龍泉驛區(qū)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查評(píng)估與區(qū)劃

陳可裕　劉剛　尹波

【摘 要】本文以龍泉驛區(qū)為研究對(duì)象，結(jié)合該區(qū)近年的防雷檢測(cè)資料和統(tǒng)計(jì)局關(guān)于GDP、人口、面積等相關(guān)資料，統(tǒng)計(jì)和分析該區(qū)域內(nèi)易燃易爆、超高層建筑、大型公共設(shè)施、人員密集等雷電災(zāi)害較大隱患的場(chǎng)所，通過(guò)計(jì)算得出經(jīng)濟(jì)損失模數(shù)和生命易損模數(shù)，為形成該區(qū)域雷電災(zāi)害隱患手冊(cè)提供基礎(chǔ)信息。對(duì)龍泉驛區(qū)按區(qū)域評(píng)估方法進(jìn)行雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果，對(duì)龍泉驛區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，確定雷電災(zāi)害易發(fā)區(qū)域。運(yùn)用MaInfoProfessional軟件，導(dǎo)入成都市防雷中心提供的閃電定位儀監(jiān)測(cè)到的2013-2015年成都市的雷電數(shù)據(jù)，可查看龍泉驛區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)當(dāng)年發(fā)生的雷電次數(shù)和雷電強(qiáng)度。通過(guò)易損性指標(biāo)采用5級(jí)分區(qū)法劃分出龍泉驛區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)雷電災(zāi)害易損等級(jí)（分為極低易損區(qū)、低易損區(qū)、中易損區(qū)、高易損區(qū)、極高易損區(qū)5各不同的區(qū)域）。該課題研究成果將提升龍泉驛區(qū)雷電災(zāi)害主動(dòng)防護(hù)能力，并可提供相應(yīng)的雷電災(zāi)害隱患防范思路和防護(hù)對(duì)策，為政府防災(zāi)減災(zāi)的決策工作提供必不可少的參考資料，將對(duì)龍泉驛區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和防雷減災(zāi)工作發(fā)揮積極作用。

【關(guān)鍵詞】區(qū)劃 雷擊密度 雷電強(qiáng)度 經(jīng)濟(jì)損失 模數(shù) 生命易損 模數(shù)

我國(guó)平均每年因雷電災(zāi)害直接造成人員傷亡近千人，經(jīng)濟(jì)損失百億元以上。我省是雷電災(zāi)害發(fā)生較為頻繁的省份之一，雷電災(zāi)害的頻繁發(fā)生嚴(yán)重威脅著人民生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)公共安全，越來(lái)越引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。因此，該研究對(duì)于建立龍泉驛區(qū)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，提升雷電災(zāi)害主動(dòng)防護(hù)能力，降低因雷電災(zāi)害帶來(lái)的損失和保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有極其重要的意義。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源和研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

龍泉驛區(qū)雷電資料來(lái)源于成都市防雷中心提供的2013-2015年龍泉驛區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)閃電定位儀的觀測(cè)數(shù)據(jù)；區(qū)域人口密度、區(qū)域單位面積生產(chǎn)總值來(lái)自于龍泉驛區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒（2013-2015）。

1.2 龍泉驛區(qū)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的研究方法和技術(shù)路線(xiàn)

1.2.1 研究方法

我中心在有關(guān)部門(mén)的幫助下收集雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)據(jù)，研究雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)源，參考標(biāo)準(zhǔn)《雷電防護(hù)第2部分：風(fēng)險(xiǎn)管理》（GB/T 21714.2-2008，IEC 62305-2：2010），結(jié)合雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)源和數(shù)據(jù)源統(tǒng)計(jì)分析。利用四川省2013-2015年閃電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和雷電災(zāi)害統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，選取雷擊密度、雷電強(qiáng)度、經(jīng)濟(jì)損失模數(shù)和生命易損模數(shù)作為雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)，計(jì)算出各地區(qū)的雷災(zāi)易損性分析指標(biāo)值，然后確定其分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，獲得各等級(jí)值，確定雷電災(zāi)害易發(fā)區(qū)域，對(duì)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行區(qū)劃；并針對(duì)重點(diǎn)防雷場(chǎng)所，建立雷電災(zāi)害隱患手冊(cè)；同時(shí)結(jié)合區(qū)劃結(jié)果對(duì)環(huán)境背景進(jìn)行分析，得出不同風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的主要影響因素，并提出相應(yīng)的防護(hù)對(duì)策。

1.2.2 技術(shù)路線(xiàn)（如圖1）

2 數(shù)學(xué)模型的建立

通過(guò)以上成都市閃電定位儀和人文經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析，建立雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)因子，參數(shù)定義如下：

（1）雷擊密度M。M=N1/S，雷擊密度是指單位面積內(nèi)所發(fā)生的雷電數(shù)量，單位為次/km2，它是反映雷電次數(shù)的一個(gè)指標(biāo)。雷擊密度越大，說(shuō)明區(qū)域內(nèi)雷電災(zāi)害易損性越大。N1為區(qū)域閃電次數(shù)，S為區(qū)域面積。

（2）雷電強(qiáng)度K。雷電強(qiáng)度K為區(qū)域雷電流大小的平均值，表示該區(qū)域雷電釋放能量的大小，雷電強(qiáng)度越大，造成的損失可能越大。

（3）經(jīng)濟(jì)損失模數(shù)D。D=DS/S，經(jīng)濟(jì)損失模數(shù)D表示區(qū)域發(fā)生雷電災(zāi)害時(shí)單位面積上的經(jīng)濟(jì)損失，單位為億元/km2。該指標(biāo)反映區(qū)域單位面積上的經(jīng)濟(jì)損失。比較客觀反映了區(qū)域的經(jīng)濟(jì)易損情況，也間接反映了區(qū)域防護(hù)雷電災(zāi)害，抵抗雷電災(zāi)害能力和可迅速恢復(fù)能力。

（4）生命易損模數(shù)L。L=LS/S，生命模數(shù)L表示區(qū)域發(fā)生雷電災(zāi)害時(shí)單位面積內(nèi)受危害人口數(shù)量，單位為人/km2，該指標(biāo)客觀反映區(qū)域生命對(duì)災(zāi)害的敏感性，也間接反映區(qū)域防御和抵抗雷電災(zāi)害的能力。

3 雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)易損性綜合評(píng)估

龍泉驛區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道雷電災(zāi)害易損性分析指標(biāo)，如表1所示。

雷電災(zāi)害易損性主要體現(xiàn)了該區(qū)域未來(lái)因雷電造成的可能損失量的高低，本課題對(duì)區(qū)域綜合易損度采用極高1.0、高0.8、中0.5、低0.2、極低0.0五個(gè)等級(jí)來(lái)描述。分級(jí)方法采用氣象統(tǒng)計(jì)分析中的分級(jí)統(tǒng)計(jì)方法。其核心思想是：首先將12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道的某個(gè)指標(biāo)值從小到大按順序排列，并按第一組到第四組2個(gè)記錄，第五組4個(gè)記錄的方法分為5組數(shù)據(jù)。第n（n=1，2，3，4）組中的最大值和第n+1（n=1，2，3，4）組的最小值的平均值作為第n（n=1，2，3，4）級(jí)的最大值和第n+1（n=1，2，3，4）級(jí)的最小值。龍泉驛區(qū)5個(gè)雷電災(zāi)害易損性指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

將表1雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)按照表2的登記標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，即各易損指標(biāo)的損失估計(jì)值（絕對(duì)值）統(tǒng)計(jì)換算為該類(lèi)型指標(biāo)的等級(jí)值（相對(duì)值）來(lái)劃分雷電災(zāi)害易損等級(jí)。然后通過(guò)累加各個(gè)區(qū)域雷電災(zāi)害易損指標(biāo)等級(jí)值，取平均值得到各個(gè)區(qū)域雷電災(zāi)害易損性綜合評(píng)估結(jié)果（表3）。從表3中的綜合易損度以及各指標(biāo)值的大小，可以分析龍泉驛區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)情況，為龍泉驛區(qū)各區(qū)域減少雷電災(zāi)害，防御雷電災(zāi)害規(guī)劃提供較客觀的科學(xué)依據(jù)。綜合評(píng)估結(jié)果如表3所示。

4 龍泉驛區(qū)雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

根據(jù)表3中的雷電災(zāi)害綜合易損度的評(píng)估結(jié)果，采用5級(jí)分區(qū)法將龍泉驛區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道劃分為極低易損區(qū)、低易損區(qū)、中易損區(qū)、高易損區(qū)、極高易損區(qū)5各不同的區(qū)域。計(jì)算的各區(qū)域雷電災(zāi)害綜合易損度等級(jí)值分別為：極低易損區(qū)（0.000～0.375）、低易損區(qū)（0.0375～0.487）、中易損區(qū)（0.488～0.549）、高易損區(qū)（0.550～0.700）、極高易損區(qū)（0.700～1.000）。區(qū)劃結(jié)果為表4。

運(yùn)用arcgis對(duì)龍泉驛區(qū)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃進(jìn)行色塊劃分，風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖如圖2所示。

5 結(jié)論與討論

由上述分析可以得出龍泉驛區(qū)雷電災(zāi)害綜合易損度的評(píng)估結(jié)果：洛帶鎮(zhèn)、洪安鎮(zhèn)屬于極低易損區(qū)；同安街道、黃土鎮(zhèn)屬于低易損區(qū)；柏合鎮(zhèn)、十陵街道屬于中易損區(qū)；萬(wàn)興鄉(xiāng)、西河鎮(zhèn)屬于高易損區(qū)；大面街道、龍泉街道、山泉鎮(zhèn)、茶店鎮(zhèn)屬于極高易損區(qū)。

目前，雷電災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估還沒(méi)有一個(gè)成熟的普遍實(shí)用的理論模型。本論文收集龍泉驛區(qū)3年來(lái)閃電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，充分借鑒成都市防雷中心雷電災(zāi)害方面的研究成果，結(jié)合數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)和地理信息系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，嘗試構(gòu)建龍泉驛區(qū)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估數(shù)學(xué)模型，對(duì)不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)的風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行了評(píng)價(jià)，同時(shí)進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，基本上達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，但是由于資料的精確程度有限性，可支持的理論基礎(chǔ)稀少性，在研究過(guò)程中還存在著一部分問(wèn)題。

首先雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)因子還有待完善，雷電災(zāi)害統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)是較為重要的因子，但由于許多鄉(xiāng)鎮(zhèn)單位和個(gè)人發(fā)生雷擊災(zāi)害事故后不能及時(shí)向當(dāng)?shù)貧庀笾鞴懿块T(mén)報(bào)備，或存在隱報(bào)、瞞報(bào)的現(xiàn)象，因此導(dǎo)致這個(gè)因子不準(zhǔn)確不能使用。

其次是災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃的精確性問(wèn)題。在實(shí)際應(yīng)用中這類(lèi)區(qū)劃所涉及的行政區(qū)域越小越好，如果行政區(qū)劃精確到村，那么區(qū)劃結(jié)果應(yīng)用價(jià)值就會(huì)更高，但本研究行政區(qū)是鄉(xiāng)、鎮(zhèn)。這個(gè)問(wèn)題在比例尺足夠大，地圖信息和閃電資料足夠充分的情況下是可以解決的。

總體上來(lái)說(shuō)，本論文利用MapInfo軟件初步對(duì)龍泉驛區(qū)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)和區(qū)劃，但還存在一些問(wèn)題，我們會(huì)在進(jìn)一步繼續(xù)完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]《雷電防護(hù)第2部分：風(fēng)險(xiǎn)管理》（GB/T 21714.2-2008，IEC 62305-2：2010）.

[2]成都市雷電災(zāi)害隱患調(diào)查研究.