雷電易發(fā)區(qū)分布及防范等級(jí)劃分

1雷電易發(fā)區(qū)分布及防范等級(jí)劃分本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了雷電易發(fā)區(qū)及防范等級(jí)劃分的定義和術(shù)語(yǔ)、所需資料、劃分方法、步驟流程。本標(biāo)準(zhǔn)適用于雷電易發(fā)區(qū)及等級(jí)防范的識(shí)別和管理、災(zāi)害評(píng)估、監(jiān)測(cè)預(yù)警等。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于雷擊導(dǎo)致的森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分，也不適用于具體建設(shè)項(xiàng)目及具有爆炸危險(xiǎn)或其它可能對(duì)周?chē)h(huán)境造成危害的場(chǎng)所雷擊風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。QX/T79-2007閃電監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)第1部分技術(shù)條件MZ/T027-2011自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理基本術(shù)語(yǔ)QX/T405-2017雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃技術(shù)指南GB50057-2010建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GB50343-2012建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范DB14/T1919-2019雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1閃電定位儀由多個(gè)雷電傳感器組成的用于探測(cè)和定位其覆蓋區(qū)域內(nèi)雷電事件的網(wǎng)絡(luò)。3.2地閃發(fā)生在雷暴云體與大地和地物之間的閃電放電過(guò)程。[QX/T79-2007,定義3.4]3.3地閃密度單位面積上年平均地閃次數(shù)。注：改寫(xiě)GB/T50057-2010，單位是次/平方公里/年（次/km2/a）。[QX/T405-2017,定義3.11]23.4地閃強(qiáng)度按百分位數(shù)法將地閃放電的雷電流幅值分級(jí)后加權(quán)平均得到的強(qiáng)度。注：?jiǎn)挝粸榍О才啵╧A）。3.5年平均雷暴日數(shù)一個(gè)地區(qū)每年平均發(fā)生雷暴的天數(shù)，由各級(jí)氣象臺(tái)站人工觀測(cè)得到。注：?jiǎn)挝粸槿?年（d/a）。3.6雷電發(fā)生等級(jí)值根據(jù)雷電發(fā)生的可能性及其可能具有的破壞力，對(duì)雷電風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)定的量化指標(biāo)3.7雷電易發(fā)區(qū)劃分根據(jù)雷電發(fā)生等級(jí)值，對(duì)雷電發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的空間范圍進(jìn)行區(qū)域劃分。4所需資料及處理4.1所需資料4.1.1雷暴日觀測(cè)資料采用1979～2013年人工觀測(cè)的氣象臺(tái)站雷暴觀測(cè)數(shù)據(jù)，分別對(duì)各站數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)據(jù)采用插值計(jì)算得到。4.1.2閃電定位資料閃電定位資料采用2011～2020年山西省地閃定位網(wǎng)資料，包含閃電的時(shí)間、經(jīng)緯度、雷電流幅值等參數(shù)。4.1.3地理信息資料基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)空間分辨率為1:250000。4.2資料處理4.2.1剔除雷電流幅值為0～2kA和200kA以上的地閃定位資料。4.2.2將區(qū)域劃分為1km×1km的網(wǎng)格，計(jì)算各網(wǎng)格內(nèi)的地閃密度，并進(jìn)行歸一化處理，形成地閃密度柵格數(shù)據(jù)。歸一化處理方法參見(jiàn)附錄A。4.2.3按表1將雷電流幅值劃分為5個(gè)等級(jí)。百分位數(shù)區(qū)間的確定方法參見(jiàn)附錄B。表1雷電流幅值等級(jí)3百分位數(shù)區(qū)間60﹪~80%80﹪~90%90﹪~95%95﹪~98%等級(jí)4.2.4將區(qū)域劃分為1km×1km的網(wǎng)格，計(jì)算各網(wǎng)格內(nèi)不同雷電流幅值等級(jí)的地閃頻次，并進(jìn)行歸一化處理，再按式（1）計(jì)算各網(wǎng)格內(nèi)的地閃強(qiáng)度，形成地閃強(qiáng)度柵格數(shù)據(jù)。式中：Ln——地閃強(qiáng)度；Fi——i級(jí)雷電流幅值等級(jí)的地閃頻次。4.2.5建立GIS數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)處理后的氣象資料、社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料和地理信息資料，采用相同的空間投影坐標(biāo)系統(tǒng)，建立GIS數(shù)據(jù)庫(kù)。5基本規(guī)定5.1劃分原則5.1.1可靠性所用資料應(yīng)真實(shí)、可靠，當(dāng)資料不一致時(shí)，應(yīng)進(jìn)行歸一化處理。5.1.2區(qū)域性應(yīng)做到因地制宜，綜合考慮各因素影響。5.1.3時(shí)效性等級(jí)劃分應(yīng)3年更新一次。5.2劃分流程雷電易發(fā)區(qū)等級(jí)劃分流程如圖1所示。4圖1雷電易發(fā)區(qū)等級(jí)劃分流程圖6雷電易發(fā)區(qū)的劃分6.1雷電易發(fā)區(qū)等級(jí)的劃分采用自然斷點(diǎn)法，將易發(fā)區(qū)劃分為四個(gè)等級(jí)：極強(qiáng)易發(fā)區(qū)、強(qiáng)易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)和一般易發(fā)區(qū)。具體劃分詳見(jiàn)表2。表2雷電發(fā)生等級(jí)劃分12346.2雷電發(fā)生等級(jí)值計(jì)算6.2.1雷電發(fā)生等級(jí)值計(jì)算將山西省所轄行政區(qū)域按照經(jīng)緯度劃分為1km×1km的網(wǎng)格，計(jì)算得到每個(gè)網(wǎng)格的雷暴日M、地閃密度Ng、雷電流強(qiáng)度Ig，代入公式（2），按照四舍五入取整，得到每個(gè)網(wǎng)格的雷電發(fā)生等級(jí)值R。R=0.57Ng+0.25Ig+0.18M(2)式中：R———雷電發(fā)生等級(jí)值；Ng———地閃密度，單位為：次/a·km2；5Ig———雷電流強(qiáng)度；M———雷暴日，單位為：d/a。6.2.2易發(fā)區(qū)等級(jí)用不同顏色標(biāo)識(shí)極強(qiáng)易發(fā)區(qū)采用紅色（RGB(255，0，0)）標(biāo)識(shí)、強(qiáng)易發(fā)區(qū)采用橙（RGB(255，165，0)）、中易發(fā)區(qū)采用黃色（RGB(255，255，0)）和一般易發(fā)區(qū)采用綠色（RGB(0，255，0)）。6.2.3雷電發(fā)生等級(jí)值查詢方法a）確定待查詢區(qū)域的地理位置，包含所屬縣市；b）根據(jù)所處地理位置信息，在數(shù)據(jù)庫(kù)查找對(duì)應(yīng)的雷電發(fā)生等級(jí)值。6.3雷電防范等級(jí)劃分根據(jù)全省雷電易發(fā)區(qū)域四級(jí)劃分情況，將其對(duì)應(yīng)的雷電防范等級(jí)也劃分為四級(jí)，一級(jí)防范對(duì)應(yīng)極強(qiáng)易發(fā)區(qū)，依次類推。a）一級(jí)防范（對(duì)應(yīng)極強(qiáng)易發(fā)區(qū)發(fā)區(qū)）此區(qū)域《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的三類以上防雷建構(gòu)筑物建設(shè)前要進(jìn)行雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，在此基礎(chǔ)上，依照法律法規(guī)進(jìn)行防雷裝置設(shè)計(jì)、施工與防雷裝置定期檢測(cè)。b）二級(jí)防范（對(duì)應(yīng)強(qiáng)易發(fā)區(qū)）此區(qū)域《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的二類以上防雷建構(gòu)筑物建設(shè)前要進(jìn)行雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，在此基礎(chǔ)上，依照法律法規(guī)進(jìn)行防雷裝置設(shè)計(jì)、施工與防雷裝置定期檢測(cè)。c）三級(jí)防范（對(duì)應(yīng)中易發(fā)發(fā)區(qū)）此區(qū)域《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的一類以上防雷建構(gòu)筑物建設(shè)前要進(jìn)行雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，在此基礎(chǔ)上，依照法律法規(guī)進(jìn)行防雷裝置設(shè)計(jì)、施工與防雷裝置定期檢測(cè)。d）四級(jí)防范（對(duì)應(yīng)一般易發(fā)發(fā)區(qū)）依照法律法規(guī)進(jìn)行防雷裝置設(shè)計(jì)、施工與防雷裝置定期檢測(cè)。單擊或點(diǎn)擊此處輸入文字。6(規(guī)范性附錄)歸一化處理歸一化是將有量綱的數(shù)值，經(jīng)過(guò)變換，化為無(wú)量綱的數(shù)值，進(jìn)而消除各指標(biāo)的量綱差異。計(jì)算公式Dij=0.5+0.5xi--ii.............................式中：Dij是j站（格）點(diǎn)第i個(gè)指標(biāo)的歸一化值,Aij是j站（格）點(diǎn)第i個(gè)指標(biāo)值，mini和maxi分別是第i個(gè)指標(biāo)值中的最小值和最大值。7（資料性附錄）百分位數(shù)法百分位數(shù)是一種位置指標(biāo)，常用于描述一組樣本值在某百分位置上的水平，多個(gè)百分位結(jié)合使用，可以更全面地描述資料的分布特征。百分位數(shù)的計(jì)算采用以下經(jīng)驗(yàn)公式：j+3).............................................................(B.2)3-j.............................................................(B.3))為第i個(gè)百分位數(shù)，X為升序排列后的樣本序列，p為百分位數(shù),n為序列總數(shù)，j為第j個(gè)序列數(shù)。8（資料性附錄）自然斷點(diǎn)法自然斷點(diǎn)分級(jí)法是用統(tǒng)計(jì)公式來(lái)確定屬性值的自然聚類，目的是減少同一級(jí)中的差異、增加級(jí)間的差異。計(jì)算公式為：SSDi-j=(A[k]-meani-j)2（1≤i＜j≤N）...........................................(C.1)也可表示為：j2SSDi-j=A[k]2-（1≤i＜j≤N）...........................................(C.2)式中：A是一個(gè)數(shù)組（數(shù)組長(zhǎng)度為N）,meani-j每個(gè)等級(jí)中的平均值。9（資料性附錄）雷暴日數(shù)指標(biāo)和地閃密度Ng等級(jí)劃分D.1雷暴日數(shù)指標(biāo)等級(jí)劃分統(tǒng)計(jì)山西省氣象觀測(cè)站點(diǎn)的雷暴日資料，使用不等間隔三級(jí)分法劃分為高、中、低3個(gè)級(jí)別，結(jié)合雷電災(zāi)情賦予不同等級(jí)如下閾值：高為Ⅰ級(jí)，中為Ⅱ級(jí)，低為Ⅲ級(jí)。表D.1給出1979～2013年根據(jù)山西省109個(gè)國(guó)家站雷暴日資料得出的雷暴日數(shù)等級(jí)劃分及閾值。表3表D.1雷暴日等級(jí)劃分及閾值等級(jí)劃分及閾值ⅠⅡⅢ雷暴日數(shù)d/a>3835～38<35D.2地閃密度Ng計(jì)算及等級(jí)劃分將山西省110°~115°E、34.5°~41°N區(qū)域內(nèi)按照經(jīng)緯度劃分為1km×1km的網(wǎng)格，計(jì)算平均地閃密度，采用不等間隔四級(jí)分法劃分為高、中、低3個(gè)級(jí)別，結(jié)合雷電災(zāi)情賦予不同等級(jí)如下閾值：極強(qiáng)易發(fā)區(qū)為Ⅰ級(jí)，強(qiáng)易發(fā)區(qū)為Ⅱ級(jí)，中易發(fā)區(qū)為Ⅲ級(jí)，一般易發(fā)區(qū)為IV級(jí)。表D.2給出2011～2020年山西閃電定位資料計(jì)算得出的地閃密度等級(jí)劃分及閾值。表4表D.2地閃密度等級(jí)劃分及閾值等級(jí)劃分及閾值ⅠⅡⅢ地閃密度N/(km2·a)>43～