全文总字数：4399字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

雷电是大气中一种伴随闪电和雷鸣的强烈自然现象，雷击时地闪携带的高电流和大电压会引发严重的雷电灾害，给社会带来重大隐患^[1]。许多观测表明，在建筑物群受到雷击时，矮建筑物受到雷击的概率比高建筑物受到雷击的概率小。高建筑物由于对周围电场的畸变作用，使电场强度超过了顶点阈值，从而吸引雷电，使上、下行先导相连接，引发雷击。研究发现，高建筑物在一定范围内会对矮建筑物产生屏蔽保护作用，与避雷针原理相似，在建筑物群中，高建筑物相当于导体的尖端，聚集了最多的电荷，从而吸引雷云向高建筑物放电，使矮建筑物受到雷击的概率降低，但由于我们仍然不清楚高建筑物对雷电的吸引作用大小，所以本文中对此作用大小进行了定量的实验分析。同时，由于侧击雷的影响，高建筑物上不同位置受到的雷击概率也不相同，局部遭受雷击概率可以使针对性的对雷击进行防护。对多个建筑物之间的屏蔽作用以及单个高层建筑不同位置雷击概率进行实验研究，也为雷电防护机制提供了一定的理论依据^[2]。

本文基于已有的先导连接参数化方案基础上，选取近地面层为研究区域，在保持其他参量不变的情况下，分别做了当改变闪电步数时高建筑物四个顶角的电场变化实验，以及当改变高、矮建筑物之间的距离时雷击矮建筑物的概率实验。在已有的理论基础上完善模拟实验，旨在为多个建筑物之间的屏蔽作用以及雷击高建筑物相关特征参量方面提供数值模型。

国内外研究现状

雷击时云层间的放电对飞行器有危害，对地面上建筑物和人身影响不大。但云层对地的放电，对建筑物、相关电气设备、人身安全都伤害甚大。近几十年来，随着人们安全意识的显著提高，以及对雷电活动发展规律有了更为深入的了解，不少研究表明雷击概率与高建筑物的特征参数和屏蔽保护密切相关。研究发现，建筑物高度对上行闪电的触发起了关键作用，建筑物越高，触发上行闪电所需要的空间背景电场就越小、越容易触发上行闪电；反之，建筑物越矮，触发上行闪电所需要的空间背景电场就越大、越难触发上行闪电；当模拟建筑物高度低于 390 米时，上行闪电不能触发，且建筑物高度对上行闪电的传播具有一点的反作用^[3]。高建筑物对雷电具有一定的“吸引”作用^[4]，建筑物和接闪杆的高度影响下行先导的长度和先导连接点位置;建筑物宽度与接闪杆的位置对闪电发展过程和闪击距离不产生明显影响^[5]。更高的建筑物可能导致上行先导起始时间更早和发展长度更大^[6]。先导连接化参数方案已被众多学者运用在实验中，形成了较为完善的先导连接体系，本文也对此方案进行了引用。

2. 研究的基本内容

（1）在保持其他参量不变的情况下，以近地面层为研究区域，模拟高建筑物不同位置的雷击概率，为现实生活中雷电防护提供实验依据。

（2）模拟间距不同的高矮建筑物，以近地面层为研究区域，研究多个建筑物之间的保护作用，为建筑物群之间的雷电防护提供实验依据。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1) 实施方案

数据筛选与处理：选择模拟域为400*400*750、分辨率为5m的空间，设置X坐标从35到45，Y坐标从35到45，Z坐标从1-40，即50*50*200的立方体建筑。设置定值高建筑物与矮建筑物间的距离值，设置等差闪电步数，记录并绘制曲线图。

数据分析：结合数据及曲线图，探讨侧击雷对高建筑四个顶点之间的影响，以及高建筑物对矮建筑物的屏蔽保护作用。

综合分析：分析侧击雷在击中高建筑物过程中引起的四个顶点电场不同的原因，高建筑物为何对矮建筑物有屏蔽保护作用，以及屏蔽作用的变化原因。

2)进度安排

2) 预期效果

通过对高建筑物不同位置的雷击概率以及对建筑物之间的屏蔽保护作用的实验研究，在已有的理论基础上完善模拟实验，用数据结果对侧击雷击中点的发生概率以及高建筑物对矮建筑物的保护作用说明，为后期对雷电的其他实验以及现实生活中的防护打下基础。

4. 参考文献

[1]周军. 建筑物雷电防护技术的研究与应用[d].山东大学,2007.

[2]谭涌波,陈之禄,张冬冬,师正,郭秀峰.高建筑对周围建筑雷击保护距离的模拟[j].应用气象学报,2016,27(04):498-505.

[3]周博文. 建筑物的高度对上行闪电触发以及传播影响的数值模拟[a]. 雷电委员会、中国气象科学研究院.第31届中国气象学会年会s9 第十二届防雷减灾论坛——雷电物理防雷新技术[c].雷电委员会、中国气象科学研究院:中国气象学会,2014:11.