雷电危险度等级

雷电危险度等级
Criterion of lighting-harm degree ratings
目次
引言 (II)
1 范围 (1)
2 术语和定义、缩略语 (1)
2.1术语和定义 (1)
雷电危险度等级lighting-harm degree grade (1)
隶属度membership degree (1)
2.2缩略语 (2)
3 雷电危险度等级划分 (2)
3.1雷电危险度因子及分级方法 (2)
3.2雷电危险度综合指数 (2)
3.3雷电危险度等级划分 (2)
附录A （规范性附录）雷电危险度综合指数计算方法 (4)
A.1 雷电危险度因子分级标准 (4)
A.2 计算单因子雷电危险度等级的隶属度和权重 (5)
A.3 进行模糊矩阵复合运算，求出雷电危险度综合指数 (7)
引言
雷电灾害被联合国有关组织定为十种最严重的自然灾害之一，被国际电工委员会称为电子时代的一大公害。

我国雷电灾害十分严重。

目前全国对雷电危害程度等级预报还没有统一的标准，不便于人们做好雷电灾害的防御工作。

因此，制定一个统一标准，可减免因没有标准或标准不统一，致使防范不当，给人们生命财产造成的巨大损失。

随着器测雷电监测资料的积累，雷电危险度等级的研究和预报成为可能。

但雷电危险度等级的划分非常复杂，与地形、地质、气象、宇宙射线、工业污染、防御水平等诸多因素有关，随机性大，加之监测的雷电要素不全，因此，从迄今对雷电的认识和目前的技术水平，宜应用统计的方法来解决这一问题。

随着技术的发展和新的雷电监测要素的出现，本标准常需适时进行修订。

雷电危险度等级
1 范围
本标准规定了我国雷电危险度等级的划分方法。

本标准适用于地闪引起的直击雷击对人、建筑物的危险度等级及接触电压和旁侧闪击对人的危险度等级预报和雷灾评估。

2 术语和定义、缩略语
2.1 术语和定义
下列术语、定义适用于本标准。

2.1.1
直击雷direct lightning flash
闪电直接击在建筑物、其它物体、大地或防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力者。

2.1.2
接触电压touch voltage
人的身体直接接触到被雷电击中的物体（如引下线、大树）,这时接触点与地之间的电压。

2.1.3
旁侧闪击nearby lightning strike
人在落雷点附近，雷电流通过被雷击中物体产生的高电压，击穿人与被击物体之间的空气，闪击到人身上。

2.1.4
地闪cloud to ground lighting
云中电荷对地的放电。

2.1.5
雷电强度lighting intension
带电云体对地放电的电流大小，即在闪电回击通道内流过的最大电流值，单位：千安培（KA）。

2.1.6
雷电危险度综合指数lighting-harm degree grade index
带电云体对地产生雷击后的潜在危害程度的综合指标。

2.1.7
雷电危险度等级lighting-harm degree grade
带电云体对地放电后1小时内产生潜在危害程度的级别，通常是根据雷电危险度综合指数的大小来确定。

2.1.8
雷电危险度因子lighting-harm degree factor
度量雷电危险度的因子。

2.1.9
隶属度membership degree
某种判决的信度。

2.1.10
权重weights
各项指标在总体中的地位或份量。

2.2 缩略语
下列缩略语适用于本标准。

LF县地域范围内一小时内的地闪数目。

单位：个/h
LI县地域范围内一小时内的最大雷电流值。

单位：kA
3 雷电危险度等级划分
3.1 雷电危险度因子及分级方法
本标准选用LF、LI作为雷电危险度因子，附录A给出了雷电危险度因子分级方法。

3.2 雷电危险度综合指数
雷电危险度综合指数的计算方法见附录A。

综合指数最大值所在的级别即为雷电危险度等级。

当出现两个相等的最大值时，取与次大值最贴近的最大值所在的级别为雷电危险度等级。

示例：若雷电危险度综合指数为{0.45 0.25 0.00 0.75}，则雷电危险度等级为4级，若雷电危险度综合指数为{0.45 0.45 0.25 0.00}，则雷电危险度等级为2级，若雷电危险度综合指数为{0.45 0.45 0.00 0.25}，则雷电危险度等级为2级，若雷电危险度综合指数为{0.00 0.45 0.45 0.25}，则雷电危险度等级为3级。

3.3 雷电危险度等级划分
3.3.1 单站（县域范围）雷电危险度等级划分
表1给出了单站雷电危险度等级的划分和描述，将雷电危险度等级分为四个级别。

表1 雷电危险度等级的划分和描述
3.3.2 区域雷电危险度等级的划分
区域雷电危险度等级的划分，以雷电危险度出现的站数及等级为基础，分为轻度、中度、高和极高四个等级。

划分等级时，极高优先于高，高优先于中度，中度优先于轻度。

3.3.2.1区域轻度雷电危险度
区域内出现轻度及以上等级雷电危险度的站数大于等于该区域总站数的25%；或区域内出现较高及以上等级雷电危险度的站数达到该区域总站数的[20%,25%）；或区域内出现高雷电危险度等级的站数达到该区域总站数的[10%,20%）；或区域内出现极高雷电危险度等级的站数达到该区域总站数的[5%,10%）。

3.3.2.2区域中度雷电危险度
区域内出现中度及以上等级雷电危险度的站数大于等于该区域总站数的25%；或区域内出现高雷电危险度等级的站数达到该区域总站数的[20%,25%）；或区域内出现极高雷电危险度等级的站数达到该区域总站数的[10%,20%）。

3.3.2.3区域高雷电危险度
区域内出现高及以上等级雷电危险度的站数大于等于该区域总站数的25%；或区域内出现极高雷电危险度等级的站数达到该区域总站数的[20%,25%）。

3.3.2.4区域极高雷电危险度
区域内出现极高雷电危险度等级的站数大于等于该区域总站数的25%。

附 录A
（规范性附录）
雷电危险度综合指数计算方法
A.1 雷电危险度因子分级标准 A.1.1 确定因子分级的上下限
统计全省县地域范围内五年以上雷电器测资料中每小时的LF 和LI ，绘制各因子的累计频数分布图，各因子分级的下限值为0，上限值取累计频数等于98％所对应的因子值1）。

示例1：图A.1和图A.2为江西省县域内最近5年的LF 和LI 累计频数分布图，图中可看出LF 的上限值为370个/h ，
LI
A.1.2 因子区间划分
注
1） PLF 、PLI 因子的累计频数到98％后，因子的离散度很大，且为小概率事件，所以将2个因子的累计频数等于
98%所对应的因子值作为因子分级的上限值。

对各因子分级的上下限范围等间隔划分为4级，E 1、E 2、E 3、E 4为分级临界值。

示例2：根据图A.1和图A.2，求出江西省各单因子的分级临界值，所得结果见表A.1。

表 A.1各单因子分级临界值
A.2.1 作出各单因子对每级隶属度的函数，求出隶属度，组成模糊矩阵R A.2.1.1 建立各因子隶属度函数
隶属度函数公式：y=mx+b …………………………………………………………………（A.1） y 为隶属度，x 为雷电危险度因子预报值， m,b 为常数，且m ≠0
用函数特征点值(0,0)（E 1,1）(E 2,0),( E 1,0) (E 2,1) (E 3,0)， (E 2,0) (E 3,1) (E 4,0)，（E 3,0) (E 4,1)，使用一次线性函数的求解方法，分别求出各因子各级别线性函数的m 和b 值，将其代入（A.1）式，可得出各因子各级别的隶属度函数。

各因子四个级别的隶属度函数公式如下：
一级 y 1=221
)(1
011E x E E x E E x x E E x 11
11
≤<--
<<=⎪⎩
⎪
⎨
⎧ ……………………………………………（A.2） 二级 y 2=3
2322
)(1)(1
1
E x E E x E E x E E x E E x 1
111≤<--<<-=⎪⎩
⎪
⎨
⎧ ……………………………………………（A.3） 三级 y 3=434132213
)(1)
(1
1E x E E x E E x E E x E E x ≤<--<<-=⎪⎪
⎩
⎪⎪⎨⎧ ……………………………………………（A.4） 四级 y 4=3
43314
E x E x E E x E E x =<<-≥⎪⎪
⎩
⎪⎪⎨⎧0)
(1
1 ……………………………………………（A.5） 示例1：根据公式（A.2）～(A.5),利用表A.1提供的各因子临界值资料，分别作出江西省各危险度因子四个级别的隶属度函数。

LF 一级 y 1=185
5.92)185(5
.921
5.9205
.9215.921≤<--
<<=⎪⎩⎪
⎨
⎧
x x x x x
LF 二级 y 2=5
.277185)5.277(5
.9211855.92)5.92(5.921
1851
≤<--<<-=⎪⎩
⎪⎨
⎧
x x x x x
LF 三级 y 3=370
5.277)370(5.9215.277185)185(5.921
5
.2771≤<--
<<-=⎪⎪
⎩⎪⎪
⎨
⎧x x x x x LF 四级 y 4=5
.27703705.277)
5.277(5.921
3701=<<-≥⎪⎪
⎩
⎪⎪⎨⎧x x x x LI 四个级别的隶属度函数
LI 一级 y 1=5
.3825.19)5.38(25
.19125.19025.191
25.191≤<--<<=⎪⎩
⎪⎨
⎧
x x x x x
LI 二级 y 2=75
.575.38)75.57(25
.1915.3825.19)25.19(25.191
5
.381≤<--<<-=⎪
⎩⎪⎨
⎧
x x x x x LI 三级 y 3=77
75.57)77(25.19175.575.38)5.38(25
.191
75
.571≤<--
<<-=⎪⎪⎩⎪⎪
⎨
⎧x x x x x LI 四级 y 4=75
.5707775.57)
75.57(25
.191771=<<-≥⎪⎪⎩
⎪
⎪
⎨⎧x x x x A.2.1.2 根据x 求出隶属度y,组成模糊矩阵R
示例2：某年7月15日预报南昌市未来两小时内将出现一小时闪击80次，且一小时内最大雷电流为100KA 的雷电天气。

根据示例2的隶属度函数，求出各因子的各级隶属度，所得结果见表A.2。

表 A.2 各因子的隶属度
表A.2中y i （i=1,2,3,4）组成的模糊矩阵R =
A.2.2 计算各因子的权重，组成模糊矩阵A A.2.2.1 计算各因子的权重
权重的计算公式为：Si
Ci
Wi =………………………………………………………………（A.6）
Ci 为雷电危险度因子预报值， Si 为与Ci 对应的雷电危险度因子各级临界值的平均值，Wi 越大对总体雷
电危险度影响越大。

示例3：根据表A.1和表A.2，计算江西省各因子的权重 先计算Si
S LF =
()3705.2771855.924
1
+++=231.25 S LI =
()7775.575.3825.194
1
+++=48.125 再根据公式（A.6）计算Wi
LF W =80/231.25=0.35 L I W =100/48.125=2.08
A.2.2.2 权重的归一化处理，组成模糊矩阵A
权重归一化处理公式为：W i /
W i =∑=2
1
i W i …………………………………………………（A.7）
示例4：根据公式（B.7），对示例3计算的各因子的Wi 进行归一化处理，并组成模糊矩阵A 。

LF W =0.35/(0.35+2.08)=0.35/2.43=0.14 LI W =2.08/ (0.35+2.43)=2.08/2.43=0.86 则A ={}0.86 0.14
A.3 进行模糊矩阵复合运算，求出雷电危险度综合指数
雷电危险度综合指数公式：A ○ R={1W 2W }○
={u 1 u 2 u 3 u 4}
式中，u i = （1W ∧y 1i ）∨(2W ∧y 2i ),i=1,2,3,4 ，其中“∧”和“∨”分别为最小和最大值运算。

u 1、u 2、u 3、u 4分别为1级、2级、3级、4级的雷电危险度综合指数。

示例：根据公式（A.8）和示例3～示例6计算的结果，求出南昌市雷电危险度综合指数。

A ○ R = {}0.86 0.14○
={86.000.000.00.14}
本标准的附录A 为规范性附录。

本标准由中国气象局提出，经中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局批准。

本标准由中国气象局归口。

本标准由江西省气象局负责起草。

本标准主要起草人：罗树如、俞炳、李玉塔、易高流、张祖德。

本标准为首次发布。