丁 旻,朱曦嶸,陳 宇
(1.貴州省貴陽市防雷減災(zāi)中心,貴州 貴陽 550002;2.貴州省赤水市氣象局,貴州 赤水 564700;3.貴州省冊亨縣氣象局,貴州 冊亨 552200)
準確、定量化地評價雷電災(zāi)害造成的綜合損失是一個十分復(fù)雜的問題,國內(nèi)尚未有較成熟的利用雷電災(zāi)害災(zāi)度對雷電災(zāi)害程度進行綜合評價的方法。目前,貴州省雷電災(zāi)害災(zāi)情評價也僅處于簡單統(tǒng)計實物經(jīng)濟損失和人員傷亡的統(tǒng)計報告初級階段。因此,建立一套科學(xué)的雷電災(zāi)害災(zāi)度評價方法,有利于實現(xiàn)防雷減災(zāi)和救災(zāi)決策科學(xué)化。
層次分析法(Analytic Hierarchy Process簡稱AHP)是將與決策總是有關(guān)的元素分解成目標、準則、方案等層次,在此基礎(chǔ)之上進行定性和定量分析的決策方法[1],基本流程圖見圖1。該方法是美國運籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)教授薩蒂于20世紀70年代初,在為美國國防部研究“根據(jù)各個工業(yè)部門對國家福利的貢獻大小而進行電力分配”課題時,應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論和多目標綜合評價方法,提出的一種層次權(quán)重決策分析方法[2]?!盀?zāi)度”表示自然災(zāi)害損失大?。?],“雷災(zāi)災(zāi)度”即雷電災(zāi)害造成損失大小的量化。
本文將AHP法引入對貴州省雷災(zāi)災(zāi)度分析中,應(yīng)用yaahp軟件,建立貴州省雷災(zāi)災(zāi)度層次模型和災(zāi)度方程。
依據(jù)貴州省的具體情況,結(jié)合2000—2011年雷電災(zāi)害資料[4],建立貴州省雷災(zāi)災(zāi)情層次模型(圖2)。
圖1 層次分析法流程圖
圖2 貴州省雷災(zāi)災(zāi)情層次模型
由貴州省雷災(zāi)災(zāi)情層次模型(圖2),構(gòu)建4個判斷矩陣(見表1~表4)[5]。采用1-9標度法,根據(jù)A、B、C層中各指標的相對重要性,然后用數(shù)值表示,建立貴州省雷災(zāi)災(zāi)情影響因子的判定矩陣;并利用方根法計算各因素的權(quán)重,用Wi表示;判斷矩陣的最大特征值,用λmax表示;并對判斷矩陣進行一致性檢驗,CR為一致性比值,當(dāng)CR=CI/RI<0.1時,確認判斷矩陣一致性成立。隨機一致性指標RI的取值見表5。表1~表4中的CR值均<0.1,說明建立的4個判斷矩陣有較好的一致性[6]。
表1 貴州省雷災(zāi)災(zāi)情評價(A)矩陣特征及一致性檢驗結(jié)果
表2 人員傷亡(B1)矩陣特征及一致性檢驗結(jié)果
表3 經(jīng)濟損失(B2)矩陣特征及一致性檢驗結(jié)果
表4 損失類型(B3)矩陣特征及一致性檢驗結(jié)果
表5 隨機一致性指標RI
表6 各指標在總評價中的權(quán)重
計算出各層次判斷矩陣中的中間層和最底層排序后,需要對各指標相對于總指標的權(quán)重進行排序,即計算最低層所有指標對于最高層的相對重要性。計算所得權(quán)重表示各指標在貴州省雷災(zāi)災(zāi)情評價過程中的相對重要性(表6)。
通過貴州省雷災(zāi)災(zāi)度的層次分析,得出了各評價指標的權(quán)重值,根據(jù)權(quán)重值建立雷災(zāi)災(zāi)度公式如下:
式(1)中G1為人員傷亡災(zāi)度,H亡為死亡人數(shù),H重為重傷人數(shù),H輕為輕傷人數(shù)。
式(2)中G2為經(jīng)濟損失災(zāi)度,E直為直接經(jīng)濟損失,E間為間接經(jīng)濟損失,E無為無明顯經(jīng)濟損失。
式(3)中G3為損失類型災(zāi)度,D火為火災(zāi)或爆炸,D建為建構(gòu)筑物受損,D電為供電設(shè)備故障,D化為石化行業(yè)受損,D辦為辦公設(shè)備受損,D家為家用電器受損,D其它為其它。
式(4)中,G為雷災(zāi)災(zāi)度。由于一次雷災(zāi)事故中的人員傷亡數(shù)量、損失類型與經(jīng)濟損失數(shù)量通常會相差很大,為使各個指標對災(zāi)度值的貢獻保持在同一級別,對式(4)中的人員傷亡量、損失類型值擴大5倍、10倍。
雷災(zāi)災(zāi)度G能夠定量的確定每次雷電災(zāi)害的相對損失程度,存在同類可比性的優(yōu)點。以貴州省1 542次雷災(zāi)資料作為樣本,觀察和分析每次雷災(zāi)記錄后,計算每一次雷災(zāi)的G值;然后采用等差分級法,確定各雷災(zāi)損失等級的取值范圍(表7)。劃分時還需遵循以下原則:要認清雷電災(zāi)害的自身特點,結(jié)合實際情況,使各級劃分基本能符合自然事物的一般分布規(guī)律。
表7 雷災(zāi)損失等級劃分
①2011年7月7日0時40分,貴州某電化有限公司遭雷擊,燒毀1臺3.5萬伏直流變壓器、1臺冷卻器、4組短網(wǎng)、1個380V配電柜,直接經(jīng)濟損失共計100萬元。
本例有經(jīng)濟損失指標和供電設(shè)備故障損失類型,代入式(4),得 G=5.28,屬于特重雷災(zāi)。
②2011年6月9日晚,獨山縣上司鎮(zhèn)上司村堯眉組楊某、袁某夫婦2人及10只羊在羊棚內(nèi)遭雷擊死亡。
本例有人員傷亡指標和其它損失類型,代入式(4),得 G=6.57,屬于特重雷災(zāi)。
③2009年6月21日,貴陽市碧?;▓@“松景閣”小區(qū)居民家遭雷擊,損壞電腦5臺、彩電1臺、電視機頂盒1個、太陽能熱水器1臺、門面房的電子卷簾門3間和單元電子門電腦板3個。
本例只有經(jīng)濟損失、辦公和家用電器損失類型,代入式(4),得 G=1.99,屬于一般雷災(zāi)。
④2008年8月25日晚,武警一支隊加油站遭受雷擊,造成該加油站辦公樓局部墻體受損,電話線斷開,液壓儀損壞,共計3臺加油機主板及顯示屏損壞,直接經(jīng)濟損失約6.5萬元。
本例只有經(jīng)濟損失、石化行業(yè)受損損失類型,代入式(4),得 G=2.45,屬于較重雷災(zāi)。
從以上案例所示,評價結(jié)果是合理的,符合雷電災(zāi)害的不同損失程度的判定。對不完整的雷災(zāi)記錄進行雷災(zāi)災(zāi)度評價時,其評價結(jié)果不可避免的與實際情況存在一定的差異,但其結(jié)果還是比人為雷災(zāi)記錄的統(tǒng)計更真實、可靠。
本文對雷災(zāi)這種非定量事件做出定量分析,應(yīng)用層次分析法構(gòu)建貴州省雷災(zāi)災(zāi)情層次模型,確定各層次中的各指標權(quán)重系數(shù),并綜合考慮各種因素并結(jié)合雷災(zāi)自身的特點,最終得到了一個簡單實用的用于衡量雷災(zāi)損失程度的公式:G=7.504 G1+0.078 2 G 2+1.713 G 3。該公式是在全面分析貴州省雷電災(zāi)害資料、考慮本省現(xiàn)有的經(jīng)濟發(fā)展狀況的基礎(chǔ)上得到的,基本能夠適用于貴州省的雷電災(zāi)害分析和度量。
[1]董文永.最優(yōu)化技術(shù)與數(shù)學(xué)建模[M].北京:清華大學(xué)出版社,2010.
[2]黃民生,黃呈橙.洪災(zāi)風(fēng)險評價等級模型探討[J].災(zāi)害學(xué),2007,22(1):1-5.
[3]馬宗晉,高慶華,張業(yè)成,等.地質(zhì)災(zāi)害對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展影響指標體系與評價方法的初步探索[J].自然災(zāi)害學(xué)報,1999,8(2):8-12.
[4]中國氣象局雷電防護管理辦公室.全國雷電災(zāi)害典型實例匯編年[G].北京:中國氣象局,2000-2011.
[5]殷嫻,尹麗云,許迎杰,等.云南省雷災(zāi)特征分析及災(zāi)情評價[J].氣象科技,2013,41(1):184-190.
[6]鐵永波,唐川,周春花.基于信息熵理論的泥石流溝谷危險度評價[J].災(zāi)害學(xué),2005,20(4):43-46.