怀化市雷灾特征及成因

薛德锋 肖坤葵 陈巍 薛明 曾力

摘 要 根据2008-2015年怀化城郊30 km半径雷灾资料，以雷灾发生地为中心，30 km为半径，取雷灾发生前、中、后各1 h闪电资料，结合城市建设与防雷安全检测情况，对雷灾特征及成因进行分析。结果表明：雷灾发生时刻，闪电密度逐渐加大，强度增强，并随时间和距离发生变化；城市化建设、电器的大量增加以及防雷设施的缺损是导致城区雷灾多于全市的主要原因。

关键词 雷电灾害；时空分布；成因；湖南省怀化市

中图分类号：P427.321 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2016）09--02

1 雷灾概述

1.1 地域分布

在收集的76次雷灾事件中，出现最多的3个行业是住宅、办公、农村，分别为16、14、14次；其次是电力、交通、教育、制造、金融等行业；另有易燃易爆、广电、通信、卫生等行业也有出现。从地域分布看，市区（含鹤城区和中方县）是雷灾出现最多的区域，共出现雷灾30次，占全市总数的40%。县级区域中，麻阳最多，出现12次，依次是溆浦7次、洪江市6次，其他县区均不足4次或以下。雷灾造成8人死亡，其中溆浦3人、通道2人，芷江、靖州、新晃各1人。

市区雷灾均出现在30 km半径范围，其中城区15起、近郊7起、远郊8起。雷灾出现最多的行业是办公9次，住宅6次，交通4次，另有交通、农村、电力、学校、金融、通信、易燃易爆场所等也有雷灾发生。

1.2 时间分布

市区雷灾常出现在3-8月，其中8月最多，占31.6%，依次是6月21.1%、5月17.1%、3月13.2%、4月9.2%、7月7.9%。从时段分布看，主要集中在13：00-16：00，共出现18次，占60%，最多出现15：00-16：00，出现9次，占30%。这与我国中部5省云地闪电时空分布特征基本一致[1]。

2 闪电密度与雷灾的关系

2.1 雷灾时刻与历年闪电密度对比

市区30 km范围历年闪电密度为1.36次/（a·km2），而雷灾时刻的闪电密度要高得多。在不计重复的19次雷灾闪电资料中，雷灾时刻闪电密度为0.034次/（h·km2）。其中灾中1小时闪电密度最大，为0.045次/（h·km2），是历年平均密度的292倍；灾前1 h次之，为0.037次/（h·km2）；灾后1 h雷电减少为0.021次/（h·km2）。3 km范围内，90 min前雷灾地点没有雷电记录，90 min内开始出现雷电，灾前30 min成倍增长，至雷灾发生时15 min，闪电十分频繁，平均约4 min就有1次闪电发生，雷灾后15 min闪电跳崖式减少，至2 h后闪电逐渐消失。

2.2 灾点距离与闪电密度的关系

雷灾时刻闪电密度的分布与相距雷灾地点的距离密切相关。灾前在距雷灾地点14～22 km处有较强雷云形成并发生闪电，密度为0.053次/（h·km2）；随后，雷云不断加强，闪电频次加大，并以约20 km/h的速度向雷灾地点移动，在雷灾地点附近达到最大，密度加大到0.253次/（h·km2）；雷灾出现后0.5～1.5 h，30 km范围内闪电密度比较均匀，没有明显的高值点。（见图1）

2.3 灾点与闪电距离的关系

闪电距离是造成雷灾的重要因素，相距越近，造成雷灾的可能性越大。灾中1 h，43%的雷灾在1 km内有闪电出现，75%的雷灾在2 km内有闪电出现，所有雷灾在5 km范围内有闪电出现。

3 闪电强度与雷灾的关系

3.1 雷灾时刻与历年闪电强度的对比

雷电强度是指一次雷电过程交换电量的多少，数值越大，强度越强，破坏力也越大[2]。怀化历年30 km范围平均闪电强度42 ka，其中正闪64ka，负闪41 ka。雷灾时刻30 km闪电强度要比历年平均高16.4%，为48.9 ka。各距离段的最强雷电以灾中时段最强，离雷灾点15 km内均超过300 ka，平均为377.7 ka，而灾前或灾后最强雷电有高有低，平均为151.5 ka和248.3 ka。

3.2 灾点距离与闪电强度的关系

灾前强雷中心位于离雷灾地点21～24 km处，有离雷灾地点越近，闪电强度越低的趋势。灾中时刻，离雷灾地点越近，则雷电越强，最强处位于雷灾地点3 km内，平均强度为57.9 ka，从雷灾中心到12 km处，闪电强度逐渐减弱至43～50 ka。灾后强雷中心由雷灾中心移至12 km处并达到最强为78.2 ka。简单地说，灾前1 h，在雷灾地点21～24 km处有强雷中心出现；灾中1 h，强雷中心移至雷灾地点3 km以内；灾后1 h，强雷中心移至雷灾地点12 km以外。

4 雷灾成因分析

4.1 城市建设对雷灾形成的影响

据研究，城镇化建设使怀化城区面积较2007年增长1倍，因为城区热岛效应及水汽的缺少，使雷电的发生在城区中心上空变得更加困难，而在城郊15～30 km范围内，来自城区的上升气流在这里下沉，来自乡村的潮湿空气更容易将大气中的电荷传导至大地[3]，遇到适合的电荷释放机制，便可以形成雷电，从而出现城郊雷电密度高于城市中心的现象。这也是怀化城郊雷灾多于全市平均的重要原因。

4.2 电器的普及增加了雷击风险

城市快速扩展，人口对应增加，电器高度普及。随着电子设备总量的增长，电器遭受雷击的风险也在增加。30次雷灾事件中，仅有2次没有电器受损，93%的雷灾伴有电器受损。

4.3 防雷设施的缺损

防雷设施的缺损是导致雷灾的主要原因。在雷灾事件中，90%以上是没有安装防雷设施或设施损坏。只有极少数是因为雷电强度大、频次高导致雷灾出现。2015年，市防雷中心检测222个场所，发现147处缺少SPD、21处SPD损坏、11处避雷带或引下线锈蚀断裂、61处接地电阻偏大、3处缺少汇流铜排、37处设备未做防雷接地和9处其它问题。常规检测的场所尚存在如此多的问题，而未做年检或根本就没有安装防雷设施的场所问题会更多。

5 结语

通过对雷灾事件特征和雷电特征的综合分析，找出了怀化雷灾发生时刻雷电密度加大，强度增强，并随时间、距离发生变化的规律。结合防雷安全检测实况，指出了怀化雷灾形成的主要原因，为防雷服务提供了客观的分析资料。

参考文献

[1]成勤.我国中部五省云地闪电时空分布特征分析[J].暴雨灾害，2011，30（3）.

[2]薛德锋，张东升，曾力.怀化城市建设对雷电活动的影响[J].自然科学，2015（12）.

[3]袁立新.雷电的生成、运行和避雷[J] 吉林师范大学学报：自然科学版，2011（4）.

（责任编辑：刘昀）