基于闪电定位系统的地闪密度应用技术规程

1DB31/TXXX—XXXX基于闪电定位系统的地闪密度应用技术规程本文件规定了地闪密度的计算方法和应用要求。本文件适用于房屋建筑工程和市政基础设施工程防雷设计及审查、雷电防护装置检验检测、模拟雷电冲击实验、雷电环境分析、建筑物雷击风险评估、区域雷击风险评估、雷电灾害易损性评价、区域气象生态环境评价及其他相关技术业务。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T37047基于雷电定位系统的地闪密度总则GB50057建筑物防雷设计规范3术语和定义GB/T21714.2-2015、GB/T37047-2018和GB50057-2010界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1地闪cloud-to-groundlightning；CG雷暴云与大地之间的放电现象。[来源：GB/T37047-2018，3.1.1]3.2云闪cloudlightning；IC发生在雷暴云内、云间或雷暴云与大气之间非对地的放电现象。[来源：GB/T37047-2018，3.1.2]3.3回击returnstroke电闪通道中电荷快速被中和的过程，通常伴随大电流、强电磁辐射和强烈发光现象。[来源：GB/T37047-2018，3.1.3]3.4首次回击firstreturnstroke地闪中的第一次回击。3.5后续回击subsequentstroke地闪中除第一次回击以外的所有回击。2DB31/TXXX—XXXX[来源：GB/T37047-2018，3.1.5]3.6地闪密度groundflashdensity；Ng单位面积、单位时间的平均地闪次数。注：地闪密度又称雷击大地密度或雷击大地的年平均密度，为某一区[来源：GB/T37047-2018，3.1.7，有修改]3.7雷电定位系统lightninglocationsystem；LLS由多个雷电传感器组成的用于监测和定位其覆盖区域内雷电事件的探测网。注：雷电定位系统又称闪电定位系统。[来源：GB/T37047-2018，3.1.10]4一般要求4.1地闪（CG）次数的质量要求用来计算Ng的CG次数的观测区域、最小观测周期应达到下列要求：a)观测区域的要求：雷电定位系统（LLS）覆盖范围以及向外延伸距离为平均传感基线距离一半的范围内；b)最小观测周期的要求：计算Ng至少需要10个完整年的闪电数据，最新数据应在5年内，若因LLS的运行问题导致数据质量不满足要求，应去除该年全年闪电数据，累计间断年数不应超过总时间跨度的20%。4.2地闪（CG）次数的质量控制若后续回击和首次回击满足以下所有条件，应视为同一次地闪，并将首次回击的雷击点确定为地闪a)时间要求：后续回击与首次回击的时间间隔≤1s，相邻回击之间的时间间隔≤500ms；b)位置要求：后续回击与首次回击的位置距离≤10km。4.3地闪密度（Ng）技术要求地闪密度Ng分为单点地闪密度Ng1和区域地闪密度Ng2：a)单点地闪密度Ng1：用于有地闪密度需求的点用户。以用户所在地中心坐标为中心点以3km为半径向外辐射，计算辐射范围内的Ng值；b)区域地闪密度Ng2：用于有地闪密度需求的区域用户。以用户所在地规划红线为界线、以3km为等长度向外辐射，计算用户所在地和辐射范围内整个区域的Ng值。4.4地闪密度（Ng）计算方法将目标区域分割成多个规则的网格点，网格尺寸为1km×1km，不足1km×1km的网格点，按实际面积折算网格点数。计算公式应适用于网格内的所有CG次数，计算结果被视为该区域有效的Ng。地闪密度值可按下式计算：3DB31/TXXX—XXXX式中：Ng—选定区域范围内的地闪密度，单位为次/（km2·aM—符合本文件第4.1、4.2条规定的CG次数，单位为次；S—区域网格点数，单位为km2；Y—统计CG次数年数，单位为a。5应用技术要求5.1地闪密度应由气象主管机构批准的单位提供。5.2除本文件第5.3条的规定外，下列应用场景均应采用项目所在地的单点地闪密度，并应符合本文件第4.4、4.5条的规定：a)建（构）筑物防雷设计应依据建设项目所在地的单点地闪密度计算建（构）筑物年预计雷击次数，确定防雷分类。年预计雷击次数与地闪密度的关系式如下：式中：N—建（构）筑物年预计雷击次数，单位为次/a；K—校正系数，应符合GB50057-2010附录A的规定；Ng—建设项目所在地的单点地闪密度，单位为次/（km2·a）；Ae—与建筑物截收相同雷击次数的等效面积，其计算方法应符合GB50057-2010附录A的规定，单位为km2。b)无法确认防雷分类的防雷建筑物进行雷电防护装置检验检测时，应按建筑物所在地确定其单点地闪密度，确定建筑物防雷分类。c)模拟雷电冲击实验时，需获取实验对象所在地的单点地闪密度。d)对雷击建筑物（损害成因S1）、雷击建筑物附近（损害成因S2）、雷击入户线路（损害成因S3）、雷击入户线路附近（损害成因S4）诸风险分量进行评估计算时，应将该建筑物所在地的单点地闪密度作为首要输入参数。e)雷电环境分析、雷电灾害易损性评价等，应将分析或评估评价对象所在地的单点地闪密度作为分析评估的首要输入参数。5.3下列工程建设项目的地闪密度数据，可参照附录A（资料性）上海市市区和各郊区的地闪密度：a)建筑高度不大于54m的住宅建筑。b)总建筑面积不大于10000m2、单体建筑面积不大于5000m2、建筑高度不大于24m的公共建筑和一般工业建筑。c)占地面积不超过1km2、长度不超过2km的城市绿地。d)主体结构高度不大于24m的桥梁。5.4大型城市绿地、区域雷击风险评估、区域气象生态环境评价等，应采用区域地闪密度。4DB31/TXXX—XXXX5DB31/TXXX—XXXX上海市市区和各郊区的地闪密度N6DB31/TXXX—XXXX参考文献[1]GB/T21714.2-2015雷电防护第2部分：风险管理（IEC62305-2:2010，IDT）[2]GB50352-2019民用建筑设计统一标准[3]DB31/T910-2015区域雷击风险评估技术规范7DB31/TXXX—XXXX上海市地方标准基于雷电定位系统的地闪密度应用技术规程DB31/T8DB31/TXXX—XXXX《基于雷电定位系统的地闪密度应用技术规程》DB31/TXXXX-XXXX，经上海市市场监督管理局XXXX年XX月XX日以第XXXX号公告批准、发布。为便于广大雷电防护方面有关技术人员在使用本文件时能正确理解和执行条文规定，《基于雷电定位系统的地闪密度应用技术规程》编制组按章、条顺序编制了本文件的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明，但是，本条文说明不具备与文件正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握文件规定的参考。9DB31/TXXX—XXXX4一般要求 105应用技术要求 附录A（资料性）上海市市区和各郊区的地闪密度 13DB31/TXXX—XXXX4一般要求LLS的运行特性决定了用于计算Ng的地闪数据质量。LLS的运行特性应达到下列要求：—地闪探测效率：LLS对CG的年平均探测效率应≥80%。—中值定位精度：LLS对CG回击的中值定位精度应≤500m。—分类准确度：对于CG和IC的分类准确度应≥85%。4.2地闪（CG）次数的质量控制一次地闪过程可能会伴有多次回击，为了更精确地计算出Ng值，应对CG次数进行质量控制。4.3地闪密度技术要求有地闪密度需求的用户分为两种类型：目标区域比较小，单点地闪密度获取的地域范围可完全覆盖其项目所在地，计算单点Ng即可满足用户需求；目标区域比较大，需要计算区域Ng才能满足用户需求。所以，将地闪密度分为单点地闪密度和区域地闪密度。4.4地闪密度计算方法根据上海市闪电定位系统标称探测误差一般在500m-1000m，由于地闪事件的落点随机性，计算目标区的尺度应适当放大，并从已有雷电灾害事故调查来看预估落点误差有放大，一般为3倍以上。IEC/TC81给出的一般闪电定位系统误差精度（主要参考欧盟）1km，建议计算网格定为5km×5km，如果本地的定位系统定位分辨率较高，闪电密度计算网格可以适当加密，如北美采用2.75km×2.75km。因此，根据上海市闪电定位仪的精度，我们采用3km×3km栅格进行计算。按GB/T37047-2018《基于雷电定位系统的地闪密度总则》（IEC62858:2015，MOD）的规定要求，根据上海市气象灾害防御技术中心（上海市防雷中心）10多年来在业务技术应用中的实际效果分析，得出这个计算方法是合适的。地闪密度Ng计算示例：某地污水处理厂开展初雨调蓄工程，根据2009-2019年地闪数据计算所在点单点地闪密度Ng1。雷电定位系统（LLS）定位系统中可获取2009-2019年的地闪次数，Y值为11年。根据污水处理厂所在经纬度，以3km为半径向外辐射得出目标区域，筛选出2009-2019年目标区域内地闪次数M值共DB31/TXXX—XXXX图1.2009～2019年污水处理厂初雨调蓄工程3千米（km）范围内闪电落点分布图5应用技术要求5.3下列工程建设项目的地闪密度数据，可参照附录A（资料性）上海市市区和各郊区的地闪密度：a)建筑高度不大于54m的住宅建筑。b)总建筑面积不大于10000m2、单体建筑面积不大于5000m2、建筑高度不大于24m的公共建筑和一般工业建筑。c)占地面积不超过1km2、长度不超过2km的城市绿地。d)主体结构高度不大于24m的桥梁。以上工程建设项目雷击概率和雷击风险比较小、发生雷电事故的可能性和后果也相对较小，为便于广大设计、检测等专业技术人员的实际工作，规定了上述项目可以参照上海市市区和各郊区的地闪密度计算建（构）筑物年预计雷击次数，确定防雷分类。主要理由如下：小型项目，属于再造审批流程、实行差别化管理、进行分类审批的改革对象。最早在《进一步深化本市社会投资项目审批改革实施办法》（沪府办发﹝2018﹞4号）中提出，主要指社会投资（政府投资、国企投资除外）项目，且建筑面积不大于5000m2，建筑高度不大于24m、功能单一、技术要求简单。在《上海市工程建设项目审批制度改革试点实施方案》（沪府规﹝2018﹞14号）、《上海市企业投资工程建设项目审批制度改革试点实施细则》（沪建审改﹝2018﹞2号）中将小型项目的范围进一步扩大，涵盖国企投资项目，且建筑面积不大于10000m2。《上海办理建筑许可对标世界银行营商环境新一轮改革总体工作方案》（沪府办﹝2020﹞5号）中对社会投资低风险项目、社会投资低风险产业项目的定义为：建筑面积不大于10000m2，建筑高度不大于24m、功能单一、技术要求简单的社会投资备案制项目（易燃易爆、有毒有害等除外）。其中社会投资低风险产业类项目特指标准厂房、普通仓库。DB31/TXXX—XXXX《区域雷击风险评估技术规范》（DB31/T910-2015）规定的区域雷击风险评估的范围包括：占地面积超过1km2的规划功能性区域或长度超过2km的狭长区域场所（如大型游乐场所、旅游景区、工业园区、大型居住社区及其他相关主管部门认为需要进行区域雷击风险评估的特殊区域）。一般桥梁的高度都比较低，发生雷击的概率比较小。大型桥梁如南浦大桥、杨浦大桥等主体结构高度可达数十米甚至上百米，雷击概率和雷击风险比较大。为便于区别、便于广大设计、检测等专业技术人员的实际工作，