基于GB 50057的侧击雷电流特征分析

侧击雷防护是高层建筑(含超高层)雷电防护的重要内容之一。以第二类防雷建筑为例,结合电气几何模型和雷电流特性,分析了高层建筑侧击雷的雷电流幅值范围及其概率分布特征。结果表明:建筑物越高,雷电侧击概率越大,且与建筑物高度成指数关系增长;建筑物越高,发生雷电侧击的雷电流幅值范围越大。基于此,讨论了防雷工程中常见的侧击雷防护技术问题,为高层建筑的侧击雷防护提供参考。     

超高建筑物雷电先导-连接过程数值模拟

为了更好地分析超高建筑物雷击物理过程,基于雷电通道分形模型,对超高建筑物雷电先导-连接过程建立了空间分辨率为1 m×1 m的精细化数值模拟模型.将数值模拟结果与超高建筑物自然闪电光学观测记录进行了对比分析,发现超高建筑物闪电的上、下行先导发展特征模拟结果与真实情况较为一致.并对超高建筑物上部周围的电场强度分布情况进行了...     

关于高层建筑防侧击雷等电位连接圆钢用材规格的探讨

利用《建筑物防雷设计规范》(GB 50057—2010)中的雷击距理论公式和热力学中的有关焦耳定律公式,计算了侧击雷的雷电流特征及侧击雷防护等电位连接圆钢用材规格,分析探讨了等电位连接圆钢用材规格随建筑高度的变化关系。结果表明:建筑物高度越高,遭受的侧击雷电流幅值也越大;随着建筑高度的增加,防侧击雷等电位连接所需最大圆钢直径也将增大,它们之间基本呈线性增长关系。本文的研究结果可为高层建筑侧击雷防护节省圆钢用材提供理论指导。     

建筑物尖端对大气电场畸变影响的数值计算

建筑物尖端周围大气电场畸变特征研究是大气电学的重要分支之一。假定建筑物为理想导体并与地面充分连接,通过有限差分法计算二维泊松方程,得出建筑物周围的电位空间分布。讨论建筑物尖端的高度、宽度以及相对位置对大气电场畸变的影响,结果表明:最大电场畸变系数λ_i随高度呈线性增加,且线性方程斜率随宽度增加而减小;λ_i随尖端位置沿建筑屋顶的中心线向两边呈对称递增趋势,此趋势随建筑物高度增加更为显著; λ_i随尖端宽度呈指数递减关系,且宽度对畸变系数的影响随高度增加变得尤为显著。     

高建筑物对矮建筑物保护作用的三维数值模拟

运用三维高分辨率随机多先导连接模型, 设置高矮两座建筑物并改变其中矮建筑物的高度以及高矮两座建筑物水平距离, 同时设置孤立矮建筑物进行对照, 探究多先导模式下高建筑物对矮建筑物的保护作用。结果表明:高矮建筑物距离较近时, 下行先导的发展完全受高建筑影响;随着建筑物水平距离增加, 高建筑物对先导主通道仍然存在明显吸引效应。当矮建筑物雷击概率的增长趋势出现明显减缓的分界点, 此时与孤立矮建筑物的雷击概率仅相差3.6%, 但单次闪电的连接过程仍存在显著差异。通过对比不同建筑物水平距离与孤立建筑物的雷击结果, 高矮建筑物水平距离由400 m增至600 m, 差异则从44.5%降低至22.7%。在相同高建筑物影响下, 不同高度矮建筑物的雷击概率变化趋势亦存在该特征, 高度为50, 100, 150 m和200 m的矮建筑物对应的雷击增长速率分界点的水平距离为300, 450, 550 m和600 m。     

简易建筑物的雷电防护

通过对近年来简易建筑物所发生的一些雷灾事故,分析了简易建筑物雷电防护的必要性、可行性,并因陋就简地提出了实用、经济的雷电防护方案.     

超高层建筑物雷电规律与防雷设计分析

根据某地3处超高层建筑物所在位置近10年闪电定位资料进行数据处理,分析建筑物建成前后雷电活动如雷电流和方向性等特征规律。分析结果认为:超高层建筑导致当地闪电频次增加;易引发地闪能量泄放,能量相对较弱,同时落雷地点主要集中于高层建筑周围。按照所分析出的相关特征、配合该类建筑物的结构特点,对超高层建筑物的防雷装置进行设计,从而减少雷电灾害损失。     

建筑物对大气电场畸变效应的数值模拟

利用有限差分法求解满足边界条件下的泊松方程,计算出建筑物以及大气电场仪周围电场空间分布情况,并求出大气电场修订因子。主要研究了建筑物的高度以及建筑物的数量对大气电场仪不同安放位置时大气电场畸变效应。结果表明：建筑物越高,对大气电场畸变越厉害,反之越弱。同一高度下的建筑物,当大气电场仪距离建筑物越近,大气电场畸变越厉害,对电场仪测量影响越大;大气电场仪周围建筑物越少,对大气电场仪的观测影响就越小。求出了大气电场修订因子,即大气电场测量值乘上修订因子接近于真实值。使用修订后的大气电场值能够提高在雷暴发生前电场仪作出相应的预警和预报准确性。     

新建建筑物的防雷设计

介绍新建建筑物外部防雷和内部雷电电磁脉冲防护设计的基本要求，强调新形式下防雷设计要综合考虑建筑物内部电子设备的防雷保护，以及有关设计技术要点。结合实践提出了新建建筑防雷设计的注意事项和建议。     

雷电对建筑物内电子设备的危害

由雷电流产生危害的方式出发,从暂态电位抬高、回路感应过电压、线路感应过电压、耦合过电压四个方面进行详细分析,明确了雷电流产生危害的起因及形式,阐明了雷电对建筑物内电子设备危害的具体原因及危害原理,为如何做好雷电防护提供技术基础。     

液态水含量和冰晶浓度对闪电频数影响的数值模拟研究

假定在软雹和冰晶碰撞的非感应起电机制为主要的起电机制成立的条件下，数值模拟研究了国际上公认的Fletcher和H—M冰晶产生机制以及云中的液态水含量对雷暴云放电过程（区分了云闪和地闪）的影响。结果表明，随着气压和温度的变化，在两种冰晶产生机制假定下，冰晶浓度分布有很大差异，这直接导致了雷暴云内电活动的差异。液态水含量的增加将使得首次放电时间延迟，同时将引起放电位置的下降和闪电频数的减少。     

高矮建筑物多上行先导连接过程的数值模拟

运用改进后的三维多先导模型, 允许高矮建筑物上均可以始发上行先导, 对多次地闪的连接过程进行模拟。结果表明: 矮建筑物始发上行先导和被击中的概率较小, 高建筑物对矮建筑物上行先导的始发具有较明确影响。建筑物间的高度差是影响上述连接过程的主要因子, 当建筑物间高度差较小时, 高建筑物对矮建筑物的屏蔽效应不明显, 下行先导通道的相对位置对矮建筑物是否优先始发上行先导存在影响; 随着建筑物间高度差的增加, 矮建筑物难以优先始发上行先导, 只在下行先导通道明显偏向矮建筑物时, 矮建筑物才可能始发上行先导, 并有一定概率与下行先导连接形成回击; 当建筑物间高度差超过某阈值后, 矮建筑物既不会始发上行先导, 更不会被击中。     

高建筑对周围建筑雷击保护距离的模拟

在已有先导连接参数化方案的基础上,选取近地面层为研究区域,保持方案中其他基本参量不变,通过改变闪电的空间形态,在同一建筑分布的背景下进行多次闪电模拟。研究多个建筑之间的屏蔽作用以及建筑雷击保护距离与建筑相关特征参数之间的关系,结果表明:高建筑对矮建筑具有屏蔽作用,并存在一个临界保护距离,当高、矮建筑高度分别为190 m和165 m,宽度均为20 m时,建筑之间的距离在12 m以内,矮建筑受高建筑完全保护不遭受雷击;建筑之间的距离超过12 m,矮建筑遭雷击次数明显增多。     

长春地区对流云起电过程的数值模拟

在三维强风暴动力和电耦合数值模式的基础上,考虑了粒子直径及降落末速差对转移电荷的影响,把非感应起电参数化方案作了进一步改进,对长春地区两次不同强度、不同环境风切变的对流云内电荷累积和电场发展过程进行了模拟分析。结果表明,对流云上升气流达到极大值时,较强和较弱两块云分别具有三极性和反偶极性电荷分布结构。垂直上升气流是表明电场发展强弱的重要参量。对发展强烈的对流云,较强的上升气流使霰和冰晶在云体的中上部维持较长的时间．存在感应和非感应起电的跃增。     

北京和广州地区云闪初始击穿电场变化特征

对比分析了北京和广州地区各100例云闪初始阶段前30 ms快电场变化波形上初始击穿脉冲的特征。依据脉冲的结构特征,两地区的云闪初始击穿脉冲可分为单极性单峰型、单极性多峰型、双极性单峰型和双极性多峰型脉冲,两地区均以单极性和单峰型脉冲为主。对脉冲参量特征的统计发现,脉冲的10%-90%上升时间、半峰值宽度地区差异性小于脉冲类型差异性;双极性单峰型脉冲的半峰值宽是单极性单峰型的1.2倍。不同类型脉冲过零时间的中值、平均值在10μs左右量级,且广州地区较北京地区的大;云闪初始击穿脉冲宽度平均值显著小于相同地区正地闪的,而脉冲间隔显著大于正地闪的。初始击穿脉冲最为集中的出现在云闪最初的1~2 ms,其比例随时间以显著的负指数分布下降。研究发现,双极性脉冲的过零时间与脉冲宽度之间、起始半周期峰值幅度与过冲幅度之间均存在较好的线性关系。     

中尺度数值预报中不同初值方案的检验对比

采用WMO推荐的标准化检验方法对两套初值方案进行检验，一套为使用T106L19全球中期模式预报场作为初猜场的cressman逐步订正客观分析方案（T106）；一套为直接插值客观分析方案（OBS）。通过对比分析发现：（1）反映大尺度环流场的要素，例如，300hPa风场、500hPa高度，T106初值方案略好于OBS。（2）空间尺度较小的要素，例如，850hPa温度、湿度等，OBS略优于T106；在比湿预报场中，低层预报优于高层，但850hPa比湿预报出现正的系统误差，随着预报时效的延长，正系统误差加大。（3）在风场的预报中，低层预报总体不如高层好，U风分量的预报有负的系统性误差，V风分量有正的系统性误差。同时对责任中初值预防的降水进行TS评分，评分结果表明，T106的总体评分高于OBS，但T106初值方案的空报率高于OBS，而OBS初值方案的漏报率高于T106。     

地面建筑物（群）对雷暴云大气电场影响的模拟研究

利用有限差分方法分析了地面建筑物(群)对雷暴云大气电场分布的影响,结果表明:①建筑物(群)的存在对周围大气电场存在较大的影响,建筑物顶部的大气电场明显强于地面,且随建筑物高度增加而增强.如建筑物的长、宽均为40 m,高度h=10、20、50、100 m时,楼顶的大气电场分别是地面(当建筑物不存在时地面相同位置)处的1.4、1.7、2.8和4.5倍.②地面建筑物(群)对地面电场存在明显的屏蔽作用,影响范围约为建筑物高度的3.5倍以内.因此,对大气电场的测量需要考虑周围建筑物(群)的影响.     

高原东侧陡峭地形对一次盆地中尺度涡旋及暴雨的数值试验

利用MM5中尺度模式,对2003年8月8~10日发生在四川盆地的一次强降水过程进行了数值模拟。分析表明:MM5模式较成功地模拟出2003年8月8~10日发生在高原东侧陡坡地形区域的四川盆地西北部的大暴雨过程。在本次暴雨过程中,中尺度涡旋有利于盆地上空正涡度输送和辐合上升运动的维持,有利于降水的维持和强降水的发生。地形对中尺度涡旋活动的影响主要表现在:复杂陡峭的地形扰动有利于中尺度涡旋的形成。保留真实地形,在青藏高原东部到盆地西部,涡旋活动频繁;降低地形高度和坡度,不仅减少了涡的个数,还减弱了涡的强度,并改变了涡的生成源地以及涡的移动路径;不考虑地形使得青藏高原到四川盆地西部涡旋活动明显减少,且涡移动速度加快;仅降低地形高度而不改变地形坡度,对该地区的涡旋活动无明显的影响;仅保留青藏高原地形,高原地区涡旋活动频繁,无地形地区涡明显减少。数值试验还表明,地形与涡旋的活动及降水的分布密切相关。