高速公路机电系统过电压保护与防雷接地设计

高速公路机电系统的特点是既有强电设备,又有大量的监控、通讯、收费等弱电设备,这些都是容易受到雷击或雷电感应的薄弱点。通过理论分析并结合工程实际,给出了高速公路机电系统过电压保护和防雷接地的体系和实现,分析了雷电对机电系统的危害途径,提出了雷电的接闪分流接地、等电位屏蔽布线以及过电压保护等设计内容,阐述了应从各个方面完善机电系统的雷电防护工程,达到防雷减灾、将雷电灾害降至最低限度的目的。

不同覆盖类型土壤电阻率影响因子及其PLS和BP模型的预测研究

土壤电导率是反映土壤质量和物理性质的重要参数。本研究通过对试验区不同覆盖类型下土壤温度、含水量及电导率的测试,探讨土壤温度和含水量对土壤电阻率的影响。结果表明,不同土壤覆盖类型土壤温度的变化对土壤电阻率的影响不同,土壤电阻率随着土壤含水量的增加而逐渐变小。将偏最小二乘回归模型(PLS)与BP神经网络模型应用于土壤电阻率的预测,PLS模型及BP神经网络模型对土壤电阻率预测皆有较好效果,偏最小二乘回归模型对沙地和草地土壤电阻率预测的误差较小,BP神经网络对农田土壤电阻率建模精度较为理想。

内蒙古雷电灾害易损性风险评估与区划研究

利用内蒙古地区1971~2011年118个气象站观测资料和1998~2011年雷电灾害数据及内蒙古2012年统计年鉴数据,选取雷暴日数、雷电灾害频度、生命易损模数和经济损失模数作为雷电灾害易损性风险评估指标,运用层次分析法计算出各盟市雷灾易损性风险值,然后采用5级分区法对内蒙古地区雷电灾害综合易损性进行区划。结果表明,雷电灾害极高易损区集中在呼和浩特市,高易损区分布在包头和通辽地区,中易损区分布在呼伦贝尔、兴安盟、赤峰和乌兰察布市,低易损区分布在锡林郭勒、鄂尔多斯、巴彦淖尔和乌海市,阿拉善盟为极低易损区。

乌审旗半荒漠区土壤水分变化对牧草生长发育的影响——以赖草为例

基于乌审召牧业气象试验站29a(1981—2009年)连续观测资料,分析了该地区土壤水分、主要牧草的发育期、产量的变化趋势,同时对土壤水分变化与牧草生长发育的影响进行相关分析。结果表明,对于10~50cm土层而言,其年平均土壤重量含水率均呈下降趋势,而且随着土层深度的增加下降趋势越来越明显(P<0.05);赖草的返青期、黄枯期均呈推后趋势,开花期为提前趋势,生育期呈明显的延长趋势(P<0.01)。赖草干鲜重均呈明显的下降趋势(P<0.01)。土壤含水量与半荒漠牧草生育期、干鲜重的相关性不是很明显。

内蒙古地区雷暴活动特征分析

基于1971-2007年内蒙古115个气象站的逐日雷暴观测资料,运用数理统计和经验正交函数分解(EOF)等方法,对内蒙古地区雷暴的时空分布特征和变化规律进行了分析。结果表明:内蒙古年平均雷暴日数为28.6d,呈东南多西北少的特征;37 a来雷暴日数在波动中呈减少趋势,下降幅度为2.09 d/10 a,但东胜地区年平均雷暴日数有增加的趋势;全年中6-8月为雷暴集中期,出现3个或4个雷暴中心,活动区集中在110°E以东区域;通过EOF分解将内蒙古雷暴异常划分为全区一致型、东南—西北型、纬向型、经向型等4种类型;初步分析认为,内蒙古地区水汽的减少是雷暴减少的主要原因。

有限电导率对地闪回击辐射场上升沿时间和场强幅值的影响

为研究有限电导率对地闪回击辐射场上升沿时间和场强幅值的影响规律,运用Cooray-Rubinstein计算方法对湿地、干地和沙地等不同土壤类型电导率下雷电电磁场传播特征进行了数值模拟,得出随着电导率的减小,回击电磁场波形上升沿时间明显增加,因此电导率对场强峰值到达时差法的闪电定位误差影响较大;通过波前时间和观测距离拟合函数关系可以计算闪电发生的距离或传播路径的电导率,磁感应场强幅值随着电导率的减小、观测距离的增加而衰减增大。最后通过与目前常用的反演雷电流强度的公式对比提出了考虑土壤电导率情况下反演雷电流强度的修正曲线。

内蒙古地区雷电活动及雷灾特征分析

基于内蒙古气象部门2013-2014年23站雷电定位资料和雷灾统计资料,运用ArcGIS软件和数理统计等方法对内蒙古高原地区地闪频次、强度时空分布特征及雷电灾害特征进行了分析。结果表明,内蒙古高原地区正地闪占总地闪的10%左右,正闪比例高于南方省市;该地区50%以上的地闪强度集中在15~35 k A范围,正地闪的电流强度为负地闪的2倍左右;每年3、4月份的地闪平均电流强度最大,1 d当中上午电流强度要大于午后的强度值;地闪的空间分布主要集中在内蒙古高原中、东部地区,地闪的最大密度和电流强度值分别在20次/km^2和10 k A/km^2左右;从雷灾分析来看,雷电灾害主要发生在6-8月份,电子电器设备发生雷电灾害次数最多,居民家庭雷电防护措施仍需完善;雷击人员伤亡则主要发生在农村牧区的户外环境,农牧民的防雷意识有待进一步提高。

自然降雨过程对典型草原土壤水分的影响研究——以锡林浩特为例

利用内蒙古锡林浩特气象站2013—2015年生长季自动土壤水分逐时观测数据及逐日降水量数据,分析北方典型草原降雨过程前后各层土壤水分的变化特征。结果表明,随着雨量的增加,各层土壤水分变化规律不同。0—10 cm、10—20 cm土层土壤水分增量与降雨量之间存在二项式回归关系,要使这两层土壤水分稳定增加,至少分别需要约10.0 mm、17.0 mm的降雨量;>25.5 mm的降雨过程才能引起20—30 cm土层土壤水分的稳定增加;29.0 mm以上的降雨过程能使30—40 cm土层的土壤水分稳定增加;极端降水过程(70.2 mm)能引起40 cm以下土层土壤水分的稳定增加。对5.0 mm以上降水过程的统计分析表明,随着土层的加深,各层平均土壤水分增量呈减少趋势,60 cm以下土层土壤水分受天然降水的影响较小。

多时间尺度气象干旱指数在内蒙古典型草原的适应性研究

利用1981—2015年内蒙古典型草原牧草观测站土壤水分和气象观测资料,对比分析不同时间尺度气象干旱指数与各季节0~20、0~50、0~100cm深度土壤相对湿度的相关性,探究多时间尺度气象干旱指数在典型草原干旱监测中的适用性,并基于多元回归分析构建各站点不同季节土壤相对湿度的预测模型。结果表明:春、夏、秋三季,内蒙古典型草原0~20cm土壤相对湿度均主要受前2个月水分盈亏的影响,而0~50cm和0~100cm的土壤相对湿度不同季节受影响的时间尺度不同。其中,春季0~50cm和0~100cm的土壤墒情受年尺度降水影响最显著;夏季,0~50cm土壤墒情与前2个月内大气水分平衡状况相关性最高,而0~100cm土壤干旱则主要受前2~6个月尺度降水亏缺影响最明显;秋季,0~50cm土壤相对湿度受前3~6个月尺度降水异常影响最显著,而0~100cm土壤相对湿度则与前3个月尺度的降水和蒸散间的平衡状况关系最密切,且前6个月以上尺度的气象干旱也存在明显影响。CI、MCI和PDSI因考虑大气水分长期亏缺和近期亏缺的综合效应,与各季节不同深度土壤相对湿度的相关性总体高于其他气象干旱指数。基于前期气象干旱指数构建的土壤相对湿度预报模型能够较好地拟合典型草原土壤水分的变化,为当地牧草干旱监测和预警提供一定参考。

极端气温变化对内蒙古地区榆树物候期的影响

基于1985—2012年内蒙古自治区武川和翁牛特地区榆树物候观测数据及同期极端气温观测资料,采用线性倾向估计法和Pearson相关系数法等方法分析了内蒙古地区榆树物候期的变化特征及极端气温对物候期的影响,本文研究结果对林业生产实践具有重要的指导意义。结果表明:1985—2012年武川和翁牛特地区极端最高气温波动不明显,但极端最低气温变化幅度较大,且两地存在明显差异,武川地区极端最低气温显著增温,气候倾向率为0.617℃/10 a,翁牛特地区极端最低气温显著降温,气候倾向率为-0.678℃/10 a。近28 a来,武川和翁牛特地区榆树花芽开放期均呈显著提前的趋势,而两地榆树落叶末期则分别呈极显著推迟和显著提前的趋势;榆树生长季相对延长,武川和翁牛特地区榆树生长季平均每10 a分别延长了14.14 d、2.37 d。可见,极端最高气温是影响内蒙古地区榆树花芽开放期的关键气象因子,榆树落叶末期对极端最低气温较敏感。

防雷装置设计审核竣工验收业务系统设计与实现

防雷装置设计审核竣工验收业务是气象行政审批的一项重要工作,为了能够把这项工作更加规范、科学、高效地开展,笔者通过C#语言和SQL Server 2005数据库建立业务办公管理系统平台,完成建设项目防雷装置基本信息采集、防雷设计技术评价、防雷装置整改意见、跟踪检测、竣工验收等过程中文档、图纸等一系列资料的整理归档。本软件系统通过服务器SQL Server数据库实现网络多客户端用户访问,具有数据资料的输入、保存、查询和备份功能,通过对Word、Excel和AutoCAD等各类文档的修改打印等日常操作,实现不同用户权限对信息资料的标准化、规范化管理。系统程序编制规范,界面友好,有较强的实用性。

内蒙古雷击人员伤亡特征及其致灾因素的熵权分析

为揭示内蒙古雷电灾害分布规律和成灾原因,基于内蒙古2009—2018年雷电灾害资料和2013—2018年地闪定位系统资料,运用数理统计、熵权法分析内蒙古地区雷击人员伤亡特征及其致灾因素的影响权重。结果表明:内蒙古近10 a平均每年发生雷击伤亡事故6.20起,全区每年每百万人中约有0.36个人因雷击伤亡;乌兰察布市和锡林郭勒盟每年每百万人的雷击伤亡人数最多,呼和浩特市每1000 km2人员雷击伤亡率最高;每年雷击伤亡事故的86.58%集中在6—8月份;1 d中雷击死亡主要集中在下午13∶00—18∶00时段,占83.33%;雷击伤亡事故主要发生在农村牧区;雷击伤亡的年龄分布主要集中在40~69岁;雷击伤亡中男性所占比例高达70.73%;全区大约每7万个地闪中会有1次导致雷击伤亡事件,雷击伤亡与地闪频次在时间上有较好的相关性,雷电灾害致灾因子熵权显示高程、地闪强度较地闪密度和地形起伏度更易造成雷击人员伤亡。

闪电定位资料在内蒙古雷灾调查与鉴定中的应用

雷电流的幅值等参数是雷灾事故调查鉴定的重要基础数据,在此通过雷电灾害事故的具体案例,初步分析了3个案例的地闪定位误差,介绍了内蒙古闪电监测定位系统的特点,指出地闪定位的雷电流强度精度和位置精度的重要性,探讨了闪电定位资料在雷灾事故调查鉴定的应用情况。

基于源电荷模式的改进型地闪先导在有耗大地情况下电场分布特征

基于源电荷先导模式建立了适用于有耗大地情况下先导电场的计算模型,并利用人工引雷观测数据对模型进行了验证。运用新模型通过对有耗大地情况下地闪先导电场影响因素的模拟分析,结果表明当先导通道电荷密度分别呈线性、均匀和指数分布形式时,其模拟的地闪先导电场幅值都随着先导通道高度的增大而趋于稳定,对先导电场起有效作用的是先导通道贴近地面的一定高度内电荷分布且与离通道的距离有关;先导电荷的传播速度对先导电场波形的半峰值宽度有显著影响,而大地相对介电常数同时影响着先导电场波形的幅值和半峰值宽度,且随着相对介电常数值的增大影响逐渐减小,当相对介电常数为20时与理想情况仅仅相差5%。

内蒙古河套地区雷电灾害易损性风险评估与区划研究

利用内蒙古河套地区1974 ～ 2011年9个气象站观测资料和2007～2011年雷电灾害统计数据,分析了河套地区雷暴日和雷电灾害频度特征,然后基于内蒙古2012年统计年鉴数据,选取雷暴日数、生命易损模数和经济损失模数作为雷电灾害易损性风险评估指标,运用层次分析法和加权综合评价法计算出各旗县雷灾易损性分析指标值,并采用5级分区法对各指标进行分级获得各旗县的易损性等级值,完成了对河套地区雷电灾害综合易损性区划.结果表明,巴彦淖尔市7个旗县均属于中易损区以上,其中临河区、五原和杭锦后旗的雷电灾害易损度极高,乌拉特前旗和乌拉特中旗的易损度较高,磴口和乌拉特后旗属于中易损度区.

建设项目防雷设计技术评价探讨

为贯彻落实《中华人民共和国气象法》等关于组织实施防雷装置设计审核和竣工验收的法律法规,开展好防雷建设项目设计的科学技术评价工作,结合防雷规范标准及相关法律法规要求,论述了对建设项目防雷设计应该用科学技术评价方法进行评价。对建设项目防雷设计技术评价的基本程序、评价原则、评价报告内容等问题进行探讨,并提出防雷设计技术评价过程中应注意雷电的接闪分流接地、等电位联结、屏蔽以及浪涌保护等主要技术问题。

内蒙古雷灾特征及灾情的灰色关联评估

基于中国气象局1998—2008年《全国雷电灾害汇编》资料和内蒙古115个气象站的逐日雷暴观测资料,运用数理统计和灰色关联等方法分析了内蒙古雷电灾害特征。结果表明,内蒙古年雷电灾害次数总体呈上升趋势,雷电灾害次数月分布呈单峰型,与其雷暴日数的月分布基本一致;内蒙古雷电灾害次数、直接经济损失、伤亡人数、行业灾害特征等具有明显的区域性,呈"东部多西部少"特征;从行业雷电灾害特征来看,石油化工及矿业部门遭受的雷电灾害直接经济损失最大,居民用户发生雷电灾害次数最多;雷灾致人员伤亡地点多发生在农村牧区,其雷击伤亡人数占总伤亡人数的62.4%。最后运用灰色关联度方法对内蒙古各地区的雷电灾害进行了损失评估,内蒙古各盟市雷灾主要属于轻灾或微灾等级。

内蒙古地形因素对雷电灾害的影响及其权重分析

为了揭示内蒙古地形对雷电灾害的影响规律,基于内蒙古1998-2018年雷电灾害资料和数字高程数据,运用数理统计和熵值法分析了内蒙古地区地形因素对雷电灾害的影响及其权重。结果表明,内蒙古近21年来雷灾点主要分布在高程为200~2 000 m的范围内,高程在2 000 m以上基本没有雷灾发生;雷灾点个数随坡度、地形起伏度的增加呈现指数降低趋势,雷灾点主要分布在坡度小于10°的地区,且多分布在0~75 m的地形起伏度区间内;从坡向上来看,南坡的雷灾点个数最多(占45.53%),北坡的雷灾点个数最少;在地形因子的不同分级中0~500 m的高程、15°~35°的坡度、0~20 m的地形起伏度和西南坡及平地区域发生雷灾的概率较大。运用熵值法分析高程、地形起伏度、坡度和坡向不同地形因素造成雷电灾害权重来看,高程和坡向因素贡献程度较大。该研究结果对于雷电灾害的风险区划及防御规划有一定指导意义。

地闪回击电磁场对架空线路耦合过电压的数值模拟

为了研究地闪回击通道周围的电磁场对架空线路的耦合过电压,首先采用指数衰减传输线型工程回击模式(MTLE)模拟分析了回击通道周围电磁场的分布特征,然后运用以Agrawal模型为基础的场—线耦合程序对架空线路感应过电压进行了数值计算,并将模拟计算结果与人工引雷实验结果进行比较,所得线路过电压的计算结果与实验数据基本相符。模拟结果表明,地闪回击电场的垂直分量和水平分量都应考虑到场—线耦合机制中;回击通道基电流波形的陡度同时影响到架空线路感应过电压的幅值和陡度,而电流幅值只影响感应过电压的幅值;当观测距离较近(50 m)时,架空线路上感应过电压幅值与电流回击速度呈反相关;随着观测距离的增加,架空线路上感应过电压波形上升沿时间增加、幅值减小;此外,架空线路感应过电压幅值随线路高度和接地电阻的增加而增大,与线路长度和直径的变化无关。

神州飞船发射与回收场雷暴活动特征

利用内蒙古115个气象站1971-2007年逐日雷暴观测资料和数理统计SAS软件、Mann-Kendall突变检验和小波分析等方法,重点分析了神州飞船发射和回收场雷暴的活动规律.结果表明:发射场和回收场雷暴日数差异明显,发射场属于少雷区而回收场雷暴较多;回收场区域雷暴近37年来年际变化幅度较大,呈减少趋势,倾向率平均为2.07d/10a,20世纪90年代发生了减少性突变;场区雷暴的出现有着明显的季节性变化,主要集中在夏季,分别占全年的85.33%、76.42%;发射场一天当中在16-17时段雷暴活动最为频繁,年均发生2.2次;而回收场14-15时段雷暴活动最为频繁,年均发生14.9次.从小波分析的结果看,两场区雷暴都具有2a、4a的短周期及20a的长周期震荡变化,回收场区域雷暴的短周期振荡变化更复杂.