基于高尔夫球场的防雷研究.doc

基于高尔夫球场的防雷研究引 言2001年8月17日上午10时左右，青岛一国际乡村高尔夫球场内4人遭到雷击，致一名外国客人和一名球童当场死亡，另外两人受伤。当时，局地有强对流天气发展，正下小雨，附近有强雷暴正频繁发生。客人在13号洞附近打球，见闪电较近，便收拾球杆准备躲避，就在这时惨剧发生了。该球场位于乡村，球场北边有三栋12层住宅楼，西边为一级公路，其它两边为田野。从这一事故可以看出，高尔夫球场的防雷问题是一个亟待解决的问题。由于高尔夫球场地形开阔、面积较大，而雷雨的来临大多比较迅速，使得球场上的人员很难及时疏散，从而导致雷击灾害的发生。本文着重从直击雷防护的角度来探讨高尔夫球场的防雷问题。 1 球场的年预计雷击次数雷击大地的年平均密度（次/km2a）按下式确定：Ng=0.024Td1.3 （1） 式中Td为年平均雷暴日（d/a），根据文献（2）的附录F，青岛地区1961-1998年的年平均雷暴日数为20.8(d/a)。则Ng=1.24 以该球场为例，该球场为36洞国际标准球场，占地3000多亩（由于球场的四周不规则，很难测量出其准确的面积），超过2.0 km2。则该球场年平均遭受的雷击次数约为：N=kNgS=2.48 （次/a）S为球场面积；K为校正系数，在一般情况下取1。也就是说，该球场每年平均遭受雷击2.48次，这是一个相当惊人的数字。2 直击雷防护2.1 设立避雷针假设在球场内均匀地布置等高的避雷针，保护范围内的最低点为高度h0=2.5m（以人类的最高身高计），根据公式：h0=hr2-(D/2)2 +h-hr （1） 式中：hr为滚球半径； D为Z1针与Z3针或Z2针与Z4针之间的距离（见图1）； h为避雷针的高度。对于hr的取值，如果将该球场作为第三类防雷建筑物看待，则取60m；如果参照露天货物堆场，则可取100m。假设球场为正方形，避雷针的高度为滚球半径，即h=hr，要想保护整个球场，则如果hr取60m，需要均匀地架设60m高的避雷针256支；hr取100m，需要均匀地架设100m高的避雷针81支。很显然，架设如此多的避雷针是很不经济的，另外高尔夫球场上也不允许有这么多的障碍。同样，采用避雷针和避雷线相结合的办法也是不可取的。但是可以在雷暴路径上游的球场边缘架设几支避雷针，会起到拦截雷暴的作用，这是一个可行的办法。雷暴路径是个统计平均的结果，可以到当地气象台站查询。根据现代防雷理论，避雷针的高度不宜超过100m，否则会造成经济上的浪费。2.2 建立有防雷装置的掩蔽所在适宜的地方设立有雷电防护措施的掩蔽所，供雷暴来临时球场上的人员躲避之用。这类掩蔽所可以是侧面封闭的，也可以是敞开的，但必须有良好的雷电防护系统。防雷系统的下行导体（如引下线）必须用绝缘材料保护，并且具有抗冲击和环境条件影响的能力，这是为了防止闪络（雷电反击）的发生。接地装置可以采用环形的，也可以采用辐射状的，但必须深埋，一般不应浅于1m，以避免跨步电压的产生。2.3 围栏的处理 如果围栏全部为非金属材料构成的，不需要对围栏进行专门的防雷处理，下面着重探讨金属围栏的处理。2.3.1 全部为金属的围栏有不少高尔夫球场的围栏是由金属立柱和金属网组成，如果这种围栏是连续的，即使是接地的，一旦遭到雷击，也会波及整个围栏。如果有人恰巧在围栏附近，会由于闪络或跨步电压而造成伤亡。这种围栏的处理方法：一是将金属立柱接地；二是围栏电连续性的中断。这两种方法应同时采用。电连续性中断的做法：在每隔一定的距离插入一段木材或其它绝缘材料，绝缘材料的厚度一般不小于600mm。断开点的间隔一般为150m（3）。2.3.2 部分金属材料的围栏将金属材料每隔一定距离进行良好接地，其间隔可以根据土壤情况和环境条件而定，通常在干燥土壤的情况下，间隔不得超过46m，在潮湿土壤不应超过92m。（3）接地装置亦应适当深埋，深度一般不应小于0.5m。（1）2.4 建（构）筑物的防护球场都建有供办公、餐饮、休息之用的建筑物或构筑物，如果该建（构）筑物根据文献（1）可以定性为第一、二、三类防雷建筑物，应按规范的有关规定采取防雷措施。如果该建（构）筑物不足以定性为第三类防雷建筑物，并且没有安装防直击雷装置，宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷措施。3 其它防护措施 除上述防雷措施外，还应采取下列的防护措施：雷雨天不宜开放球场；在雷暴来临之际，应及时将人员疏散到安全处或掩蔽所；雷暴来临之时，人员不要站在相对高处；人员不要在孤立的树下避雨；雷暴发生时，人员要远离金属围栏等金属物体；雷雨天不要背负、执握或接触球杆等金属物体；雷雨天不要乘坐敞棚的球场专用车等。4 结论（1）整个球场都受到避雷针或避雷线等接闪器的保护是不可行的。在雷暴路径的上游设立避雷针，会起到拦截雷暴的作用。避雷针应设在球场的边上或尽量靠近球场。（2）建立有防直击雷装置的掩蔽所，在雷暴来临之际供球场上的人员躲避之用。（3）全部为金属的围栏除可靠接地外，还应每间隔一定距离进行电连续性的中断；部分为金属的围栏应将金属材料每间隔一定距离可靠接地。（4）球场的建（构）筑物宜装设防直击雷装置。（5）雷雨天要注意人员自身的防雷安全。 参考文献：（1）国家技术监督局、中华人民共和国建设部， 建筑物防雷设计规范（2000年版）（GB50057-94） ，中国计划出版社 2001, P45，P56，P24。（2）中国气象局， 气象信息系统雷击电磁脉冲防护规范（QX3