黄腾峡景观廊桥雷电灾害全链条综合防御方案浅谈

唐玫瑰，杨 弢，张 琪

1.清远市清新区气象局，广东清新 511800；2.清远市气象局，广东清远 511510

随着全球气候变暖趋势持续，台风暴雨、高温热浪、雷电等气象灾害发生频繁，气象灾害具有突发性、反常性、不可预见性，其中以雷电灾害造成的影响更为彰显，雷击一旦造成人员伤害、财物破坏，将对景区游客、设备设施等造成重大损失。

清远辖区设有玻璃廊桥、玻璃栈道等高风险旅游项目景区有13个，加上其余玻璃项目25个。2019年5月10日中国气象局颁布新修订第24号令《防雷减灾管理办法》，明确了旅游景区为气象主管机构监管（行政审批）；2019年7月，广东省文化和旅游厅、广东省住房和城乡建设厅、广东省应急管理厅联合下发《关于进一步规范景区玻璃桥等高风险项目安全管理工作的通知》，要求各地市以上市政府要切实担负起玻璃栈桥、滑道景区等高风险项目安全工作的属地管理责任，严格落实主体责任，建立健全突发应急预案，强化安全保障，提升应急处置能力等，这些都对旅游景区景观廊桥安全提出了具体的要求。

1 黄腾峡生态旅游景区景观廊桥项目特点

黄腾峡生态旅游景区地处清远市大学城北侧，距离约3.8 km，背靠黄腾峡二帽山，海拔约676 m，修建于峭拔的漂流河道之上，屹立于峡谷中，悬廊由3个钢混结构的巨型立柱支撑，垂直地面高达500 m，悬廊从山面延伸长达368 m，环形悬廊由最外侧单柱悬挑出长达168 m。从建筑物延伸出的廊桥总长约123 m，至中间高耸处约为83 m，即环形廊桥突出长度约40 m。廊桥上布设有声光电源系统，射灯及水幕喷枪信号电子系统，廊桥尾端的建筑物中有电梯等电气系统。

2 雷电灾害风险分析

2.1 雷电特征分析

雷暴日是在指定区域内一年四季所有发生雷电放电的天数，用Td表示[1]。它是气象观测的要素之一，反映特定区域的一般雷电活动气候特征，通过历年雷暴日数据的分析，可大致看出该区域的雷电活动特征。本项目周边与项目所在区域的地理、地形条件相似的国家地面气象观测站有清远国家气象站（区站号59280），距离约5.9 km。根据清远国家气象站（区站号59280）雷暴日观测资料统计，1984—2013年清远共出现雷暴日数2 495 d，年平均雷暴日83.2 d，其中1997年多达104 d，最少的2003年也有59 d。

清远市各月都有雷暴出现，4—9月是雷暴多发期，月平均超12 d，6月、7月、8月是雷电高发期，月平均超过15 d，雷暴日月变化分布呈现单峰趋势，7月达到顶峰。

根据1999—2019年闪电定位数据，项目所在地的位置各月都出现过地闪，地闪月变化特征十分明显，主要集中在4—9月，占全年的97.15%。地闪时变化规律性较强，也比较集中，午后至晚上为主。其中多发时段为13:00~21:00。

2.2 雷电灾害分析

雷电因其强大的电流、炙热的高温、猛烈的冲击波以及强烈的电磁辐射等物理效应可在瞬间产生巨大的破坏作用，危害人民财产和人身安全[2]。

据统计从2012—2020年清远市雷灾起数历史分布得出，清远市雷灾事故共发生雷电灾害200例，其中2019年雷电灾害发生最多达43例。据统计，2006—2015年清远市雷电灾害事故主要行业分布，传统的电力行业占据清远地区雷电灾害事故总行业的龙头老大79%，其次是通信行业8.2%、金融行业3.9%、石化行业3.5%、学校2.98%、交通行业2.4%。其中弱电系统事故占雷电灾害事故总数的45%，电子电器受损占总数的31.4%，建筑物受损和人身伤亡各占总数的2.1%[3]。2013—2020年清远市因雷电灾害造成的直接经济损失达1 042.87万元，间接经济损失达404.15万元。

据统计2006—2020年清远市因雷电灾害导致人身伤亡事故12例，其中7人受伤，13人死亡，其中2006年、2007年因灾受伤人数达4人。人员伤亡事故主要发生在农村地区。

2.3 雷电风险辨识

2.3.1 项目地域特点项目所在地北靠二帽山，坐北朝南，极易遭受雷击事故。从全省范围来看，根据《广东省雷电公报》，所在区域属于雷电极高风险区。

2.3.2 雷电风险分析根据自然灾害定义，一定区域雷电灾害的形成一般应具有3个最重要的因素：致灾因子、孕灾环境和承灾体。

依据区域雷电风险辨识结论，确定雷电风险、地域风险及承灾体风险3个主要指标[4]。项目占地较小，雷电风险、地域风险，包括雷击密度、雷电流强度等的危险性的值是给定的，根据经验法和专家评审法进行评估，主要考虑的是承灾体风险指标，可细化为区域暴露度和雷电灾害敏感度2个二级指标，具体详见《雷电灾害风险评估技术规范》QX/T 85—2018[4]。

3 黄腾峡生态旅游区玻璃廊桥雷电灾害全链条综合防御方案

3.1 项目灾害风险识别应完善的防护措施

根据前述风险识别的结果，黄腾峡生态旅游景区景观廊桥应完善以下防雷措施：

（1）玻璃廊桥属构造物，钢结构，其整体为钢结构构造物，接地电阻合格的情况下，可以用自身钢结构接闪，但至建筑物端玻璃廊桥跨度较大，玻璃廊桥中部不在保护范围之内，因此需要完善玻璃廊桥中部的直击雷防雷设施[3]。

（2）黄腾峡生态旅游景区景观廊桥的电源系统，安装有电源防雷器，但防雷器的雷电通流量不符合规范要求，导致雷击后，大部分防雷器出现损坏（防雷器显示故障状态），该电源系统应按照规范要求更换电源防雷器。

（3）黄腾峡生态旅游景区景观廊桥的信号系统没有防雷措施，且有部分信号及电源线路直接搭放在接闪装置上并且未采取屏蔽措施，且有过往案例雷击后，导致现场射灯信号放大器损坏，水幕喷枪信号放大器损坏，雷达损坏，该信号系统应安装信号防雷器，并按规范要做好相关屏蔽措施[4]。

（4）配套完善雷电灾害事故应急预案并有效运行。

（5）建设气象灾害（雷电）预警信息系统，打通预警信息发布——接收——应用的链条，预警+应急措施联动保障旅游景区区域内户外游客的人身安全。

3.2 雷电灾害综合防御全链条服务实施方案设计

3.2.1 防直击雷玻璃廊桥的金属构架均已接地，其上的所有金属栏杆、设备等已等电位，仅有环形廊桥前部边缘及后部连接廊桥中部未处在接闪器保护范围内，根据前述的暴露度和易损度的分析，风险为中度，在无法设置足够高度的接闪器的情况下，考虑采用预警+应急联动的机制保障其上游客的人身安全。

3.2.2 防感应雷引起雷击事故是因为70%的雷电流是通过电源线路和其信号线路进入建构筑物，所以根据电气、电子设备的功能不同、确定防护的要点，通过受保护的级别以及所保护的范围来设计分类和多级雷电防护[5]。

根据设计规范规定，必须在项目的总配电房内安装一级分类实验防雷器，位置设立在LPZ0B与LPZ1交界处，确保后端电气开关设备用电安全。

由于总配电后端含有各类弱电系统，景区也拥有必不可少的低压电气设备。依据《建筑物防雷设计规范》（GB 50057—2010）的规定：复杂的电气和电子系统中，除在户外线路进入建筑物处，在LPZ0A或LPZ0B进入LPZ1区，要求安装电涌保护器外，在其后的配电和信号线上应是否选择和安装与其协调配合好的电涌保护器。当用电设备具有特殊需要保护的Ⅰ类电气设备时（电脑及有程序控制的电气设备时），电气设备的电源接口端的剩余过电压不得超过1.5 kV，同时依据规范要求Ⅰ类电子设备电源接口端的保护水平要达到1.2 kV以下。

在第二类建筑物接闪的情况下，为保护Ⅰ类电子设备的有效运行，必须在线路后端增加Ⅱ类防雷器，若仍不能达到保护要求，参考《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB/T 50343—2004）的说明，Ⅰ类电气设备防护应具有多级电源保护。

3.2.3 防闪电电涌（SPD安装）第一级防雷器可以对直接雷击电流进行泄放，或者当电源线路上遭受雷击时传导的巨大能量进行泄放[6-7]。具体见表1~表2。

表2 信号防雷器安装具体设计表

3.2.4 等电位连接和屏蔽 （1）垂直半圆构建处（拱门）增加金属线槽，把电源和信号线安装在线槽内，并做地接处理，玻璃墙两侧线槽应盖好盖子并做接地处理。

（2）总配电房、一楼配电房、四楼机房和六楼机房及电梯机房，需要安装等电位连接箱。

4 预警信息和应急预案联动服务方案

鉴于预警服务对象是旅游景区景观廊桥，考虑到其特殊性，对预警服务产品的时效性和准确率要求很高，在每次雷电活动过程中，需要实时关注着天气变化形势，清远市气象局在玻璃廊桥尾部建筑物上加装了六要素自动气象观测站，接入了专门建设的《黄腾峡气象灾害在线监测系统》平台图略。并且由气象台牵头组织了“黄腾峡专业气象服务工作群”，每天定时+实时对天气实况进行预警。提醒景区相关部门及时做好雷电灾害防御应对措施，时刻准备启动应急处置预案。

4.1 雷电应急处理预案

针对黄腾峡生态旅游景区景观廊桥的实际情况，初步制定雷电应急处置预案，建立完善的雷电灾害应急响应机制，提高雷电灾害防范意识、提升处置能力，高效启动应急处置预案，保障应急处置预案工作有序进行。

4.2 雷电应急预案启动和响应

当气象部门发布雷电预警信息时，景区相关负责人应当在充分预判此次雷电灾害可能造成危害程度，明确是否立即启动相应的应急响应措施，并与其他各相关部门（单位）联系，确保各项保障措施到位，充足做好相应工作[8]。

4.3 雷电应急抢险方案及现场处置

黄腾峡生态旅游景区应落实雷电灾害防御措施，开展雷电灾害应急抢险工作；必要时关闭玻璃桥、漂流活动、景区内其他游玩项目及户外施工作业；通过广播及工作人员传达通知游客及时远离高处危险地带，安抚游客情绪并引导疏通人员到安全避险场所。当因雷电导致火灾时，景区应及时采取扑救和应急救援工作，联合相关单位做好雷灾后各项保障工作，并做好交通疏通工作；联络电力部门及时处理损坏的电力设施及故障；应对新闻媒体的采访及报道。必要时协同有关部门设立现场指挥部，积极配合完成疏散、撤离、救援、营救任务及妥善安置旅客。

4.4 灾情报告及发布

当发生灾情后，景区相关部门有责任和义务及时收集和提供雷灾信息，核定灾情后及时向有关部门汇报，并做好信息发布工作。

5 结语

通过对黄腾峡景观廊桥项目特点的认真研究，设计一套完善的全链条雷电灾害综合防御服务方案，通过具体的实施，有效地推进雷电灾害风险全链条管理业务，为省市同类型甚至旅游景区防御雷电灾害风提供了标杆和参照。在防雷工程完工及预警+应急联动专业服务运行的一年多时间内，保持着良好的运行状态，并不断改进预警服务方法，完善满足用户需求的服务产品，真正有效地实现区域雷电防御的目的，为我市开展雷电灾害防御综合服务保障积累经验，推动全市专业气象服务多元融合发展。