鹤城传统村落在旅游开发中的雷电防护研究

薛德锋,张东升,薛 明,滕建军,马育虎

(1.怀化市气象局，湖南 怀化，418000；2.靖州县气象局，湖南 靖州，418400；3.怀化市安全管理局，湖南 怀化，418000)

2017-07-08

湖南省气象局科研课题计划(XQKJ17B035)

薛德锋(1960-)，男，湖南桃江县人，工程师,从事大气科学与雷电防御研究

1672-7010(2017)05-0080-05

鹤城传统村落在旅游开发中的雷电防护研究

薛德锋1,张东升1,薛 明2,滕建军3,马育虎1

(1.怀化市气象局，湖南 怀化，418000；2.靖州县气象局，湖南 靖州，418400；3.怀化市安全管理局，湖南 怀化，418000)

为配合国家和地方政府对怀化传统村落的保护和旅游开发，选怀化市鹤城区荩远村作为研究对象，通过对鹤城区雷电特征的时空分析和对荩远村现有防雷设施的普查，得出：怀化城区中心是全市雷电最强区域，气象局附近是全市雷电聚点，向东和东北是雷电多发地带；雷电及雷电灾害有由城区中心向郊区转移的趋势；荩远村位于雷电聚点向东北雷电带边缘，属多雷地带，具有不防直接雷、易受感应雷等安全隐患，雷电风险正在逐年递增。因此，在鹤城区开展雷电安全普查、防雷知识的普及和对不合格防雷设施进行整改等工作，是降低雷电风险，保障国家和人民生命财产安全的有效手段。

传统村落；旅游开发；雷电防护

传统村落，拥有丰富的文化与自然资源，蕴藏着丰富的历史信息和文化景观，是发展乡村旅游、创新农村农业发展道路的基础。从国家实践经验看，乡村旅游是旅游的重要内容，而发展乡村旅游就要保护好传统村落。鹤城区包含怀化城区和周边7个乡镇，旅游资源丰富。这里不仅有风景名胜区、旅游度假区、天然洞群，更有古城生态区和芦坪乡荩远古村。在这些景点中，芦坪乡荩远古村受到了国家的高度关注和重视。2016年3月，住房和城乡建设部公布了2016年列入中央财政支持范围的中国传统村落名单，怀化市鹤城区芦坪乡荩远村名列其中。这给鹤城传统村落的保护和旅游资源的开发带来了机遇。如何在传统村落的保护开发中，作好保护性开发和旅游景点的雷电防御工作？冯鹤、李小龙[1]对山地旅游景区雷电灾害风险评估进行了研究；包炳生[2]对古树名木雷电防护进行了探讨；冯鹤等[3-7]对农村防雷技术作过分析。本文以荩远村发展规划为契机，对鹤城区雷电风险状况和荩远村雷电分布特征进行分析，找出鹤城雷电风险存在的原因，指出存在的问题，提出解决问题的方案。这不仅有利于鹤城区雷电的防御，更可为怀化市17个传统村落，乃至湖南西部武陵山片区的旅游开发与气象安全保障起到试点与参考作用。

1 资料来源与处理方法

研究利用怀化2007—2016年10年闪电资料；湖南10年雷电灾情资料；荩远村发展规划相关资料。在处理闪电资料时，为保证网格面积相等，采用闪电坐标网格化处理方法[8]对闪电资料进行网格化处理；为便于变量的相互比较与对应分析，采用Min-max标准化数据处理法对雷电变量进行无量纲处理[9]；应用Surfer绘制等值线图[10]；用Excel和PS绘制相关图表。

2 鹤城雷电风险趋势分析

2.1 密度变化趋势

随着城市建设的加快，鹤城区雷电分布正在发生变化。统计2007-2016年10年雷电情况，城市中心区域雷电相应减少，城郊10-30km范围雷电相应增加，空间分布有由相对均匀向不均匀转变的趋势。2007年，鹤城区城市面积相对较小，雷电分布相对均匀，无明显雷电聚点或少雷区。2008年开始呈现不均匀状态，城郊有高密度雷区出现，开始显现雷电聚点。2009-2016年，尽管每年雷电各不相同，但有二个共同点：一是在东部城郊处有雷电聚点形成；二是城市中心区域雷电密度明显低于城郊。为了验证这一现象，对湖南多个市级城市雷电分布进行了查验，发现长沙、岳阳、邵阳、永州、郴州等地也有类似现象。

2.2 雷电聚点的形成

从怀化市历年雷电分布(图1)看怀化城区与鹤城：在(含)怀化市气象局东北方约2×2km范围有雷电聚点出现，雷电密度为全市最高，达3.9次/a·km2，是全市平均密度1.38次/a·km2的2.8倍，从雷电聚点向东北方向的石门、泸阳、花桥和向东偏南方向的新建二个方位有雷电带形成。经实地查看，雷电聚点地处城乡接壤处，气象局有高出周边20-30m的小山头，有气象测风雷达、测雨雷达、气象观测场地各类气象仪器及避雷设施；安江纱厂有成片的金属屋顶；区域内有近年兴建的多座百米高楼。这些现代设施都是良好的雷电释放设备，导致了雷电聚点的形成。

图1 2007-2016怀化市雷电密度分布Fig.1 Lightning density distribution in Huaihua from 2007 to 2016 years

2.3 城区雷电强度加强

随着城市区域的扩大，热岛效应得到加强，热岛效应抬升了雷云的高度，弱小雷云通过城区并发生雷电变得更加困难，只有较强雷云才可能在城区形成地闪，从而导致城区雷电日趋加强，而高于城郊平均雷电强度。

2.4 雷灾多发

在近十年气象部门收集到的雷电灾害中，怀化市共出现雷灾78起，其中鹤城区、中方县(大部分地域在怀化城区30km范围内)出现雷灾32起，占怀化市雷灾总数的41%，但面积只占怀化市的约10%。鹤城雷灾中，城区15起、远郊8起、近郊9起。近年来，城区雷灾减少，近郊雷灾增多。

3 雷电风险成因分析

3.1 城市热岛效应对雷电的影响

城镇化建设使怀化城区面积快速增长，10年增长近一倍。城区房屋、道路、桥梁等建筑改变了地表性质，使地表水汽减少；扬尘、生活废气、汽车尾气、工业排放加剧了热岛效应形成。在城郊10-30km处，城区的上升气流与乡村的潮湿空气在这里汇合[11]，更易将大气中的电荷导入大地，遇到释放机制，便可形成雷电，从而导致城郊雷电多于城市中心。

3.2 电子产品增加了雷击风险

城市的扩展，人口的增加，电子产品的普及，使雷击风险增加。城区32起雷灾事件中，仅2次没有电子产品受损。也就是说：所有雷电灾害中，94%出现电子产品受损。受损数量最多依次是电视机、计算机、电视机顶盒和路由器。

3.3 雷灾隐患严重

防雷设备的缺损是导致雷灾的主要原因。怀化雷灾事件中，绝大多数是没有安装防雷设备或设施损坏，只有个别情况是因雷电强度大、频次高引起。统计2015年防雷检测情况，怀化市防雷中心检测222个场所累计发现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。这些数据告诉我们，怀化防雷设施建设与国家标准相距很大，防雷工作任重而道远。目前，怀化城区内接受防雷检测的部门主要是易燃、易爆、化工场所和部分重点机房，多数居民集聚场所和公共场所没有接受防雷检测服务。特别是城郊和农村居民集中场所等根本就没有防雷设施，安全隐患严重。

4 防雷对策

4.1 了解景点雷电特征

旅游景点是人员流动频繁、雷电风险较大的场所。了解旅游景点雷电分布状况，是科学防御雷电风险的依据。以荩远村为例，从最近10年闪电变化(图2)看，近4年闪电次数和总电流明显高于前些年，每年闪电密度均大于2.0次/a·km2。最高2014年为2.93次/a·km2，是2007年的4倍。从雷电出现频次和总电流来看，荩远村雷电风险正在增加。一年中，94.6%的闪电出现在3-8月，其中6-8月占62.9%，9月雷电频次跳崖式减少，10-2月雷电稀少。1-5月雷电强度相对较弱，6-12月雷电强度相对较强。综合考虑雷电频次与强度，6-8月是荩远村雷电防御的关键时期。一天中，雷电的出现同样呈现分布不均匀状态，雷电多发生在14-19时之间，占总数的48.5%，上午9-12时雷电相对稀少。雷电强度在02-08时相对较强，其他时间相对较弱，且没有明显的趋势。

从雷电分布图3看，荩远村仍处于雷电聚点北部的较高雷电风险区中，年平均雷电密度1.51次/a·km2,比怀化市平均雷电密度1.38次/a·km2高9.4%。

图2 2007-2016年荩远村雷电变化 图3 荩远村周边30km雷电密度分布Fig.2 Jin Yuan village lightning change in 2007-2016 years Fig.3 Distribution of lightning density around the Jin Yuan village

4.2 雷电安全普查

根据上述分析，鹤城区大部乡镇都属雷电多发地带，荩远村只是其中的一部分。因此，对鹤城区所有乡、村及中小学校进行一次全面的防雷安全普查，找出多雷区、强雷区和易灾区，并根据各点的雷电分布状况进行雷电风险等级划分，形成《2018-2020鹤城区雷电风险区划及防治手册》，作为鹤城区古村落维护、新农村建设、安全治理和相应规划时的重要参考工具。手册内容主要包括：已经发生的雷电灾害；现有防雷设施是否符合国家要求；哪些地方存在大的安全隐患；按国家标准应该增加的防雷设施；雷电风险变量等级划分(含雷电密度、雷电强度、环境设施，并给出综合风险等级)等。

在荩远村雷电安全普查中，发现有两个方面存在问题。一是该村没有安装任何防雷设施，对直接雷没有防御能力；二是各类电源线、信号线、架空线等布置不规范，互相缠绕，存在安全隐患，容易引发感应雷电灾害。根据怀化市防雷中心统计，这一现象较为普遍。因此，开展防雷安全普查，针对存在的问题进行整改显得十分必要。

4.3 普及防雷知识

分析湖南省十年来近千起雷灾，不少雷灾是可以避免的，特别是农村致人死伤的雷灾事件，最大的问题不是雷电防范的技术问题，而是防范雷电的基本常识没有得到普及。所以，要减少雷电灾害的发生，首先是做好防雷宣传，普及防雷知识，整体提升民众的自我防范能力。这样才能有效减少雷灾事故的发生，特别是减少雷电造成的人员伤亡。2017年5月11日下午，溆浦县颜家垅小学因雷电造成14名学生受伤，经现场调查，我们认为：造成雷灾的原因很多，但如果学校师生具有一定的防雷知识，受伤人数是可以减少的。旅游景点是优质的宣传窗口，因此建议：先在荩远村设立防雷知识宣传专栏，再普及到鹤城区的每个村、中小学校。充分利用旅游和公共场所的传播优势，做好防雷知识的宣传、普及工作。

5 结论

通过对鹤城区雷电风险及荩远村雷电特征分析，找出了鹤城雷电风险由城市中心向城郊转移的趋势和原因，指明了荩远村存在的雷电安全隐患，根据旅游开发要求提出了降低雷电风险的办法，为荩远村雷电防御设施的设计和改造提供了可供参考的理论依据，有利于鹤城区雷电的整体防御和能力的提升，对怀化市17个传统村落乃至湖南西部山区的旅游开发和雷电防护具有积极的参考性和试点性作用。

[1]龚梅竹,王玉娟,刘晓燕.新农村建设背景下雷电灾害预警技术分析[J].南方农业，2015，9(27):206，208.

[2]包炳生.古树名木雷电防护探讨[C]//第28届中国气象学会年会—S13雷电物理、监测预警和防护，2011.

[3]冯鹤,李小龙.山地旅游景区雷电灾害风险评估研究[J].防灾科技学院学报，2013，15(04)：75-80.

[4]熊群峰,孙永斌.旅游景区防雷安全[J].旅游纵览(下半月)，2014，08:45，47.

[5]封心充.农村雷电灾害原因及防雷减灾对策[J].现代农业科技，2017，11:209，211.

[6]闫辉，冯平荣，冯憬婉.永州市农村防雷现状与建议[J].农村经济与科技，2016，11(27):208-209.

[7]孙雪峰.农村中小学校防雷工作存在的问题及对策[J].现代农业科技，2017，02：216，221.

[8]薛德锋，薛明，潘玉婷.闪电坐标的网格化处理方法[J].电子技术与软件工程，2016，11：180，191.

[9]马立平.统计数据标准化─无量纲化方法─现代统计分析方法的学与用(三)[J].北京统计，2000，03：34-35.

[10]杜世逊.Surfer网格化方法的选取及其在区域自动气象站数据服务中的应用[J].电脑编程技巧与维护，2011，20：90-100.

[11]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)，2011，04：132-136，140.

StudyonLightningProtectionofTraditionalVillagesinHechengduringTourismDevelopment

XUE Defeng1,ZHANG Dongsheng1,XUE ming2,TENG Jianjun3,MA Yuhu2

(1.Huaihua Meteorological Bureau；Huaihua 41800,China;2.Jingzhou County Meteorological Bureau,Jingzhou 418400,China;3.Huaihua City Safety Administration,Huaihua 418000,China)

In order to meet the national and local government’s protection and tourism development of the traditional villages in Huaihua,Jin Yuan village in Hecheng district of Huaihua city was selected as the research object,Through the temporal and spatial analysis of lightning characteristics in Hecheng District and the investigation of the existing lightning protection facilities in Jinyuan Village,get conclusion:Huaihua city center is the strongest area of the whole Huaihua lightning,Near the weather bureau,it is the most concentrated area of lightning in Huaihua,east and northeast are zones of thunder and lightning.Jin Yuan village is located in the northeast of the lightning point from the lightning point edge,belonging to the lightning zone,here can not direct defense lightning,susceptible to induction lightning,lightning risk is increasing year by year.Therefore,in the crane city to carry out lightning safety census,the popularity of mine knowledge and unqualified lightning protection facilities for rectification and other work are effective means to reduce the risk of lightning,protect the state and people’s lives and property an effective means of security.

traditional villages;tourism development;lightning protection

P427.32

A