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蒙陰7.30雷擊事故分析

文檔作者：耿長(zhǎng)友1 裴洪芹2 林建民3 欒永衛(wèi)1 文檔來(lái)源： 1．蒙陰縣氣象局 2．臨沂市氣象局 3．莒縣氣象局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月24日
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· 36 ·
2015 年第1 期
2015 年3 月
山 東 氣 象
第 35 卷
總第 141 期
蒙 陰 “ 7 . 3 0 ” 雷擊事故分析
耿長(zhǎng)友1， 裴洪芹2， 林建民3， 欒永衛(wèi)1
(1．蒙陰縣氣象局，山東蒙陰 276200；2．臨沂市氣象局，山東臨沂 276004；3．莒縣氣象局，山東莒縣 276500 )
摘要：利用天氣形勢(shì)圖、雷達(dá)資料和閃電定位系統(tǒng)資料, 對(duì)2012 年7 月30 日下
午蒙陰縣聯(lián)城鎮(zhèn)沙溝峪村發(fā)生的雷擊事故的天氣條件和成因進(jìn)行分析，結(jié)果表
明，造成此次雷擊事故的強(qiáng)對(duì)流天氣是由于地面倒槽和高空槽的激發(fā)而引起
的；山區(qū)孤立建筑物遭受雷擊后，雷電流下泄時(shí)產(chǎn)生的閃絡(luò)和擊穿，導(dǎo)致了雷
擊事故的發(fā)生。
關(guān)鍵詞：雷擊事故；天氣形勢(shì)；雷達(dá)資料；閃電定位；雷電反擊
中圖分類(lèi)號(hào)：S429 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1005–0582（2015）01–0036–04
引言
雷電為積雨云云中、云間、云地之間產(chǎn)生的
放電現(xiàn)象，常出現(xiàn)在強(qiáng)對(duì)流天氣中，并伴有狂風(fēng)、
暴雨、冰雹等天氣現(xiàn)象，是一種危害性極大的自
然災(zāi)害，直接威脅人類(lèi)生命財(cái)產(chǎn)的安全。雷電災(zāi)
害已經(jīng)被聯(lián)合國(guó)列為最嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害之
一，每年因雷電災(zāi)害造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失
常有發(fā)生[1-2]。許多雷擊事故造成大量人員傷亡、
設(shè)備損壞，其原因并不是雷電直接擊中人或設(shè)
備，而是由于雷擊電磁脈沖所引起的。雷擊電磁
脈沖現(xiàn)象在雷擊災(zāi)害中占有很大的比例[3]。中國(guó)
雷擊災(zāi)害呈上升趨勢(shì)，在城鎮(zhèn)雷擊主要造成電子
設(shè)備損壞，而雷擊致人傷亡事故多發(fā)生在農(nóng)村和
偏遠(yuǎn)山區(qū)。文章對(duì)發(fā)生在山區(qū)農(nóng)村的一次雷擊人
身傷亡事故和災(zāi)害發(fā)生時(shí)段的氣象條件進(jìn)行分
析，并提出相應(yīng)的對(duì)策建議，以便吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，
更好地進(jìn)行雷電災(zāi)害的監(jiān)測(cè)和預(yù)防服務(wù)工作。
1 事故調(diào)查
1.1 事故介紹
據(jù)當(dāng)?shù)厝罕娊榻B，事故發(fā)生在2012 年7 月
30 日16：40 左右， 4 名農(nóng)村婦女在野外孤立建
筑物內(nèi)避雨時(shí)遭受雷擊。一農(nóng)婦當(dāng)場(chǎng)死亡，另一
名在送往醫(yī)院的途中死亡；另兩名經(jīng)醫(yī)院診斷為
耳膜破裂、頭部輕微腦震蕩，無(wú)生命危險(xiǎn)。當(dāng)場(chǎng)
死亡婦女（以下稱(chēng)A 婦女），56 歲，頭發(fā)被燒焦，
頭皮破裂，上衣收縮，褲子襠處呈條紋狀卷曲收
縮；送醫(yī)途中死亡婦女（以下稱(chēng)D 婦女），46 歲，
只有頭發(fā)被燒焦，沒(méi)有其他特征；另兩名農(nóng)婦（以
下稱(chēng)B 和C 婦女）表面無(wú)任何雷擊特征。由于當(dāng)
地對(duì)雷擊致死較忌諱，又是女性，皮膚特征無(wú)法
看到。該平房向南開(kāi)門(mén)，雷擊點(diǎn)位于房子?xùn)|北角
上，受害人處于A，B，C，D 四個(gè)位置（圖1）。
圖 1 平房雷擊點(diǎn)位置及受害者位置圖
收稿日期：2014-07-11
資助項(xiàng)目：山東省臨沂市氣象局重點(diǎn)課題（2014lyqx06）資助
作者簡(jiǎn)介：耿長(zhǎng)友（1964─），男，山東蒙陰人，工程師，主要從事防雷及專(zhuān)業(yè)氣象服務(wù)工作。
· 37 ·
1.2 現(xiàn)場(chǎng)勘查情況
（1）周邊環(huán)境及地理地質(zhì)情況
發(fā)生事故的地點(diǎn)為野外孤立的一座小平房，
位于向陽(yáng)小山坡上坐北面南，距山頂約1500m，
距山溝約100m。在小山左側(cè)1500m 是一條河。
平房東側(cè)60m 為一小塘壩，塘壩內(nèi)有水，南部為
一條水溝。平房處于東高西凹、北高南凹相對(duì)較
平的小面上。平房周邊50m 范圍內(nèi)無(wú)高壓線路、
無(wú)建筑物與構(gòu)筑物、無(wú)較高樹(shù)木、莊稼。利用
GPS 定位儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得平房位置為：經(jīng)度
117.78747ºE，緯度35.783111ºN。
該處地質(zhì)為風(fēng)化土、黃粘土交界處。平房北
面為風(fēng)化巖與黃土的混合土，北側(cè)為半風(fēng)化巖
土，再向北由于水土流失，巖石已經(jīng)裸露。南面
和西面為黃土，東面為風(fēng)化巖與黃土的混合土，
且含土量高。采用接地電阻綜合測(cè)量?jī)x對(duì)事發(fā)地
建筑物周邊土壤電阻率進(jìn)行測(cè)量，平房方圓20m
處的土壤電阻率： 北側(cè)的土壤電阻率為
800Ω·m，東西兩側(cè)的土壤電阻率為340Ω·m，
南側(cè)的土壤電阻率為180Ω·m。
（2）建筑物勘查情況
該平房高2.3m，面積16m2。四周墻體為毛
石砌墻，東、西、北三面開(kāi)有窗戶(hù)，窗欞為圓鋼，
屋面為鋼筋混凝土預(yù)制板。屋面預(yù)制板內(nèi)鋼筋和
窗戶(hù)鋼筋為分別獨(dú)立設(shè)置，相互間未連接，也未
接地。整座平房未采取防雷和接地措施。
事故造成平房鋼筋混凝土預(yù)制屋面出現(xiàn)破
損，破損處裸露鋼筋（圖2）。其中，在屋面外
表面東北角處發(fā)現(xiàn)一傾斜內(nèi)凹槽，凹槽表面光
滑，成灰白色，且有裸露鋼筋（圖2a）。內(nèi)屋頂
出現(xiàn)裂痕，且裸露鋼筋（圖2b），鋼筋金相無(wú)明
顯變化，其表面混凝土脫落。采用剩磁測(cè)量?jī)x對(duì)
兩處的鋼筋分別進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果為：平房屋
面東北角處鋼筋的剩磁量為17.8mT，內(nèi)屋頂處
的鋼筋剩磁量為13.3mT， 兩者的剩磁相差
5.5mT。內(nèi)屋頂處只是混凝土脫落，說(shuō)明此處可
能受沖擊波所致，雷電流直接擊中平房屋面角處
的鋼筋[4]。另外，內(nèi)墻出現(xiàn)多處破損，部分外墻
也出現(xiàn)破損現(xiàn)象，墻皮大面積脫落。
圖2 雷擊點(diǎn)屋面（a）和內(nèi)屋頂（b）
2 氣象資料調(diào)查分析
2.1 天氣狀況調(diào)查
經(jīng)查詢(xún)蒙陰縣氣象局氣象觀測(cè)資料。2012 年
7 月30 日15：08，蒙陰縣境內(nèi)出現(xiàn)雷雨天氣，
雷暴時(shí)間為15：08─17：16，方向?yàn)镹W—SE ，
降水時(shí)間為15：18─17：58，降水量為16.8mm。
據(jù)此，可以確定事故發(fā)生時(shí)有較強(qiáng)的雷暴天氣過(guò)
程發(fā)生。
2.2 閃電定位資料調(diào)查
經(jīng)查詢(xún)山東省氣象局閃電定位資料，2012
年7 月30 日16：30─16：51，沙溝峪村附近雷
電活動(dòng)情況見(jiàn)表1。根據(jù)事故發(fā)生時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)地
理位置信息，可以確定編號(hào)3 的閃電為造成此次
雷擊事故的罪魁禍?zhǔn)祝?其電流強(qiáng)度達(dá)到了
-33.6kA。
表 1 沙溝峪村雷電數(shù)據(jù)（2012 年07 月30 日16：30─16：51）
編號(hào) GPS 時(shí)間經(jīng)度/°E 緯度/°N 電流強(qiáng)度/kA
1 16:30:22.936 117.78827 35.697286 -18.20165
2 16:32:54.158 117.79470 35.579537 -5.078523
3 16:38:11.494 117.78753 35.782906 -33.62105
4 16:40:48.281 117.81828 35.506740 -12.16124
5 16:41:30.648 117.79542 35.502060 -6.614247
6 16:41:52.094 117.81471 35.525380 -7.198247
7 16:43:08.164 117.79715 35.522120 -7.71796
8 16:47:21.496 117.81277 35.500398 -10.8866
9 16:47:36.272 117.77013 35.510971 -4.043231
10 16:51:05.216 117.81623 35.502102 -4.44759
11 16:51:10.562 117.79627 35.521898 -3.007585
12 16:51:38.679 117.80186 35.513764 -3.884554
3 天氣背景分析
3.1 環(huán)流背景和影響系統(tǒng)
· 38 ·
7 月29 日08 時(shí)500hPa（圖3a）副高脊線位
于33°N，西伸脊點(diǎn)達(dá)114°E，在華北東北部有
低渦活動(dòng)；29 日20 時(shí)，副高減弱東撤，低渦底
部低槽移動(dòng)緩慢，低渦中心東移北收；30 日08
時(shí)，副高迅速減弱東退到日本海，低槽東移入海，
在河套東部又有短波槽東移，蒙陰持續(xù)處于副高
邊緣暖濕氣流控制。925hPa 底層切變線幅合抬升
（圖略），觸發(fā)了強(qiáng)對(duì)流天氣。30 日14 時(shí)地面形
勢(shì)（圖3b）圖上，西南地區(qū)有倒槽向東北方向伸
展，河套地區(qū)、華北及山東大部分地區(qū)處于倒槽
頂端，出現(xiàn)了雷雨或陣雨天氣過(guò)程，整個(gè)蒙陰處
于倒槽頂端右前側(cè)，幅合上升強(qiáng)烈，在午后觸發(fā)
了強(qiáng)對(duì)流天氣。
a b
圖 3 7 月29 日08 時(shí)500hPa(a)和7 月30 日14 時(shí)地面形勢(shì)(b)
3.2 雷達(dá)回波特征
從臨沂市多普勒天氣雷達(dá)圖上可以看出：7
月30 日早晨10 時(shí)開(kāi)始，聯(lián)城鎮(zhèn)不斷受這次較零
散的局地對(duì)流回波影響，產(chǎn)生了多次對(duì)流強(qiáng)度不
同的局地雷陣雨天氣，其中以16：21─16：50
時(shí)段內(nèi)對(duì)流發(fā)展最為劇烈。這個(gè)時(shí)段內(nèi)，回波以
30～35km/h 的速度自南向北影響聯(lián)城，回波頂高
大部分在10km 左右。16：35 分，回波頂高達(dá)到
16km（圖4a）， VIL 值最大達(dá)到了49 kg/m2（圖
4b），雷擊事件正是發(fā)生在這個(gè)時(shí)段內(nèi)。
圖 4 2012 年07 月30 日回波頂高圖（a）和液態(tài)水含量圖（b）
4 事故原因分析
通過(guò)前述分析，可以基本確定造成此次事故
的原因是由雷擊造成的。
4.1 固體電介質(zhì)擊穿
導(dǎo)致?lián)舸┑淖畹团R界電壓稱(chēng)為擊穿電壓。均
勻電場(chǎng)中，擊穿電壓與介質(zhì)厚度之比稱(chēng)為擊穿電
場(chǎng)強(qiáng)度。它反映固體電介質(zhì)自身的耐電強(qiáng)度。不
均勻電場(chǎng)中，擊穿電壓與擊穿處介質(zhì)厚度之比稱(chēng)
為平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)，它低于均勻電場(chǎng)中固體介質(zhì)的
介電強(qiáng)度。固體介質(zhì)擊穿后，由于有巨大電流通
過(guò)，介質(zhì)中會(huì)出現(xiàn)溶化或燒焦的通道，或出現(xiàn)裂
紋。
4.2 雷電反擊
· 39 ·
雷電擊中建筑物時(shí)，雷電流會(huì)沿著引下線向
大地泄放電流，如果沒(méi)有引下線，雷電流會(huì)擊穿
絕緣層泄放電流。雷電流足夠大時(shí)，它能夠擊穿
空氣，把原有的絕緣空氣變?yōu)橥ǖ?，?duì)附近的物
體進(jìn)行反擊，不同介質(zhì)的絕緣擊穿強(qiáng)度見(jiàn)表2[5]。
表2 4 種介質(zhì)的絕緣擊穿強(qiáng)度 kV/m
介質(zhì)
絕緣擊穿強(qiáng)度
電阻分量 電感分量
空氣 500～600 1000～1200
磚石結(jié)構(gòu) 250 500
木質(zhì)結(jié)構(gòu) 250 500
鋼筋混凝土 500 1000
為防止反擊的發(fā)生，一般防雷裝置與建筑物
金屬體要間隔一定距離，它們之間的關(guān)系大于反
擊電壓。即：
E×S≥U 反擊
[5]
式中：E 取250kV/m（因小平房的墻體用磚
石砌成）；S 為絕緣距離，墻體厚度為0.4m；反
擊電壓為100kV。
4.3 雷電傷亡事故分析
根據(jù)剩磁測(cè)量，平房屋面內(nèi)的鋼筋剩磁量非
常高，表明平房遭受到雷擊，雷擊點(diǎn)位于東北角
處，造成東北角破損。雷電流在擊中屋頂后，沿
屋頂內(nèi)鋼筋向四周墻體泄放。在此過(guò)程中，受雷
電沖擊波作用和熱效應(yīng)，造成內(nèi)屋頂處部分混凝
土脫落。在雷電流沿墻體入地泄放過(guò)程中，受雷
電熱效應(yīng)作用，造成內(nèi)墻和外墻出現(xiàn)多處破損，
墻皮大面積脫落。由于窗戶(hù)處為鋼筋窗欞，電阻
率較低，雷電流絕大部分通過(guò)窗戶(hù)處的鋼筋泄放
入地。從死者A 和D 所處位置也證明了此點(diǎn)。
根據(jù)前述現(xiàn)場(chǎng)勘查情況，死者A 和D 距離
窗戶(hù)較近，且頭部有明顯雷擊痕跡（頭發(fā)燒焦），
說(shuō)明雷擊屋面鋼筋混凝土后，雷電流沿鋼筋泄
放，破壞部分墻體后流入窗戶(hù)鋼筋處，由于死者
距離鋼筋較近，雷電擊穿空氣向死者放電，造成
頭部明顯擊痕，雷電流沿人體對(duì)地泄放過(guò)程中造
成死亡。
影響雷擊事故的因素很多，主要有雷電流、
人體電阻、雷擊時(shí)間、雷擊接地路徑、土壤電阻
率、人體健康程度等。人體電阻不是一成不變的，
人體干燥時(shí)安全電壓是36V，安全電流為10mA。
當(dāng)流入人體電流大于10mA 時(shí)，人的肌肉就會(huì)發(fā)
生痙攣，時(shí)間一長(zhǎng)就有生命危險(xiǎn)。一次雷擊時(shí)間
一般在微秒級(jí)（長(zhǎng)時(shí)雷擊除外）。電擊對(duì)人體的
危害程度，主要取決于通過(guò)人體電流的大小和通
電時(shí)間長(zhǎng)短。電流強(qiáng)度越大，致命危險(xiǎn)越大；持
續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，死亡的可能性越大。人體能感覺(jué)到
的最小電流值稱(chēng)為感知電流，交流為1mA；人觸
電后能自己擺脫的最大電流稱(chēng)為擺脫電流，交流
為10mA，在較短的時(shí)間內(nèi)危及生命的電流稱(chēng)為
致命電流，如30mA 的電流通過(guò)人體1s，可足以
使人致命，國(guó)際上，觸電時(shí)間與流入人體的電流
乘積如果超過(guò)30mA.s 就會(huì)出現(xiàn)觸電致死事故。
圖 5 為電流對(duì)人體傷害程度各效應(yīng)區(qū)域。一
區(qū)（0.5mA 以下）為安全區(qū)，電流通過(guò)人體時(shí)感
覺(jué)不明顯；二區(qū)（a-b 區(qū)間），有感覺(jué)，肌肉會(huì)不
由自主地收縮，屬安全無(wú)害的電生理效應(yīng)（此電
流可做電療）。三區(qū)為非致命纖維性心室顫動(dòng)區(qū)，
在此區(qū)人體發(fā)生痙攣，呼吸困難，擺脫電源能力
較差。四區(qū)，無(wú)法擺脫電源，使人停止呼吸、心
臟停止跳動(dòng)[6]。
圖5 電流對(duì)人體傷害程度效應(yīng)區(qū)域
閃電擊中人體后，可導(dǎo)致纖維性心臟顫動(dòng)和
心室纖維顫動(dòng)直接導(dǎo)致心臟停止跳動(dòng)，心臟停止
供血是導(dǎo)致雷擊死亡的原因之一。致使停止呼吸
是閃電的另一生理效應(yīng)。造成人身死亡是雷電流
（下轉(zhuǎn)48 頁(yè)）
· 48 ·
的狀態(tài)，使頻綜不作速度移相。完成此操作后，
故障排除，由此推斷為頻率源不穩(wěn)定，即頻綜故
障，更換頻綜后正常。
3 結(jié)語(yǔ)
新一代天氣雷達(dá)是大型機(jī)電一體化設(shè)備，其
原理和結(jié)構(gòu)都相當(dāng)復(fù)雜，日常工作中對(duì)維護(hù)維修
人員提出了很高的要求。首先，人員要有保障，
雷達(dá)出現(xiàn)故障時(shí)，能及時(shí)組織維修人員到位；其
次，要養(yǎng)成經(jīng)常檢查各項(xiàng)參數(shù)的習(xí)慣,隨時(shí)掌握系
統(tǒng)的運(yùn)行狀況；雷達(dá)裝備的備件要比較齊全，這
樣才能保證雷達(dá)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
參考文獻(xiàn)：
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100-103.
（上接 39 頁(yè)）
通過(guò)腦下部的呼吸中樞，使人長(zhǎng)期停止呼吸，導(dǎo)
致血液停止循環(huán)。B 和C 婦女由于離窗戶(hù)較遠(yuǎn)，
容抗較大，通過(guò)的雷電流較小，造成耳膜破裂、
頭部輕微腦震蕩等輕傷。同時(shí)，也不排除遭受跨
步電壓的危害。由于當(dāng)時(shí)B 和C 婦女靜站，遭
受跨步電壓的威脅較小。
5 結(jié)論
從平房的四周土壤來(lái)看，此處處于土壤交界
處，屬雷電易發(fā)生區(qū)域。雷電擊中平房后，由于
墻體窗戶(hù)處鋼筋的電阻率較低，雷電流絕大部分
沿窗戶(hù)處的鋼筋泄放，產(chǎn)生高電位，對(duì)周?chē)奈?
體發(fā)生閃絡(luò)放電，從而造成靠近窗戶(hù)的A 和D
婦女死亡。因而，雷雨天不宜在無(wú)任何防雷措施
的曠野孤立建筑物內(nèi)避雨。即使位于建筑物內(nèi)，
也應(yīng)遠(yuǎn)離窗戶(hù)和屋頂，雙腳并攏蹲下，待雷暴過(guò)
程結(jié)束后再離開(kāi)。
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