古雷石化基地區(qū)域雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃

林溪猛，鄭小琴，陳藝宏

(漳州市氣象局，福建漳州　363000)

古雷石化基地區(qū)域雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃

林溪猛，鄭小琴，陳藝宏

(漳州市氣象局，福建漳州363000)

摘要：通過(guò)對(duì)福建古雷國(guó)家級(jí)石化基地建立區(qū)域雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，計(jì)算各子區(qū)域內(nèi)的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值，得出各子區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)分布情況和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，對(duì)區(qū)域進(jìn)行雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃；在此基礎(chǔ)上對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)狀及未來(lái)規(guī)劃建設(shè)情況提出相應(yīng)的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理建議，確保防雷裝置合理，提高項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)人身安全，減少因雷電災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。

關(guān)鍵詞：石化基地；區(qū)域雷電災(zāi)害；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

福建古雷石化基地是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)石化產(chǎn)業(yè)園區(qū)，地處廈門(mén)、汕頭兩特區(qū)之間，位于東山灣東側(cè)的漳浦縣境內(nèi)，三面臨海，面積達(dá)116.8 km2。由于地處東南沿海強(qiáng)雷區(qū)地帶，該區(qū)域的雷電密度、雷電頻數(shù)、雷電日均高于全國(guó)和全省的平均值，對(duì)于石化產(chǎn)業(yè)基地的建立和生產(chǎn)建設(shè)存在一定的雷擊安全威脅，因此需要對(duì)整個(gè)園區(qū)開(kāi)展區(qū)域性雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有區(qū)域性雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃的統(tǒng)一規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)于區(qū)域性雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃方法的研究也不多。在福建古雷石化基地項(xiàng)目評(píng)估成果的基礎(chǔ)上，對(duì)該石化基地進(jìn)行分區(qū)，利用氣象指標(biāo)G1、地理環(huán)境指標(biāo)G2、承災(zāi)體風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)G3、評(píng)估修正指標(biāo)K等四個(gè)指標(biāo)分別計(jì)算每個(gè)子區(qū)域的綜合雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)R，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)劃分。區(qū)劃結(jié)果可作為基地內(nèi)一些工程項(xiàng)目選址、功能分區(qū)與布局、應(yīng)采取的防雷類(lèi)別以及防雷措施的依據(jù)，從而為基地的雷電安全科學(xué)管理和雷電災(zāi)害防御提供參考。

1雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

雷電災(zāi)害區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是綜合考慮區(qū)域內(nèi)雷電活動(dòng)規(guī)律、人口狀況、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、社會(huì)發(fā)展程度以及孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子、孕災(zāi)體特征等因素的相互影響，對(duì)可能導(dǎo)致的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失程度與危害程度等方面的綜合風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算。根據(jù)福建古雷石化基地的地理環(huán)境以及區(qū)域內(nèi)建筑物的形狀、使用性質(zhì)和功能等，并參照文獻(xiàn)[1]，將該基地劃分為6個(gè)功能區(qū)域：預(yù)留發(fā)展區(qū)1、預(yù)留發(fā)展區(qū)2、物流倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)、裝備制造項(xiàng)目區(qū)、石化產(chǎn)業(yè)區(qū)以及大型公共罐區(qū)。根據(jù)災(zāi)害的理論分析，雷電災(zāi)害的發(fā)生是由區(qū)域內(nèi)致災(zāi)環(huán)境的危險(xiǎn)性和承災(zāi)體的易損性決定的，其風(fēng)險(xiǎn)值由氣象指標(biāo)G1、地理環(huán)境指標(biāo)G2、承災(zāi)體風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)G3、評(píng)估修正指標(biāo)K構(gòu)成。[2]分別對(duì)各子區(qū)域中各風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)別的危害程度、可能造成的損失程度進(jìn)行計(jì)算分析。區(qū)域綜合雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值R包含區(qū)域內(nèi)人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)R1和建筑物遭受雷擊損失風(fēng)險(xiǎn)R2，這里的R、R1和R2與GB/T21714.2—2008/IEC62305-2:2006《雷

電防護(hù)第2部分：風(fēng)險(xiǎn)管理》中的R、R1和R2有所區(qū)別，前者反映的是不同子區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)值，后者反映的是建筑單體的風(fēng)險(xiǎn)值。[3]

1.1G1的計(jì)算

氣象指標(biāo)G1的取值主要考慮各子區(qū)域在整個(gè)區(qū)域中的大氣雷電環(huán)境，本指標(biāo)的取值根據(jù)閃電定位數(shù)據(jù)的結(jié)果，首先分別統(tǒng)計(jì)2004—2012年各子區(qū)域的落雷個(gè)數(shù)N，計(jì)算子區(qū)域的雷電密度Ng，其中，Ng=N/(9Ae)，Ae為子區(qū)域的等效截收面積，根據(jù)各子區(qū)域的雷電密度占整個(gè)基地總雷電密度的百分比對(duì)該子區(qū)域氣象指標(biāo)G1進(jìn)行賦值。

1.2G2的計(jì)算

1.2.1環(huán)境因子e1環(huán)境因子主要考慮子區(qū)域的周邊環(huán)境、區(qū)域內(nèi)環(huán)境影響，其計(jì)算公式為e1=k0((Pb+H)/2)，其中，k0為子區(qū)域周邊環(huán)境影響因子，Pb為子區(qū)域內(nèi)建筑密度因子，H為子區(qū)域內(nèi)建筑物高度因子，各個(gè)因子取值標(biāo)準(zhǔn)參考表1～表3。根據(jù)對(duì)各子區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境勘查情況和區(qū)域規(guī)劃設(shè)計(jì)說(shuō)明對(duì)環(huán)境因子中各個(gè)參量進(jìn)行取值并計(jì)算e1。

表1　子區(qū)域周邊環(huán)境影響因子k0取值

表2　子區(qū)域內(nèi)建筑密度因子Pb取值

注：P為各子區(qū)域內(nèi)建筑物規(guī)劃用地面積占所在子區(qū)域總面積的百分比

表3　子區(qū)域內(nèi)建筑高度因子H取值

1.2.2土壤電阻率e2根據(jù)土壤電阻率e2的計(jì)算公式，e2=ρmin/ρ，ρmin為子區(qū)域土壤電阻率最小值，ρ為子區(qū)域的平均土壤電阻率值。

1.2.3地理環(huán)境指標(biāo)G2根據(jù)地理環(huán)境指標(biāo)G2的計(jì)算公式G2=0.5e1+0.5e2，分別計(jì)算各子區(qū)域的G2。

1.3G3的計(jì)算

承載體風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)G3的計(jì)算主要從人員活動(dòng)影響、建筑物類(lèi)型、線路敷設(shè)以及經(jīng)濟(jì)密度情況考慮，G3標(biāo)值分為G3(R1)用于計(jì)算人員傷亡損失承載體風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)和G3(R2) 用于計(jì)算建筑物遭受雷擊損失承載體風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，計(jì)算公式為

G3(R1)=0.4V1+0.3V2+0.3V3，

G3(R2)=0.3V2+0.3V3+0.4V4，

其中，V1為人員活動(dòng)影響因子, V1= 0.1Ph(建筑物內(nèi))+ Ph(建筑物外)，Ph為各子區(qū)域內(nèi)的環(huán)境因子；V2為建筑物類(lèi)型因子；V3為線纜敷設(shè)因子；V4為經(jīng)濟(jì)密度。各個(gè)因子取值標(biāo)準(zhǔn)參考表4～表7。根據(jù)評(píng)估區(qū)域的各子區(qū)域的實(shí)際情況計(jì)算G3。

表4　各子區(qū)域內(nèi)的環(huán)境因子Ph的取值

表5　各子區(qū)域內(nèi)建筑物類(lèi)型因子V2的取值

表6　各子區(qū)域內(nèi)的線纜敷設(shè)因子V3的取值

表7　各子區(qū)域內(nèi)的經(jīng)濟(jì)密度因子V4的取值

1.4K的計(jì)算

1.4.1建筑物的雷電防護(hù)特性K1K1的取值主要考慮建筑物雷電防護(hù)系統(tǒng)的類(lèi)別，取值主要根據(jù)各子區(qū)域的功能與性質(zhì)，統(tǒng)一按第二類(lèi)防雷建筑物考慮確定，取值為0.1。

1.4.2易損建筑物的修正系數(shù)K2K2由各子區(qū)域的人員損失風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)確定，各個(gè)子區(qū)域的K2值可由下式表示為K2=(N1+N2+…+Nn)/n，式中，n為該子區(qū)域內(nèi)所選取的單體雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估建筑物的數(shù)量，Ni(i=1，2，…，n)為單體建筑物雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)賦值，從風(fēng)險(xiǎn)角度考慮本區(qū)域統(tǒng)一按高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)取值，即K2的取值均為2。

1.5R1和R2的計(jì)算

雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值基本計(jì)算公式[4]為

式中，R1.2為子區(qū)域i(i=1,2,3,4,5,6)的風(fēng)險(xiǎn)值，分為R1(人員傷亡損失風(fēng)險(xiǎn))及R2(建筑物遭受雷擊損失風(fēng)險(xiǎn))兩類(lèi)；Qj為第j個(gè)指標(biāo)的作用權(quán)重；Gj為第j個(gè)指標(biāo)的指數(shù)值；考慮項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)多還處于規(guī)劃階段，主要從大氣雷電環(huán)境與土壤情況了解區(qū)域內(nèi)的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，故權(quán)重設(shè)定為Q1為0.4、Q2為0.4、Q3為0.2。分別計(jì)算人員傷亡損失風(fēng)險(xiǎn)R1和建筑物損失風(fēng)險(xiǎn)R2。

1.6R的計(jì)算

根據(jù)公式R總=R1QR1+R2QR2計(jì)算各子區(qū)域的綜合雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)R，考慮人員傷亡損失風(fēng)險(xiǎn)重要性高于建筑物遭受雷擊損失風(fēng)險(xiǎn)，故QR1=0.6，QR2=0.4。

2雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

2.1區(qū)域雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)R1分級(jí)及區(qū)劃

采用五級(jí)分區(qū)法[5]將福建古雷石化基地六個(gè)子區(qū)域劃分為人員傷亡損失極低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)5個(gè)不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域。為使區(qū)劃指標(biāo)有序化，確定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：R1≥0.2為極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，0.15≤R1<0.2為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，0.1≤R1<0.15為中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，0.05≤R1<0.1為低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，0≤R1<0.05為極低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。根據(jù)R1的計(jì)算結(jié)果，可得福建古雷石化基地各個(gè)區(qū)域雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)R1級(jí)別(表8)。由表8可見(jiàn)：大型公共罐區(qū)為人員傷亡損失極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，石化產(chǎn)業(yè)區(qū)為人員傷亡損失高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，預(yù)留發(fā)展區(qū)1、預(yù)留發(fā)展區(qū)2、物流倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)、裝備項(xiàng)目制造區(qū)為人員傷亡損失中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

表8　福建古雷石化基地雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)R1評(píng)估結(jié)果

2.2區(qū)域雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)R2分級(jí)及區(qū)劃

采用五級(jí)分區(qū)法[5]將福建古雷石化基地6個(gè)子區(qū)域劃分為建筑物遭受雷擊損失極低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)5個(gè)不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域。確定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：R2≥0.2為極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，0.15≤R2<0.2為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，0.1≤R2<0.15為中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，0.05≤R2<0.1為低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，0≤R2<0.05為極低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。根據(jù)R2計(jì)算結(jié)果，可得福建古雷石化基地各個(gè)區(qū)域雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)R2級(jí)別(表9)：大型公共罐區(qū)、石化產(chǎn)業(yè)區(qū)為建筑物遭受雷擊損失高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；預(yù)留發(fā)展區(qū)1、預(yù)留發(fā)展區(qū)2、物流倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)、裝備項(xiàng)目制造區(qū)為建筑物遭受雷擊損失中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

表9　福建古雷石化基地雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)R2評(píng)估結(jié)果

2.3區(qū)域雷擊綜合風(fēng)險(xiǎn)R分級(jí)及區(qū)劃

采用五級(jí)分區(qū)法[5]將福建古雷石化基地6個(gè)子區(qū)域雷擊綜合風(fēng)險(xiǎn)劃分為極低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)5個(gè)不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域。確定分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：R≥0.2為極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，0.15≤R<0.2為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，0.1≤R<0.15為中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，0.05≤R<0.1為低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，0≤R<0.05為極低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。根據(jù)R計(jì)算結(jié)果，可得福建古雷石化基地各個(gè)區(qū)域雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)R(表10)：大型公共罐區(qū)為綜合損失極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；石化產(chǎn)業(yè)區(qū)為綜合損失高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；預(yù)留發(fā)展區(qū)1、預(yù)留發(fā)展區(qū)2、物流倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)、裝備項(xiàng)目制造區(qū)為綜合損失中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

表10　福建古雷石化基地雷擊綜合風(fēng)險(xiǎn)R評(píng)估結(jié)果

大型公共罐區(qū)與石化產(chǎn)業(yè)區(qū)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)非常高，人員應(yīng)盡可能避免雷電發(fā)生時(shí)在這一區(qū)域作業(yè)，該區(qū)域建(構(gòu))筑物密集，且價(jià)值高，建筑物損失風(fēng)險(xiǎn)也相對(duì)較大，綜合雷擊損失風(fēng)險(xiǎn)最高，應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)；其他區(qū)域也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，也應(yīng)注意采取合理的防護(hù)措施。

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中圖分類(lèi)號(hào)：P429

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