地閃回擊電磁場沿光滑有耗地表傳播的模擬研究.pdf

1、自然雷電的巨大電流和瞬變電磁場給電力、交通、通訊、森林等行業(yè)帶來很大的危害,地閃回擊的傳播因大地有限電導(dǎo)率等因素的影響使得地基雷電的探測、雷電放電參數(shù)的反演及雷電電磁脈沖工程防護等方面帶來了較大的不確定性。本文對有耗大地地表雷電電磁場傳播特征及其對雷電定位誤差的影響等方面進行了模擬研究與討論。主要研究成果如下:
　　 (1)首先分析了理想大地情況下雷電先導(dǎo)、回擊模式,運用Heidler函數(shù)、Heidler+雙指數(shù)函數(shù)形式對人工引

2、發(fā)雷電實驗觀測回擊電流波形進行了擬合。以擬合基電流為參數(shù)選取MTLL工程回擊模式計算了通道電荷密度的時空分布和無限大電導(dǎo)率下回擊電磁場時空分布特征。
　　 (2)通過假定先導(dǎo)通道的電荷均勻分布且隨后的回擊過程將先導(dǎo)通道的電荷完全中和,本文將源電荷先導(dǎo)模式和MTLL回擊模式結(jié)合建立了先導(dǎo)一回擊模型,對近距離先導(dǎo)一回擊電場V型結(jié)構(gòu)的波形特征進行了模擬分析,模擬結(jié)果表明在回擊開始幾十微秒以內(nèi),回擊速度越大,引起的回擊通道電荷密度越小,

3、回擊電場幅值越小。因此,基于地面測量的先導(dǎo)-回擊電場差異來判斷通道先導(dǎo)電荷是否被回擊完全中和可能存在一定的不確定性。
　　 (3)進一步研究了有耗大地地表雷電電磁場傳播特征。提出了適用于有耗大地情況下雷電先導(dǎo)模式,分析了大地電容率對先導(dǎo)電場的影響；然后運用斜波法、表面阻抗法和Cooray—Rubinstein(CR)等有限電導(dǎo)率地閃回擊電磁場傳播算法,分析了單層均勻電導(dǎo)率、水平和垂直分層土壤電導(dǎo)率等對雷電回擊電磁場傳播規(guī)律的影響

4、。
　　 (4)通過對目前地基雷電探測主要技術(shù)的分析,得出場地誤差是影響磁定向(MDF)定位誤差的主要因素,然后選取了2001年甘肅平?jīng)龅貐^(qū)和2009年內(nèi)蒙古中部地區(qū)閃電定位資料進行了場地誤差優(yōu)化,并選取雷達回波作為優(yōu)化效果驗證參考,結(jié)果表明優(yōu)化后對應(yīng)的閃電位置進入或接近雷達的強回波區(qū),更接近于真實情況。
　　 (5)影響時差到達法(TOA)定位誤差的主要因素是土壤電導(dǎo)率。通過對不同土壤類型電導(dǎo)率下雷電電磁場傳播的數(shù)值模