廣州近日遭遇持續(xù)性強降雨與雷暴大風天氣,。4月20日晚,,一段展現(xiàn)廣州塔在一小時內連續(xù)遭受六次閃電“暴擊”的視頻在網絡引發(fā)熱議,部分公眾擔憂廣州塔的安全狀況,。然而,,實際上廣州塔具備主動“接閃”功能,可將雷電迅速導入大地,,有效保護自身結構,、內部設備及人員安全,并降低周邊建筑遭受雷擊的風險,。
作為中國首座,、全球第三高的旅游觀光塔,廣州塔塔身高454米,,加上天線桅桿共達600米,。自2009年落成以來,每逢雷雨天氣,,廣州塔與“火龍”般的閃電對接場景便成為市民眼中的震撼景象,。
引雷針主動接閃
事實上,廣東塔并不是“被雷劈”而是“主動接閃”,。據(jù)了解,,廣州塔的塔尖安裝了雷電防御保護裝置——“引雷針”,這和一般建筑上安裝的避雷針不同,,引雷針主要安裝在一個片區(qū)內相比其他建筑更高大的建筑物頂部,。它與地面通過接地裝置連接,形成導電通道,。
在雷電天氣來臨時,,引雷針能夠利用自身的金屬結構來吸引閃電,并將電流引入地下,,保護建筑物本身及其內部的設備和人員免受雷電損害的同時,,也可以降低廣州塔周邊建筑遭到雷擊的概率。
掩入云端的廣州塔。圖源廣州塔官方
那么,,為何廣州塔會頻頻接閃,?關象石表示,“廣州地處北回歸線以南,,屬于南亞熱帶濕潤季風區(qū),,熱量和水汽充沛、雷雨多且季節(jié)長,,接閃次數(shù)多是自然的,。”
廣東省雷電監(jiān)測網統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,,廣州塔所處區(qū)域年平均雷擊大地密度高達29次/(年·平方公里),,屬于強雷暴區(qū)。廣州塔總高度600米,,而產生雷電的積雨云層的高度是500米至800米,,在雷雨天氣里,廣州塔上端正好位于雷云內部,,加上尖端放電效應,,廣州塔在積雨云到來時,頻繁“接閃”就不可避免,。
另一方面,,這次廣州塔接閃頻繁也與近期廣州的強對流天氣有關。記者從中國氣象局了解到,,19日至20日14時,,廣東全省各級氣象部門發(fā)布暴雨預警信號235站次,其中紅色25站次,,發(fā)布雷雨大風預警信號189站次,。今明兩天,廣東中南部等地還將有8-10級雷暴大風或冰雹天氣,。
頂腰底均有防雷設計
有了頂部的引雷針,,再加上腰部和底部的防護裝置,廣州塔的一共擁有三重防雷保護,。根據(jù)廣州塔公開宣傳資料,早在建筑設計階段,,廣州塔就委托廣州市防雷設施檢測所對閃電雷擊風險作了評估,,并請防雷專家專門制定了一整套防雷保護措施。
廣州塔防雷系統(tǒng)設計師,、廣州市設計院高級工程師林佩仰曾在采訪中表示,,由于廣州塔塔身較高且頂部帶有天線桅桿,從云層直接打到天線桅桿的直擊雷是防雷首先要考慮的對象。
為此,,設計師在天線桅桿上專門安置了防雷接閃裝置,,并在塔身頂部設計了避雷網格,由它和塔身金屬鋼外筒,、塔底的接地網格共同組成雷電的傳導線路,。一旦發(fā)生直擊雷電,云層傳來的電流可以順著天線桅桿傳導到避雷網格,,再沿著塔身金屬鋼外筒,、塔底的接地網格傳到地下,不對塔身造成傷害,。
除了塔頂可能遭遇直擊雷,,高層建筑可能會發(fā)生側擊。關象石表示,,越高的建筑物遭到側擊的概率越大,。2020年4月13日,有目擊者見到東方明珠頂部燃燒得像一支火柴,。起火原因正是強雷側擊打中了塔頂發(fā)射天線,,引起天線外罩燃燒。
考慮到側面也可能被側擊雷擊中,,廣州塔塔身的各樓層金屬欄桿,、金屬門窗和玻璃幕墻等都直接跟塔身的防雷裝置聯(lián)結,且聯(lián)結點不少于兩處,,確保側擊雷帶來的電流也可以順著防雷裝置被引到地面,。
在結構設計上,廣州塔也充分考慮了防雷擊的需求,。塔身采用了鋼筋混凝土和鋼材的混合結構,,這種結構不僅堅固耐用,而且具有良好的導電性,?!皬V州塔利用塔頂?shù)匿摻Y構(引雷針)作為接閃桿;塔身的結構鋼筋(垂直鋼筋數(shù)不勝數(shù))作為可利用的自然引下線,;塔基內的鋼筋網作為自然接地體,,既安全可靠,又經濟合理,,這是完全符合國家和國際防護標準的,,并且有很大的裕度?!标P象石表示,。
同時,廣州塔還建設了雷電預警系統(tǒng)設備,用于監(jiān)測廣州塔附近雷暴云產生的大氣電場,,以及云間閃電和云對地閃電的發(fā)生情況,,結合大氣電場預警指標對廣州塔塔頂戶外游玩空間進行預警。當監(jiān)測到雷電天氣可能發(fā)生時,,系統(tǒng)會自動啟動防雷措施,,如關閉部分設備、引導游客撤離等,,以減少雷擊帶來的損失,。
廣州塔到底能承受多大雷擊?
我們知道,,閃電發(fā)生的電流通??蛇_上萬安培,有的超級閃電的功率甚至可達幾十幾百億千瓦,,比三峽水電站同時間的能量釋放高出百千倍,。那么廣州塔的這些防雷設計到底能承受多大的雷擊?
對此,,林佩仰曾直言:廣州塔的防雷設計已經超過了現(xiàn)有建筑防雷技術標準的要求,,部分設備的防雷能力甚至達到了軍火倉庫的程度。
“不用擔心是否能承受多大和多少次的多重雷擊,?!标P象石也坦言,“從外部防雷(又稱直擊雷防護)角度看,,廣州塔應該是安全可靠的,,但是要特別注意‘二次雷’,即雷擊電磁脈沖(LEMP)對電氣和電子系統(tǒng)的損害,?!?/p>
資料顯示,雷擊電磁脈沖是地閃回擊過程產生的瞬時電磁場及其強大閃電流,。建筑物內通常敷設著各種電源線,、信號線和金屬管道(如供水管、供熱管和供氣管等),,這些線路和管道常常會在建筑物內的不同空間構成環(huán)路,。當建筑物遭受雷擊時,雷電流沿建筑物防雷裝置中各分支導體入地,,流過分支導體的雷電流會在建筑物內部空間產生暫態(tài)脈沖電磁場,。過強的LEMP對建筑物、人身和各種電氣設備及管線都會有不同程度的危害,。
21日,,“廣州塔1小時內連續(xù)6次接閃電”沖上多平臺熱搜,,引發(fā)廣泛關注和討論:“小蠻腰為何老遭雷擊?”“小蠻腰不會真被閃了腰吧,?”
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