城市公园的雷电防护状况调查分析与防护对策

刘方 徐颖 余波

摘  要：文章通过分析平湖市的城市公园雷电防护设施的现状，提出有必要健全城市公园的雷电防护设施。在确保公园日常生态、景观、休闲游憩、文化功能发挥的前提下，完善防雷设施的建设。从公园设计阶段入手，解决好公园的防雷设计方案。公园防雷设施的建设也是提高全民防雷意识、城市防灾减灾的重要举措。

关键词：公园防雷;易受雷击部位;闪络;防雷意识

中图分类号：P429         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）17-0105-02

Abstract： Based on the analysis of the present situation of lightning protection facilities in urban parks in Pinghu City， this paper argues that it is necessary to improve the lightning protection facilities in urban parks， that on the premise of ensuring the daily ecology， landscape， leisure and recreation， cultural functions of the park， we should improve the construction of lightning protection facilities， and that starting with the park design stage， we should solve the lightning protection design scheme of the park. The construction of lightning protection facilities in parks is also an important measure to improve the national awareness of lightning protection and urban disaster prevention and mitigation.

Keywords： park lightning protection; vulnerable part for lightning flashover; lightning; lightning protection awareness

1 概述

公园是一个集旅游、休闲、娱乐的公众活动场所，公园是进行国际、国内经贸活动和文化交流的重要场所，是城市重要旅游景点，也是推动城市建设，促进旅游休闲产业发展，美化亮化自然环境的重大项目，是城市作为国际性现代化旅游城市的标志性景区。然而，由于人们的防雷意识薄弱，近些年公园里雷击事故频发。因此，如何有效防止公园雷击事故的发生是摆在防雷人面前的新课题。

2 平湖市主要城市公园的雷电防护设施现状

平湖地处长江三角洲，位于浙江省杭嘉湖平原东北部，南濒杭州湾东临上海市，属江南古陆外缘杭州湾凹陷为一冲积平原。此地年雷暴日为40天，为多雷区。平湖市城市公园多为临湖临河而建，笔者查看了平湖具有代表性的公园——东湖公园、案山公园、李叔同公园、当湖公园的防雷设施状况。

东湖公园是大型户外场所，人员密集，并处于水陆交接处，公园内建筑只有高建筑九峰一览楼有完善的外部防雷设施，游廊、書院建筑、茶室、凉亭等建筑均无防雷设施。公园内照明系统、监控系统未安装防雷设施。

李叔同公园三面临湖，园内高大树木密集，公园电源系统有较完善的防雷设施，管理中心和李叔同纪念馆有完善的外部防雷设施，公共厕所、凉亭和监控系统无防雷设施。

案山公园、当湖公园内所有附属设施均无任何防雷设施。

3 雷击事故的损坏情况及原因分析

3.1 雷击的选择性

大量的雷击事故的统计资料和实验研究证明，雷击的地点是有一定的规律的。

3.1.1 由于在雷雨云下方，地面上各类向上凸起的尖端附近聚集大量电荷，使之较附近电场强，如图1所示，因此突出地面越高的物体越易受雷击。在空旷的公园内灯杆、高大树木、监控摄像机支架、附属建筑物等都是易受雷击部位。

3.1.2 在雷电先导放电过程中，地中的导电电流主要是沿着电阻率较小的路径流通，使地面电阻率较小的区域被感应而积累大量与雷云相反的异性电荷，雷电自然朝着这些地方发展。因此，土壤电阻率不均匀时，土壤电阻率小的地方易受雷击，不同土壤交界地段易受雷击。河岸、湖边、地下水出口处、金属矿床的地区、地下电缆密集的地方易受雷击。公园多为临湖、临河而建，公园所在位置的自然条件决定了该区域的落雷密度大于城市的其他地方。

3.2 雷击事故的损坏情况

在公园里最常见的雷击事故主要有雷击伤亡事件，雷击树木，公园附属建筑物被雷击，监控、广播等弱电系统遭到雷击损坏，路灯照明系统被雷击等。

3.3 雷击事故的原因分析

在公园诸多设施未做防雷设施的情况下，不管是直击雷还是雷击电磁脉冲都会对公园内的人、树和其他附属工程严重的损害。

3.3.1 直击雷

（1）雷电直接击中树木。树木遭到直击雷时，通过树木中的电流非常大，产生大量的热，使树木中的水分温度迅速升高而汽化，变成高温高压的水蒸气，气体膨胀做功，从而将树木炸开。在树木接闪瞬间与大地间存在着很高的电压。树干山的电压可按下式计算：

式中：i-雷电流，KA;Ri-树木本身接地冲击电阻，Ω;L0-树木单位长度的电感量，μH/m;l-计算点距地面的长度，m;-雷电流的陡度，KA/μs。

如果当人的某部位接触到被雷击的树木时，雷电流就从接触点流入人体，从另一接触点流出或从脚底流出，受害者轻则短时麻痹，重者甚至昏倒甚至死亡。

当人未接触树木，但与树的距离小于Sa时，即：Sa=+

式中：i-雷电流，KA;Ri-树木本身接地冲击电阻，Ω;L0-树木单位长度的电感量，μH/m;l-计算点距地面的长度，m;-雷电流的陡度，KA/μs;ER-对于电阻压降，空气击穿强度，约500～600kV/m;EL-对于电阻压降，空气击穿强度，约1000～1200kV/m。

树木上的高电压将对旁边的人发生闪络，这样的情况发生造成人员伤亡的概率很大。如图2。

（2）雷电直接击中路灯桅杆、摄像机桅杆。当雷电击中路灯桅杆、摄像机桅杆时除了对附近的人构成旁侧闪络的危害外，雷电流流经灯杆、摄像机支架的接地体，流散入周围土壤时，在周围行走的人就会受到雷电流所造成的“跨步电压”的危害。与此同时，雷电过电压波沿线路传导，对路灯控制系统、供电系统，监控系统，造成灾害。

（3）雷電直接击建筑物。雷雨来临时，公园里的人们会下意识的到公园里的凉亭、连廊避雨，当雷电击中这些没有防雷设施的建筑物时，雷电流无法正常泄放到大地，将会造成建筑物损坏甚至人员伤亡。

3.3.2 间接雷击

间接雷击没有直击雷猛烈，但间接雷击发生概率要比直击雷的概率大得多，不管是云际闪、云内闪还是云地闪只要闪电发生都会雷电感应、雷击电磁脉冲的危害。当公园附近发生雷击，足够强大雷电流抢回对公园监控系统、公共广播系统、路灯系统等强弱电系统造成严重的损坏。

4 城市公园雷电防护对策

4.1 外部防护

公园内的凉亭、公共厕所、管理中心、景观建筑、连廊等建筑物，应参照GB50057-94（2000版），按三类防雷建筑对其进行防雷设计施工。

路灯桅杆、监控摄像机桅杆顶端安装避雷针，路灯、摄像机及其供电、控制线路应与避雷针保持足够距离。路灯的供电电缆放置在金属杆内。监控系统的接线盒和摄像机之间的连接电缆同样放置在金属杆的内部敷设。如果无法做到，摄像机的电缆应放置到一金属管中，并将金属管两端做等电位接地处理。

4.2 内部防护

引入公园每个单体的电力线路、通信线路等其他外来线路应穿金属管埋地进入，金属管两端应与接地装置相连。在防雷区交界处安装两级以上适配的避雷器。公园里最容易被雷击坏的就是监控系统，对监控系统要加强防范，带云台的摄像机在前端接线盒配置电源、视频、控制线路三合一组合式电涌保护器。监控中心机房在完善电源部分的电涌保护器之外，在矩阵主机、视频分割器的各控制线路接入端、视频线路接入端，安装适配的控制信号、视频信号电涌保护器。

4.3 设立防雷警示牌、防雷宣传栏

公园里树木众多，做到每颗树都装上防雷装置在经济上是一笔巨大的支出，不符合经济合理这一防雷设计原则。在公园里高大的树木或做了防雷装置的珍树嘉木旁竖立警示牌，提醒人们雷雨时请勿靠近。在做了防雷设施的树木或建筑物附近设立防雷知识宣传栏，深入宣传防雷安全的法律法规和有关防雷知识，促使全社会形成人人重视防雷工作、了解防雷常识、提升防雷意识的氛围。

5 结束语

公园是大型户外休闲场所，人员密集，国家应尽快出台公园、公益性场所防雷的法律法规，让公园的防雷工作接受法律强制力约束。只有这样公园才可能在设计阶段，将防雷工程考虑在设计、规划方案中。做好公园的防雷工作保障了人民生命安全，同时也对防雷进行了科普宣传，提高了全民的防雷意识。为建设平安城市、和谐城市助力，这样城市才能让生活更安全，更美好。

参考文献：

[1]GB50057-2010.建筑物防雷设计规范[S].

[2]GB50343-2012.建筑物电子信息系统防雷技术规范[S].

[3]CJJ48-92.公园设计规范[S].

[4]梅卫群，江燕茹.建筑文物防雷工程与设计（第三版）[M].北京：气象出版社，2008.

[5]苏邦礼，等.雷电与避雷工程[M].广州：中山大学出版社，1996.