雷電危險度等級

1、雷電危險度等級Criterion of lighting-harm degree ratings目 次引 言ii1范圍12術語和定義、縮略語 12.1 術語和定義1雷電危險度等級lighting-harm degree grade 1隸屬度 membership degree12.2 縮略語23雷電危險度等級劃分 23.1 雷電危險度因子及分級方法 23.2 雷電危險度綜合指數(shù) 23.3 雷電危險度等級劃分 2附錄A （規(guī)范性附錄）雷電危險度綜合指數(shù)計算方法 4A.1雷電危險度因子分級標準 4A.2計算單因子雷電危險度等級的隸屬度和權重 5A.3進行模糊矩陣復合運算，求出雷電危險度綜合指數(shù) 7

2、雷電災害被聯(lián)合國有關組織定為十種最嚴重的自然災害之一，被國際電工委員會稱為電子時代的一大公害。我國雷電災害十分嚴重。 目前全國對雷電危害程度等級預報還沒有統(tǒng)一的標準，不便于人們做好雷電災害的防御工作。因此，制定一個統(tǒng)一標準，可減免因沒有標準或標準不統(tǒng)一，致使防范不當， 給人們生命財產造成的巨大損失。隨著器測雷電監(jiān)測資料的積累，雷電危險度等級的研究和預報成為可能。但雷電危險度等級的劃分非常復雜，與地形、地質、氣象、宇宙射線、工業(yè)污染、防御水平等諸多因素有關，隨機性大，加之監(jiān) 測的雷電要素不全，因此，從迄今對雷電的認識和目前的技術水平，宜應用統(tǒng)計的方法來解決這一問題。隨著技術的發(fā)展和新的雷電監(jiān)測要

3、素的出現(xiàn)，本標準常需適時進行修訂。雷電危險度等級1范圍本標準規(guī)定了我國雷電危險度等級的劃分方法。本標準適用于地閃引起的直擊雷擊對人、建筑物的危險度等級及接觸電壓和旁側閃擊對人的危險度等級預報和雷災評估。2術語和定義、縮略語2.1 術語和定義下列術語、定義適用于本標準。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，產生電效應、熱效應和機械力者。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），這時接觸點與地之間的電壓。2.1.3旁側閃擊 nearby lightning strike

4、人在落雷點附近，雷電流通過被雷擊中物體產生的高電壓，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雷電強度 lighting intension帶電云體對地放電的電流大小，即在閃電回擊通道內流過的最大電流值，單位：千安培（KA）。2.1.6雷電危險度綜合指數(shù)lighting-harm degree grade index帶電云體對地產生雷擊后的潛在危害程度的綜合指標。 2.1.7雷電危險度等級lighting-harm degree grade帶電云體對地放電后1小時內產生潛在危害程度的級別，通常是根據(jù)雷

5、電危險度綜合指數(shù)的大小來 確定。2.1.8雷電危險度因子lighting-harm degree factor度量雷電危險度的因子。2.1.9隸屬度 membership degree某種判決的信度。2.1.10權重 weights各項指標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準。LF縣地域范圍內一小時內的地閃數(shù)目。單位：個 /hLI縣地域范圍內一小時內的最大雷電流值。單位： kA3雷電危險度等級劃分3.1 雷電危險度因子及分級方法本標準選用LF、LI作為雷電危險度因子，附錄A給出了雷電危險度因子分級方法。3.2 雷電危險度綜合指數(shù)雷電危險度綜合指數(shù)的計算方法見附錄Ao綜合指

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

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

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

9、子分級標準A.1.1確定因子分級的上下限統(tǒng)計全省縣地域范圍內五年以上雷電器測資料中每小時的L林口 LI ,繪制各因子的累計頻數(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%所對應的因子值1）。示例1:圖A.1和圖A.2為江西省縣域內最近 5年的LF和LI累計頻數(shù)分布圖，圖中可看出LF的上限值為370個/h , LI的上限值為77KA100%98%90%l%l%o o 8 7數(shù)頻計累l%l%Q o 6 5圖A.1江西省縣域范圍一小時閃擊次數(shù)累計頻數(shù)分布圖100%98%90%率概計累o%)%80700/60)%50400/)%30)%20o%54 di o4 di 62 di 2 d

10、i di89 846 5428 2463296LI圖A.2江西省縣域范圍內一小時最大雷電流強度累計頻數(shù)分布圖A.1.2因子區(qū)間劃分注 2個因子的累計頻數(shù)等于1） PLF PLI因子的累計頻數(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，所得結果見表A.1 o表A.1各單因子分級臨界值危險度因子E1E2E3E4LF92.5185277.5370LI19.2538.557.7577A.2 計算單因子雷電危險度等級的隸

11、屬度和權重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為雷電危險度因子預報值，m,b為常數(shù)，且m# 0用函數(shù)特征點值(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度因子四個級別的 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日預報南昌市未來兩小時內將出現(xiàn)一小時閃擊天氣。根據(jù)示例2的隸屬度函數(shù)，求出各因子的各級隸屬度，所得結果見表80次，且一小時內最大雷電流為A.2。1

15、00KA的雷電表A.2各因子的隸屬度C(雷電危險度因子預報值)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計算各因子的權重，組成模糊矩陣 AA.2.2.1計算各因子的權重權重的計算公式為：Wi = Ci Si,A.6)Ci為雷電危險度因子預報值，Si為與Ci對應的雷電危險度因子各級臨界值的平均值，W越大對總體雷電危險度影響越大。示例3:根據(jù)表A.1和表A.2,計算江西省各因

16、子的權重先計算Si=231.25Slf=1 92.5 185 277.5 3704_1_ _Sli=-9.25 會8.5 +57.75 +77 J=48.125再根據(jù)公式(A.6)計算WiWLF =80/231.25=0.35WLI =100/48.125=2.08A.2.2.2權重的歸一化處理，組成模糊矩陣A2權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計算的各因子的 Wi進行歸一化處理，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進行模糊矩陣復合運算，求出雷電危險度綜合指數(shù)雷電危險度綜合指數(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算