成都地区雷电活动及其电磁场对地铁及站点的影响研究

论文摘要

通过2005-2015年四川省雷电监测系统观测得到的成都地区闪电数据,订正闪电资料后,在涵盖成都已运营的六条地铁线路,大小为0.5°×0.5°的地铁交通区域内分析了地闪的时空特征,包括地闪频次、强度的时间分布特征及地闪密度、强度的空间分布特征,以及换乘车站密集的地铁线路集中区域地闪的空间分布特征。同时为研究雷电电磁场对地铁车站的影响,基于闪电探测数据选取了成都市某地铁车站附近典型正（104kA）、负（-14.9kA）地闪回击,结合地铁车站施工资料,使用二维时域有限差分法在地面无建筑物与真实建筑环境模型中研究了两次回击距车站260m、200m、100m时,站厅层、站台层及左右进站隧道四个区域中央的水平电场、垂直电场、磁场。结果表明:（1）2005-2015年地铁交通区域年均地闪频次为14224次,地闪主要发生在4-9月,7-9月地闪活动通常最强烈,在地闪活动较强的年份,5-6月的地闪活动可能强于8-9月。0-9时地铁及站点受雷电活动影响最强,地铁交通区域凌晨对流天气最活跃,11-13时最弱。因此5-9月、0-9时为地铁及站点雷击防御关键时期。地铁交通区域的地闪电流峰值强度主要分布在0-50k A,5-9月的最大地闪电流峰值均超过400k A,且具有超过400k A电流峰值的地闪分布在0-4时、14-16时、17-18时及21-22时。（2）2005-2015年地铁交通区域的年平均地闪密度最高可达11次/（km2·a）,位于104°E以东的地铁线路及站点易遭受雷击风险及正地闪灾害,位于30.6°N以北,104°E以东的地铁线路及站点所在位置地闪活动普遍更强,年平均地闪密度最高可达7次/（km2·a）。在地闪活动最强的年份,地铁交通区域地闪密度最高可达40次/（km2·a）,密度超过10次/（km2·a）的区域主要集中分布在103.9°E-104.2°E,在30.6°N以北,104.1°E以东的地铁线路及站点易出现正地闪灾害。（3）在地铁一至四号线交汇集中的区域地闪活动较强,分布在104°E-104.1°E之间的换乘车站遭受雷击风险更大,地闪平均强度也较大,其中火车北站、驷马桥站、骡马市站、天府广场站、省体育馆站、火车南站为遭受雷击风险最高的换乘车站,各换乘车站中火车南站最易遭受正地闪灾害。（4）地面无建筑物时最大水平电场、垂直电场峰值始终出现在站厅层中央,真实建筑环境下站厅层中央水平电场峰值仍最大,而左、右进站隧道中央的垂直电场峰值超过站厅层中央,两个模型下的最大磁场峰值均出现在站厅层或左进站隧道中央;对两次回击而言,相较地面无建筑物时模拟结果,真实建筑环境下其距车站260m、200m时站内各场分量峰值均衰减,但两次回击距车站100m时左进站隧道中央垂直电场峰值均增加超过8%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 选题背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 雷电活动的研究
•     1.2.2 雷电电磁场的研究
•   1.3 研究内容
• 第二章 资料及质量控制
•   2.1 资料介绍
•   2.2 闪电资料的质量控制
• 第三章 地铁交通区域地闪的时间分布特征
•   3.1 地闪频次时间分布特征
•     3.1.1 2005-2015年地闪频次特征
•     3.1.2 典型年份的地闪频次特征
•   3.2 地闪的强度分布特征
•   3.3 小结
• 第四章 地铁交通区域地闪的空间分布特征
•   4.1 2005-2015年地闪的空间分布
•     4.1.1 地铁交通区域地闪空间分布
•     4.1.2 地铁线路集中区域地闪空间分布
•   4.2 典型年地闪的空间分布
•     4.2.1 地铁交通区域地闪空间分布
•     4.2.2 地铁线路集中区域地闪空间分布
•   4.3 小结
• 第五章 基于时域有限差分法的地铁车站地闪回击电磁场模拟
•   5.1 闪电资料选取及回击电流的模拟
•   5.2 计算模型建立
•   5.3 模拟结果
•     5.3.1 两次地闪回击距车站260m时车站回击电磁场分析
•     5.3.2 两次地闪回击距车站200m、100m时车站回击电磁场分析
•   5.4 小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 主要结论
•   6.2 存在的问题及展望
• 参考文献
• 作者在读期间科研成果简介
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杜远谋

导师: 周筠珺

关键词: 雷电活动,雷电电磁场,地铁

来源: 成都信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 气象学,铁路运输

单位: 成都信息工程大学

分类号: P427.32;U231

DOI: 10.27716/d.cnki.gcdxx.2019.000137

总页数: 59

文件大小: 7463K

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