技术专栏 | 内江市中区雷电灾害风险调查评估与区划

为充分发挥开放型、平台型学术组织的作用，为了增强各专委会之间的相互交流与合作，进一步促进学术交流，由四川省电子学会主办，电磁脉冲与雷电防护技术专业委员会承办的电子版《电磁脉冲与雷电防护》论文选编将陆续推出，以供大家学习参考。同时欢迎各专委会推荐好文，协办参与。欢迎大家多提宝贵意见。

摘要：利用2005 年1 月—2016 年12 月四川省防雷中心闪电定位仪所获取的地闪的经纬度、雷电强度、地闪密度资料，结合内江市市中区的人口密度、居住环境，选取致灾因子、生命易损指标、承灾能力，对内江市市中区雷电灾害活动的时空分布特征以及雷击风险区划进行研究。

关键词：雷电灾害; 易损性; 风险区划

雷电灾害是自远古以来一直发生在自然界的气象灾害，是联合国公布的10 种最严重的自然灾害之一，也是目前中国十大自然灾害之一。全球每年因雷击导致的火灾、爆炸等事故频繁发生，特别是进入信息时代以来，雷电灾害逐年增加。

雷电已经对人民生命财产安全和社会发展构成了严重威胁，因此，雷电灾害的防御工作得到各地政府部门、国内外学者的高度重视。国内许多学者对我国雷电灾害及相关因素进行分析，结果表明，雷灾事故数、雷灾人员伤亡数与我国不同地区的致灾因子( 闪电活动) 、承灾体呈正相关，相同的孕灾环境下造成雷电伤害人员的方式特征不同，雷击死亡人数在农田最多，而受伤人数在建构筑物内最多。有学者对广东省、黑龙江省、北京市等地雷电风险区划进行研究，提出雷电灾害的潜在易损性和现实易损性概念，反映近年来该地区雷电活动的基本规律。以上研究都是集中在大范围环境中进行研究，精细化局地雷电灾害区划研究较少。笔者以内江市市中区闪电定位监测资料为基础，对内江市市中区雷电活动规律、雷电灾害风险区划进行了研究，以期为内江市市中区防雷减灾工作提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料来源气象资料为2007年1 月—2016 年10 月四川省ADTD 型闪电定位仪所获取的地闪的经纬度、雷电强度、地闪密度资料; 地理信息数据为内江

市市中区数字地图提供的行政区划及国土面积, 历史灾情数据来自2008 年6 月—2016 年12 月内江市气象局雷灾调查、鉴定、评估和统计上报的雷灾记录。

1.2 统计方法雷电灾害风险评估和风险区划时要用到多类指标进行加权综合，为了消除各指标的量纲差异，对每一个指标值进行归一化处理，各个指标归一化计算公式为:

X'= x /Xmax (1)

式中，X'与x 相应为指标的量化值序列和原始值序列; Xmax为指标序列的最大值。

2 雷灾易损性评价指标及风险区划

2.1 指标确定借鉴承灾体脆弱性评价指标的量化方法，结合灾害案例分析和雷电灾害的实际情况选择确定指标。该研究采用致灾因子(D) 、生命易损指标(F) 、承灾能力(P) 3 个指标来分析内江市市中区的雷灾易损性。

2.1.1 致灾因子( D) 。在省级或地区级的雷电灾害易损性分析及风险区划中，致灾因子都沿用雷击密度来进行分析评价的。雷击密度越大，说明雷电灾害的孕灾环境复杂，致灾因子活跃，承灾体易损性大。雷暴日虽然能反映雷电在时间尺度上的活动特征，但不能反映县级区域内雷电在空间尺度上活动特征。通过对地闪监测数据资料的分析发现，地闪密度与雷暴日的相关性比较好。因此，该研究利用2005—2016 年地闪监测数据作为致灾因子。

致灾因子危险性主要考虑雷电强度和地闪密度两方面的因素，雷电强度越大，地闪密度越高，雷击的风险越大。地闪密度就是单位面积上的地闪次数，地闪强度是2005—2016年四川省闪电定位系统中获取的全区20 个乡镇(街道)雷电强度监测数据资料，所有雷电电流强度( 正、负取其绝对值) 样本资料汇总排序参照WMO 推荐的数值，按百分位数分别确定不同[1]等级所对应的电流强度阈值( 表1) ，由此划分出各级电流强度范围。

表1 不同百分位数对应的电流强度阈值

将各个站点的不同等级电流强度归一化后，根据电流强度产生的破坏力，从5 级到1 级依次取权重系数为5/15、4 /15、3 /15、2/15、1/15，加权平均得到各个乡镇雷电强度数值。考虑到因子的稳定性和可靠性，地闪密度和雷电强度权重取2∶ 1。先将其归一化再加权综合，整理之后得到全县各乡镇致灾因子指标数据。

2.1.2 生命易损指标(F) 。计算公式为:

F = LS/S (2)

式中，F 为区域内单位面积受雷电灾害影响的人口数量( 万人/100 km2 ) ，L S为统计年限内区域内常住数量，S 为区域国土面积。F 客观地反映了区域内生命对雷电灾害的敏感性。内江市市中区是一个劳动力输出大区，在外打工的人数有225 393 人，参加本区田间劳动( 野外活动人数) 人数328 461人。从易损性分析得知，受到雷灾危害最严重的应该是参加野外田间劳动的人群，应当受到重点关注。从实际情况考虑，在统计区域总人口时，按野外田间劳动人口数和总人口数2∶ 1权重合并统计。再按公式( 3) 计算，最后将其归一化处理得到全区各乡镇生命易损指标数据F。

2.1.3 承灾能力(P) 。计算公式为: P = 1 － MS/M ( 4)

式中，P 为区域内老旧建筑物占建筑物总量的比重，MS为2004 年后建筑物的数量，M 为建筑物的总量。P 客观地反映了区域内承受雷电灾害的能力。由公式( 4) 计算，经归一化处理得到全区各乡镇承灾能力指标数据P。

2.2 区域划分、易损性评价指标内江市市中区现有20 个乡镇，为使研究成果应用于指导防灾减灾实践，应保持行政区的完整性，故以乡镇(街道)为分析单元进行易损性对比分析。根据上述各评价指标的定义，计算出各乡镇雷灾易损性指标，结果见表2。

表2 内江市市中区各乡镇雷灾易损性指标

雷电灾害易损性主要体现了该区域未来因雷电造成的可能损失量的高低，本课题对区域综合易损度采用极高1.0、高0.8、中0.5、低0.2、极低0.0五个等级来描述。分级方法采用气象统计分析中的分级统计方法。其核心思想是：首先将20个街道、乡（镇）的某个指标值从小到大按顺序排列，并按第一组到第八组2个记录，第九组4个记录的方法分为9组数据。第n（n=1，2，3……8）组中的最大值和第n+1（n=1，2，3……8）组的最小值的平均值作为第n（n=1，2，3……8）级的最大值和第n+1（n=1，2，3……8）级的最小值。市中区5个雷电灾害易损性指标分级标准如表3所示。

表3雷电灾易损性风险综合评估指标等级

将表3雷电灾害易损性风险评估指标按照表2的登记标准进行划分，即各易损指标的损失估计值（绝对值）统计换算为该类型指标的等级值（相对值）来划分雷电灾害易损等级。然后通过累加各个区域雷电灾害易损指标等级值，取平均值得到各个区域雷电灾害易损性综合评估结果（表3）。从表3中的综合易损度以及各指标值的大小，可以分析市中区各乡镇街道雷电灾害易损性风险情况，为市中区各区域减少雷电灾害，防御雷电灾害规划提供较客观的科学依据。

表4市中区各区域雷电灾害易损性综合评估结果

3、市中区雷电灾害易损性风险区划

根据表3中的雷电灾害综合易损度的评估结果，采用5级分区法将市中区各乡镇街道划分为极低易损区、低易损区、中易损区、高易损区、极高易损区5各不同的区域。计算的各区域雷电灾害综合易损度等级值分别为：极低易损区（<0.35）、低易损区（0.36～0.46）、中易损区（0.47～0.53）、高易损区（0.54～0.69）、极高易损区（>0.69）。区划结果为表4。

表4 市中区雷电灾害综合易损性风险区划表

由此可以得出：凌家镇、朝阳镇、永安镇、全安镇、龙门镇、伏龙乡属于极低易损区；靖民镇、四合乡、龚家乡属于低易损区；凤鸣乡属于中易损区；城东街道、城南街道、城西街道、壕子口街道、玉溪街道、牌楼街道、白马镇、史家 镇、乐贤镇、交通乡属于高易损区。

运用arcgis软件对市中区雷电灾害风险区划进行色块划分，如图所示：

4、参考文献

[1] 李秀东.全国雷电灾害统计分析[J].沙漠与绿洲气象,2011.8 (5):1-3.

[2] 程丽丹,张永刚等. 河南省雷电灾害易损性分析及风险区划[J].气象与环境科学,2011,34(3):50-54.

[3] 卜俊伟.基于闪电定位资料的四川省雷电风险区划分析[J].高原山地气象研究,2014.34 (2):87-90.

[4] 中国气象局监测网络司.地面气象电码手册[M].北京:气象出版社,1999:86-88.

[5]《雷电防护第2 部分：风险管理》（GB/T 21714.2-2016 ，IEC 62305-2:2010）

本文作者：李伟

四川安信大成防雷检测有限公司（四川省电子学会电磁脉冲与雷电防护技术专业委员会副主任委员单位）

全文刊登在《中国高新科技》2018.18

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原标题：《技术专栏 | 内江市中区雷电灾害风险调查评估与区划》