基于雷击环境影响的雷电灾害风险评估技术探讨

于晨 杨歆雨

摘要 雷電灾害风险评估是极具发展前景的气象服务技术。在分析雷电灾害风险评估的基础上研究大气雷电环境影响评价的技术，利用闪电定位数据的数理分析为项目防雷装置设计提供更为精准的参数，提高防雷装置设计资源利用率。

关键词 雷电灾害;环境影响;风险评估;技术探讨

中图分类号：S421 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）07–0095–02

1 雷暴日

在未使用闪电定位系统之前，雷暴日是表征一个地区雷电活动程度的重要参数，大部分雷电防御的技术方法和标准都是采用雷暴日作为基准参数。尽管目前已经有闪电定位系统这样更精确的分析数据，但在许多场合雷暴日数据仍发挥着重要作用[1]。为了更科学地研究项目所在区域的雷暴日，以项目所在地1961年以来的50年雷暴日数据为基础进行统计分析（表1）。

对雷暴日数据进行正态性分布探索分析与假设检验，如果雷暴日服从正态分布，则采用正态分布函数进行规律分析;如果不服从正态分布，则采用累积频数分布表进行累积概率函数拟合，并运用该函数进行规律分析。

绘制正态P-P图、Q-Q图对雷暴日的分布类型进行判断。通过P-P、Q-Q检验，项目所在地雷暴日数据的P-P、Q-Q与计算点基本处于同一条直线，可认为区域的雷暴日基本服从正态分布（图1）。

以下对雷暴日的正态分布进行假设检验：

假设正态总体

为X样本，

偏度

偏度方差

峰度

峰度方差

在假设H0成立的前提下，近似有;

给定显著性水平α，依据P{U>ua/2}=a/2，求得临界值ua/2;

如果且，则接受H0，反之则拒绝假设。

显著性水平α= 0.05，临界值Ua/2= 1.959964，样本长度n =46;

偏度g1=0.7083，D（g1）=0.3500，峰度g2=0.9036，D（g2）=0.6876。

|偏度=0.7083| >0.686：没有通过预检;|峰度=0.9036| <1.348：通过预检。

由于|偏度=0.7083|>0.686：没有通过预检，拒绝接受总体服从正态分布的假设，即在显著性水平α=0.05的前提下，不接受总体数据服从正态分布。

为此，采用雷暴日累积概率方法进行分析。项目所在地雷暴日累积概率函数值（表2），绘制散点折线图（图2）。由图2可见，雷暴日分布累积概率分布近似于希尔函数，因此采用希尔函数进行拟合。

采用最小二乘法估计参数，令函数临界峰值为100，代表累积概率值为100%，拟合得分布函数解析式为：

应用上述得到的年雷暴日正态分布函数解析式计算项目极端的雷暴日发生概率。项目的建设性质为一般民用建筑，设计使用年限为70年，按70年内可能发生一次某极端雷暴日值为累计概率值（即1/70=0.01429），计算对应该值的年雷暴日数：

求得Td=75.87 d，即在现有统计数据的基础上，可认为项目所在区域自项目建成至项目设计使用年限内，可能遇到最大、最不利的雷暴日为75.87 d，实际设计过程中可利用此数字进行建筑物防雷类别设计及其他防雷装置参数的计算。

2 区域雷电流幅值与陡度

在闪电定位数据中，雷电流幅值和陡度是表征雷电电流特性的两个重要观测指标，雷电流的大小分布情况与实际项目雷电防护设计参数有着直接联系。取项目3 km的历史雷电数据（云地闪）进行统计分析，每个历史闪电数据包含经纬度、雷电流幅值、陡度3个参量（表3）。

采用与文章雷暴日的分析方法，对项目中心3 km范围内的历史雷电流幅值进行数理统计分析，最终分析的结论简要概括如下：（1）数据是否服从正态分布：否，无法通过假设检验;（2）数据是否服从对数正态分布：否，无法通过假设检验;（3）采用最小二乘法进行密度函数、分布函数拟合得函数解析式及图像，即密度函数（图3）。

分布函数（图4）：

3 结束语

以在实际雷电灾害风险评估技术工作中的一个建设项目——雷击环境影响风险评估为例，介绍了一系列对雷电相关气象数据进行分析、研究的方法与模型，除了上述分布图，实际评估报告中还涉及对项目雷闪的时空分布、雷电灾害易损度区划计算等部分的内容。在实践过程中，项目雷击环境影响风险评估除了可以应用于方案、现状雷电灾害风险评估，还可以作为雷电灾害风险预评估的一项重要内容，用于建设项目决策阶段的可行性分析和初步设计指导。当然，许多观点和方法难免存在诸多不足之处，以期在今后的工作中得到进一步的改正和完善。

参考文献

[1] 冯民学，焦雪，钟颖颖，等.江苏洋口港区雷电特性及风险区划[J].气象科学， 2012， 32（1）： 86-93.

责任编辑：黄艳飞

Discussion on Lightning Disaster Risk Assessment Technology Based on the Environmental Impact of Lightning Stroke

YU Chen et al（Fujian Meteorological Disaster Prevention Technology Center， Fuzhou， Fujian 350001）

Abstract Lightning disaster risk asses-sment is a promising meteorological service technology. Based on the analysis of lightning disaster risk assessment， the technology of atmospheric lightning environmental impact assessment is studied， and the mathematical analysis of lightning location data is used to provide more accurate parameters for the design of lightning protection device of the project， so as to improve the utilization rate of lightning protection device design resources.

Key words Lightning disaster; Envir-onmental impact; Risk assessment; Technical discussion