雷電危險(xiǎn)度等級

1、雷電危險(xiǎn)度等級Criterion of lighting-harm degree ratings目 次引 言ii1范圍12術(shù)語和定義、縮略語 12.1 術(shù)語和定義1雷電危險(xiǎn)度等級lighting-harm degree grade 1隸屬度 membership degree12.2 縮略語23雷電危險(xiǎn)度等級劃分 23.1 雷電危險(xiǎn)度因子及分級方法 23.2 雷電危險(xiǎn)度綜合指數(shù) 23.3 雷電危險(xiǎn)度等級劃分 2附錄A （規(guī)范性附錄）雷電危險(xiǎn)度綜合指數(shù)計(jì)算方法 4A.1雷電危險(xiǎn)度因子分級標(biāo)準(zhǔn) 4A.2計(jì)算單因子雷電危險(xiǎn)度等級的隸屬度和權(quán)重 5A.3進(jìn)行模糊矩陣復(fù)合運(yùn)算，求出雷電危險(xiǎn)度綜合指數(shù) 7

2、雷電災(zāi)害被聯(lián)合國有關(guān)組織定為十種最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，被國際電工委員會(huì)稱為電子時(shí)代的一大公害。我國雷電災(zāi)害十分嚴(yán)重。 目前全國對雷電危害程度等級預(yù)報(bào)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不便于人們做好雷電災(zāi)害的防御工作。因此，制定一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，可減免因沒有標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，致使防范不當(dāng)， 給人們生命財(cái)產(chǎn)造成的巨大損失。隨著器測雷電監(jiān)測資料的積累，雷電危險(xiǎn)度等級的研究和預(yù)報(bào)成為可能。但雷電危險(xiǎn)度等級的劃分非常復(fù)雜，與地形、地質(zhì)、氣象、宇宙射線、工業(yè)污染、防御水平等諸多因素有關(guān)，隨機(jī)性大，加之監(jiān) 測的雷電要素不全，因此，從迄今對雷電的認(rèn)識和目前的技術(shù)水平，宜應(yīng)用統(tǒng)計(jì)的方法來解決這一問題。隨著技術(shù)的發(fā)展和新的雷電監(jiān)測要

3、素的出現(xiàn)，本標(biāo)準(zhǔn)常需適時(shí)進(jìn)行修訂。雷電危險(xiǎn)度等級1范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了我國雷電危險(xiǎn)度等級的劃分方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于地閃引起的直擊雷擊對人、建筑物的危險(xiǎn)度等級及接觸電壓和旁側(cè)閃擊對人的危險(xiǎn)度等級預(yù)報(bào)和雷災(zāi)評估。2術(shù)語和定義、縮略語2.1 術(shù)語和定義下列術(shù)語、定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。2.1.1直擊雷 direct lightning flash閃電直接擊在建筑物、其它物體、大地或防雷裝置上，產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力者。2.1.2接觸電壓 touch voltage人的身體直接接觸到被雷電擊中的物體（如引下線、大樹），這時(shí)接觸點(diǎn)與地之間的電壓。2.1.3旁側(cè)閃擊 nearby lightning strike

4、人在落雷點(diǎn)附近，雷電流通過被雷擊中物體產(chǎn)生的高電壓，擊穿人與被擊物體之間的空氣，閃擊到人身上。2.1.4地閃 cloud to ground lighting云中電荷對地的放電。2.1.5雷電強(qiáng)度 lighting intension帶電云體對地放電的電流大小，即在閃電回?fù)敉ǖ纼?nèi)流過的最大電流值，單位：千安培（KA）。2.1.6雷電危險(xiǎn)度綜合指數(shù)lighting-harm degree grade index帶電云體對地產(chǎn)生雷擊后的潛在危害程度的綜合指標(biāo)。 2.1.7雷電危險(xiǎn)度等級lighting-harm degree grade帶電云體對地放電后1小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生潛在危害程度的級別，通常是根據(jù)雷

5、電危險(xiǎn)度綜合指數(shù)的大小來 確定。2.1.8雷電危險(xiǎn)度因子lighting-harm degree factor度量雷電危險(xiǎn)度的因子。2.1.9隸屬度 membership degree某種判決的信度。2.1.10權(quán)重 weights各項(xiàng)指標(biāo)在總體中的地位或份量。2.2 縮略語下列縮略語適用于本標(biāo)準(zhǔn)。LF縣地域范圍內(nèi)一小時(shí)內(nèi)的地閃數(shù)目。單位：個(gè) /hLI縣地域范圍內(nèi)一小時(shí)內(nèi)的最大雷電流值。單位： kA3雷電危險(xiǎn)度等級劃分3.1 雷電危險(xiǎn)度因子及分級方法本標(biāo)準(zhǔn)選用LF、LI作為雷電危險(xiǎn)度因子，附錄A給出了雷電危險(xiǎn)度因子分級方法。3.2 雷電危險(xiǎn)度綜合指數(shù)雷電危險(xiǎn)度綜合指數(shù)的計(jì)算方法見附錄Ao綜合指

6、數(shù)最大值所在的級別即為雷電危險(xiǎn)度等級。當(dāng)出現(xiàn)兩個(gè)相等的最大值時(shí)，取與次大值最貼近的最大值所在的級別為雷電危險(xiǎn)度等級。示例：若雷電危險(xiǎn)度綜合指數(shù)為0.45 0.25 0.00 0.75,則雷電危險(xiǎn)度等級為4級，若雷電危險(xiǎn)度綜合指數(shù)為0.45 0.45 0.25 0.00,則雷電危險(xiǎn)度等級為 2級，若雷電危險(xiǎn)度綜合指數(shù)為0.45 0.45 0.00 0.25,則雷電危險(xiǎn)度等級為2級，若雷電危險(xiǎn)度綜合指數(shù)為0.00 0.45 0.45 0.25,則雷電危險(xiǎn)度等級為 3級。3.3 雷電危險(xiǎn)度等級劃分3.3.1 單站（縣域范圍）雷電危險(xiǎn)度等級劃分表1給出了單站雷電危險(xiǎn)度等級的劃分和描述，將雷電危險(xiǎn)度等級

7、分為四個(gè)級別。表1雷電危險(xiǎn)度等級的劃分和描述級別名稱危險(xiǎn)程度一級弱雷電輕度二級中等雷電中度三級強(qiáng)雷電高四級特強(qiáng)雷電極高3.3.2 區(qū)域雷電危險(xiǎn)度等級的劃分區(qū)域雷電危險(xiǎn)度等級的劃分，以雷電危險(xiǎn)度出現(xiàn)的站數(shù)及等級為基礎(chǔ)，分為輕度、中度、高和極高四個(gè)等級。劃分等級時(shí)，極高優(yōu)先于高，高優(yōu)先于中度，中度優(yōu)先于輕度。3.3.2.1 區(qū)域輕度雷電危險(xiǎn)度區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)輕度及以上等級雷電危險(xiǎn)度的站數(shù)大于等于該區(qū)域總站數(shù)的25%或區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)較高及以上等級雷電危險(xiǎn)度的站數(shù)達(dá)到該區(qū)域總站數(shù)的20%,25%）;或區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)高雷電危險(xiǎn)度等級的站數(shù)達(dá)到該區(qū)域總站數(shù)的10%,20%）;或區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)極高雷電危險(xiǎn)度等級的站數(shù)達(dá)到該區(qū)

8、域總站數(shù)的5%,10%）。3.3.2.2 區(qū)域中度雷電危險(xiǎn)度區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)中度及以上等級雷電危險(xiǎn)度的站數(shù)大于等于該區(qū)域總站數(shù)的25%或區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)高雷電危險(xiǎn)度等級的站數(shù)達(dá)到該區(qū)域總站數(shù)的20%,25%）;或區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)極高雷電危險(xiǎn)度等級的站數(shù)達(dá)到該區(qū)域總站數(shù)的10%,20%）。3.3.2.3 區(qū)域高雷電危險(xiǎn)度區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)高及以上等級雷電危險(xiǎn)度的站數(shù)大于等于該區(qū)域總站數(shù)的25%或區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)極高雷電危險(xiǎn)度等級的站數(shù)達(dá)到該區(qū)域總站數(shù)的20%,25%）。3.3.2.4 區(qū)域極高雷電危險(xiǎn)度25%區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)極高雷電危險(xiǎn)度等級的站數(shù)大于等于該區(qū)域總站數(shù)的附錄A（規(guī)范性附錄）雷電危險(xiǎn)度綜合指數(shù)計(jì)算方法A.1雷電危險(xiǎn)度因

9、子分級標(biāo)準(zhǔn)A.1.1確定因子分級的上下限統(tǒng)計(jì)全省縣地域范圍內(nèi)五年以上雷電器測資料中每小時(shí)的L林口 LI ,繪制各因子的累計(jì)頻數(shù)分布圖，各因子分級的下限值為0,上限值取累方t頻數(shù)等于98%所對應(yīng)的因子值1）。示例1:圖A.1和圖A.2為江西省縣域內(nèi)最近 5年的LF和LI累計(jì)頻數(shù)分布圖，圖中可看出LF的上限值為370個(gè)/h , LI的上限值為77KA100%98%90%l%l%o o 8 7數(shù)頻計(jì)累l%l%Q o 6 5圖A.1江西省縣域范圍一小時(shí)閃擊次數(shù)累計(jì)頻數(shù)分布圖100%98%90%率概計(jì)累o%)%80700/60)%50400/)%30)%20o%54 di o4 di 62 di 2 d

10、i di89 846 5428 2463296LI圖A.2江西省縣域范圍內(nèi)一小時(shí)最大雷電流強(qiáng)度累計(jì)頻數(shù)分布圖A.1.2因子區(qū)間劃分注 2個(gè)因子的累計(jì)頻數(shù)等于1） PLF PLI因子的累計(jì)頻數(shù)到98%后，因子的離散度很大，且為小概率事件，所以將98%所對應(yīng)的因子值作為因子分級的上限值。對各因子分級的上下限范圍等間隔劃分為4級，El、巳、曰、曰為分級臨界值。示例2:根據(jù)圖A.1和圖A.2,求出江西省各單因子的分級臨界值，所得結(jié)果見表A.1 o表A.1各單因子分級臨界值危險(xiǎn)度因子E1E2E3E4LF92.5185277.5370LI19.2538.557.7577A.2 計(jì)算單因子雷電危險(xiǎn)度等級的隸

11、屬度和權(quán)重A.2.1作出各單因子對每級隸屬度的函數(shù)，求出隸屬度，組成模糊矩陣RA.2.1.1建立各因子隸屬度函數(shù)隸屬度函數(shù)公式：y=mx+b ,(A.1 )y為隸屬度，x為雷電危險(xiǎn)度因子預(yù)報(bào)值，m,b為常數(shù)，且m# 0用函數(shù)特征點(diǎn)值(0,0)(巳1) (E,0),( El,0) (E2,1)(曰,0),(E2,0) (E3,1)(E4,0),(日0)(E4,1),使用一次線性函數(shù)的求解方法，分別求出各因子各級別線性函數(shù)的m和b值，將其代入(A.1)式，可得出各因子各級別的隸屬度函數(shù)。各因子四個(gè)級別的隸屬度函數(shù)公式如下：11xE1(x -E2)E1x = E10 :二 x :二日E1 x _ E

12、 2A.2)、，11y2=匚(x -E1)E1-(x-E3) E1x = E2E1 :二 x ：: E2E2 :二 x -E3A.3)1x = E31二級y3=(x -E2) E2：:：x ；E3E;1(x -E4)E3 ： x <E4E1r1x 之 E41四級y4=(x E3)E3 :二 x :二 E4E10x=E3A.4)A.5)示例1:根據(jù)公式(A.2)(A.5),利用表A.1提供的各因子臨界值資料，分別作出江西省各危險(xiǎn)度因子四個(gè)級別的 隸屬度函數(shù)。1x =92.51LF一級 y 1=x0 ：:x ：: 92.592.5-(x -185)92.5 ：:x -18592.5LF二級2

13、=11(x -92.5)92.51(x 277.5)92.5LF三級3=92.51-92.5(x _185)(x -370)LF四級4=11熱(XS0x =18592.5 ：:x ：:185185 :二 x <277.5x =277.5185 :二 x ：: 277.5277.5 ：x <370x _370277.5 :二 x <370x =277.5x =19.250 ：x ： 19.2519.25 : x <38.5LI四個(gè)級別的隸屬度函數(shù)LI 一級y 1= J 1 x19.251-(x -38.5)19.25LI二級11y 2=(x -19.25)19.251(x

14、 -57.75)19.25LI三級LI四級1.1y 3=(x -38.5)19.251、(x -77)19.2511y 4=(x -57.75)19.25 0x =38.519.25 :二 x ： 38.538.5 ：x < 57.75x =57.7538.5 :二x ：: 57.7557.75 ：:x <77x >7757.75 ：:x ：: 77x =57.75A.2.1.2根據(jù)x求出隸屬度y,組成模米矩陣R示例2:某年7月15日預(yù)報(bào)南昌市未來兩小時(shí)內(nèi)將出現(xiàn)一小時(shí)閃擊天氣。根據(jù)示例2的隸屬度函數(shù)，求出各因子的各級隸屬度，所得結(jié)果見表80次，且一小時(shí)內(nèi)最大雷電流為A.2。1

15、00KA的雷電表A.2各因子的隸屬度C(雷電危險(xiǎn)度因子預(yù)報(bào)值)y1y2y3y4LF x=800.860.000.000.00LI x=1000.000.000.001.000.86 0.00 0.00 0.00表A.2中yi (i=1,2,3,4 )組成的模糊矩陣R="、0.00 0.00 0.00 1.00A.2.2計(jì)算各因子的權(quán)重，組成模糊矩陣 AA.2.2.1計(jì)算各因子的權(quán)重權(quán)重的計(jì)算公式為：Wi = Ci Si,A.6)Ci為雷電危險(xiǎn)度因子預(yù)報(bào)值，Si為與Ci對應(yīng)的雷電危險(xiǎn)度因子各級臨界值的平均值，W越大對總體雷電危險(xiǎn)度影響越大。示例3:根據(jù)表A.1和表A.2,計(jì)算江西省各因

16、子的權(quán)重先計(jì)算Si=231.25Slf=1 92.5 185 277.5 3704_1_ _Sli=-9.25 會(huì)8.5 +57.75 +77 J=48.125再根據(jù)公式(A.6)計(jì)算WiWLF =80/231.25=0.35WLI =100/48.125=2.08A.2.2.2權(quán)重的歸一化處理，組成模糊矩陣A2權(quán)重歸一化處理公式為：Wi=Wi/£ Wi ,(A.7)i 4示例4:根據(jù)公式(B.7),對示例3計(jì)算的各因子的 Wi進(jìn)行歸一化處理，并組成模糊矩陣AoWLF =0.35/(0.35+2.08)=0.35/2.43=0.14WLI =2.08/ (0.35+2.43)=2.08/2.43=0.86則人=*14 0.86 )A.3進(jìn)行模糊矩陣復(fù)合運(yùn)算，求出雷電危險(xiǎn)度綜合指數(shù)雷電危險(xiǎn)度綜合指數(shù)公式：A .O R=W1 W2Oy11 y12 y13 y14,(A.8)-y21 y22 y23 y24 ,=U 1U2 U3 U4式中，Ui=(W1 Ay1i) V ( W2 A y2i ),i=1,2,3,4,其中“A”和“V”分別為最小和最大值運(yùn)算