是直击雷的作用；今年6月12日一对夫妇爬夜长城遭雷击身亡，也主要是直击雷的作用。

（2）感应雷：除了直击雷，还有一种叫感应雷。

它主要是通过直接被雷击中的物体传递，影响到周围物体的一种遭雷击方式，由于现在城市地下管线密集，传导范围很广，往往容易造成大范围的供电中断、通信网络瘫痪、电子电器等弱电设备损坏，甚至造成人员伤亡。

举例：2007年6月21日萧山国际机场遭雷击，部分电路跳闸，停电11分钟，致多趟航班被迫延期。

另外据气象部门统计，每年大约有80％以上的致财产损失的雷击，因感应雷引起。

按危害生命形式又可分为：直接雷击、接触电压、旁侧闪击、跨步电压等；（1）直接雷击：闪电直接袭击到人体，高达几万到十几万安培的电流，由头顶部一直通过肢体，流入到大地。

（2）接触电压：当雷电电流通过高大物体时，产生高达几万到几十万伏的电压。

人不小心触摸到这些物体时，受到这种触摸电压的袭击，发生触电事故。

（3）旁侧闪击：当雷电击中一个物体时，如果人在物体附近，雷电电流容易将人和物体间的空气击穿导通，使人体遭受袭击。

（4）跨步电压：雷击点附近存在很强的电场，若人体正处在电场覆盖范围内，因人体两脚电位不同在人体上产生电流，导致雷击。

距离越大，跨步电压也就越大。

3、雷电对人员健康及生产生活的影响中国是一个多自然灾害的国家，跟地理位置有着不可分割的关系，雷电灾害在中国也有不少，最为严重的是广东省以南的地区，东莞、深圳、惠州一带的雷电自然灾害已经达到世界之最，这些地方也是因为大气层位置比较偏低所造成的影响。

纽约是雷电灾害最多的地区在近几年更是明显加强，我国的东莞近最为严重，雷电所带来的经济亏损在夏季5-8月之间，东莞当季的GDP比例亏损度接近6%，上千万的经济亏损，也是一大严重的自然灾害多发区域。

多起雷电伤人事件在东莞地区每年都会发生，达到了全世界雷击人事件最频繁，最多的地区。

在中国，乃至全世界的雷电受灾重区之一，而西北地区则是我国雷电最少的地区。

雷电因其强大的电流、炙热的高温、强烈的电磁辐射以及猛烈的冲击波等物理效应而能够在瞬间产生巨大的破坏作用，造成雷电灾害。

雷电灾害泛指雷击或雷电电磁脉冲入侵和影响造成人员伤亡或物体受损，其部分或全部功能丧失，酿成不良的社会和经济后果的事件。

长期以来，雷电灾害带来了严重的人员伤亡和经济损失。

据《金史·五行志》记载，公元1232年10月9日，我国金代“天兴无年九月辛丑，大雷，工部尚书蒲乃速震死”，也就是雷击死了金朝高官1名。

1767年雷电击中了威尼斯一个储放了几百吨炸药的教堂拱顶，引起大爆炸，3000人丧生，威尼斯城大半被毁。

北京天坛在明朝至少遭受过9次雷击，在1889年因雷击祈年殿引起大火导致焚毁，直到1896年才修复完工。

当今全世界每年有几千人死于雷击，全球每年的雷击受伤人数可能是雷击死亡人数的5~10倍。

下表格是我国多年上报雷电灾害概况年份雷电灾害事故数人员伤亡雷灾数人员死亡数人员受伤数人员死伤总数雷灾损失上百万元事故数20045753750710817152746 20055322598579573115245 20066265760712610132259 200712967833827718154530平均值7577735707680138745下图我国各地区雷电灾害伤亡总人数分布(1997-2006年)雷电灾害经常导致人员伤亡，给很多家庭和受害者带来不可挽回的伤害和损失。

多年雷电灾害统计表明（表和上图），我国每年有上千人遭雷击伤亡，广东省、云南省损失最为惨重。

雷电灾害具有较大的社会影响，经常引起社会的震动和关注，例如2004年6月26日，浙江省台州市临海市杜桥镇杜前村有30人在5棵大树下避雨，遭雷击，造成17人死13人伤，而2007年5月23日16时34分，重庆市开县义和镇政府兴业村小学教室遭遇雷电袭击，造成四、六年级学生7人死亡、44人受伤。

图4 雷灾不同人群的伤亡比例图5 人员伤亡雷灾中不同雷击地点的比例由图4可知，城市人员因雷电造成伤害的比例只占4.3%，而农村人员却占了59.1%，而不确定因素的占36.6%。

如果不考虑不确定的统计结果，那农民占93%，城市人员仅占7%，农民是雷灾受害者的主要部分。

由图5可知，在人员伤亡雷灾数中，雷击地点发生在农田最高，为32%，其次为建构筑物(主要是农村民居、窝棚、亭子)的23%，然后是开阔地的13%，水域(包括河边、沙滩)和树下分别是10%、8%。

其中有线连接表示的是雷击时人员正接触着电话线或者金属管线。

可以看到雷击地点发生在室外的占69%，而且发生在农民常在环境下。

相对而言，农民在雷电到来时，缺乏临时躲避场所，而且农民防雷知识相对较贫乏，导致在室外受到雷电的严重威胁。

在室内，城市建筑物防直击雷措施相对完善，而农村的民居建筑安装防雷装置没有普及。

雷电灾害还可能导致建筑物、供配电系统、通信设备、民用电器的损坏，引起森林火灾，仓储、炼油厂、油田等燃烧甚至爆炸，造成重大的经济损失和不良社会影响。

所以，对我们国家许多部门的安全生产而言,雷击灾害是不容忽视的一种严重威胁。

值得注意的是：随着人类社会生活和生产活动日益现代化，大量电子、电器和通信设备的普及应用，雷击灾害事故呈现逐年上升，损失逐年增加的态势。

目前，计算机系统已经成为信息资源的重要载体，各行各业对计算机信息系统的依赖程度越来越高，高科技、国防军工、国民经济建设等重要数据信息的安全，依赖于计算机系统工作的可靠性。

但是，雷电电磁辐射对计算机系统及其数据存储所产生的干扰、破坏有致命的危害，对计算机系统的稳定性、可靠性和安全性形成威胁。

如某数据中心，集全体技术人员历时三年的研究成果和宝贵数据因一次雷灾而化为乌有。

航空航天是汇集了人类最新高科技的尖端领域，液氢燃料的加注过程、火箭的发射升空都不能在有雷电的情况下执行。

雷电除对航天飞行器、发射塔等造成直接破坏外，还可引爆火箭的点火装置，使火箭自行升空，或使发射过程中的火箭爆炸。

例如, 1987年3月26日美国国家航天局在卡纳维拉角基地利用大力神/半人马座火箭发射海军通信卫星时,雷击导致星箭俱毁,损失高大1.7亿美元。

另外，雷电电磁辐射和静电效应的干扰也对火箭上的主要电子仪器造成威胁。

正因为雷击灾害对人民生命财产和社会各部门和各行业的危害程度如此之大，范围如此之广，联合国有关部门把它列为“最严重的十种自然灾害之一”。

因此，防雷减灾是社会公众和各行业及各部门必须切实重视的一项经常性议题。

4、雷电的防护4.1在哪些地方容易遭雷击？一般来说，雷击容易发生在土壤电阻率较小和土壤电阻率变化明显的地方。