彭啟洋，熊長錚

（云南省雷電中心，云南昆明650034）

低緯高原鄉(xiāng)村雷電災(zāi)害發(fā)生規(guī)律及特征分析*

彭啟洋，熊長錚

（云南省雷電中心，云南昆明650034）

對2000-2009年云南低緯高原雷電災(zāi)害事例的資料進行統(tǒng)計、歸納和分類整理，對數(shù)據(jù)進行多種統(tǒng)計分析，得出鄉(xiāng)村雷電災(zāi)害規(guī)律、特點和發(fā)展趨勢；設(shè)計了雷擊人員傷害頻數(shù)P和人員傷亡密度L兩個指標(biāo)，對云南各地鄉(xiāng)村人員傷亡受災(zāi)程度進行綜合評價，并研究與雷暴頻繁程度和人口密度的相關(guān)性；運用雷電危害機理對低緯高原鄉(xiāng)村雷電災(zāi)害規(guī)律和特征進行分析，為鄉(xiāng)村防雷提供科學(xué)客觀的參考依據(jù)。

低緯高原；鄉(xiāng)村防雷；雷電災(zāi)害；規(guī)律特征；云南

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，由雷電引發(fā)的災(zāi)害也在不斷增加。我國是全球雷電災(zāi)害的多發(fā)區(qū)之一，每年因雷電造成大約有3 000～4 000人傷亡，直接經(jīng)濟損失達2億多元，間接經(jīng)濟損失約10億元，無論從造成的傷亡人數(shù)，還是從所造成的財產(chǎn)損失來看，雷電災(zāi)害都已成為我國的主要自然災(zāi)害之一［1］。雷電災(zāi)害的發(fā)生是一種概率事件，可以用概率統(tǒng)計的方法對這些雷災(zāi)事件進行科學(xué)量化統(tǒng)計、歸納和分析，找出特點和規(guī)律，有助于防雷減災(zāi)工作的開展。

以云南為代表的低緯高原，氣候類型豐富多樣，地形地貌復(fù)雜。整個云南西北高、東南低，有94%的面積是高原、山地，僅有6%是寬谷和盆地［2］。云南境內(nèi)雷電活動的時空分布不均，呈現(xiàn)南多北少，年平均雷暴日數(shù)由北部的22 d向南部遞增，最高達138 d，是全國的重雷區(qū)之一。由于印度西南季風(fēng)和東亞季風(fēng)在這里交匯，低緯高原的山地地形存在的有利于局地強對流性天氣的產(chǎn)生和發(fā)展等因素，使得雷暴的發(fā)生具有季節(jié)性、突發(fā)性和多發(fā)性等特征［3-6］，雷電災(zāi)害發(fā)生率較高，每年有記錄統(tǒng)計的雷電災(zāi)害實例就有數(shù)百起，研究有一定的代表性。鄉(xiāng)村雷電災(zāi)害以及由此造成的人員傷亡占了很大比例。本文著重研究鄉(xiāng)村雷電人員傷亡的規(guī)律和特點，為鄉(xiāng)村雷電防御提供參考，有針對性的采取科學(xué)合理的對策和技術(shù)措施，減輕雷電災(zāi)害的影響。

1 研究方法

鄉(xiāng)村雷電危害的結(jié)果是財產(chǎn)損失和人員傷亡，尤以人員傷亡為重。本文主要研究的事件樣本來源是中國氣象局雷電防護管理辦公室編輯的2000 -2009年《全國雷電災(zāi)害匯編》［7］，從資料中記錄的云南雷電災(zāi)害實例中提取相關(guān)信息進行歸納整理，然后采用以下方法進行分析。

（1）分別統(tǒng)計云南全省雷電災(zāi)害總數(shù)、鄉(xiāng)村雷電災(zāi)害數(shù)和鄉(xiāng)村雷擊人員傷亡災(zāi)害數(shù)，雷擊傷亡人員總數(shù)和鄉(xiāng)村雷擊傷亡人員數(shù)，進行比較分析。

參照國家統(tǒng)計局《關(guān)于統(tǒng)計上劃分城鄉(xiāng)的暫行規(guī)定》［8］，我國的地域劃分為城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村。本文所指的雷災(zāi)按照地域和從業(yè)性質(zhì)也劃分為城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村，鄉(xiāng)村雷電災(zāi)害是指城鎮(zhèn)以外的其他區(qū)域或者從事農(nóng)、林、漁生產(chǎn)的人員發(fā)生的雷電災(zāi)害，但不包括鄉(xiāng)政府、工礦區(qū)、旅游景點等特殊區(qū)域。

（2）由雷擊人身傷亡發(fā)生時人所處的環(huán)境和情形歸納出7種：樹下；田間地頭、空曠地帶；水邊、水上；房、廊、亭內(nèi)；臨時、簡易棚屋；駕乘無屏蔽車；其他地點、原因。

房、廊、亭，包括門洞、屋檐，在鄉(xiāng)村是常見的建筑，人員處于這些地點內(nèi)，都是有一定屏蔽的，歸納為一類；“駕乘無屏蔽車”指的是駕乘自行車和三輪車、馬車、牛車、摩托車和拖拉機等沒有任何遮蓋的車輛；“其他地點、原因”指未說明地點和原因的雷擊傷亡事件。事例記錄中不充分，言語不詳，如某月某日，某縣某鄉(xiāng)某某村遭雷擊，造成幾人傷亡，列入這一類。有的雷災(zāi)事例敘述不明確，需要分析判斷來確定情況。例如“05年4月22日凌晨1點左右，某縣某鄉(xiāng)某山村遭雷擊，造成1人死亡、4人重傷、3人輕傷”。凌晨1點的邊遠山村，一般在室內(nèi)熟睡，故可以確定為室內(nèi)遭雷擊。

表1 2000-2009年云南雷災(zāi)統(tǒng)計表

（3）評價和分析各州市鄉(xiāng)村雷擊人身傷亡災(zāi)害程度。各州市地域面積和人口數(shù)量都有很大差別，用雷擊人身傷害次數(shù)和傷亡人數(shù)兩個絕對值分別進行評價是不準(zhǔn)確的，為此參照雷電災(zāi)害易損性評估方法［9-12］，設(shè)計了適用于低緯高原的雷擊人身傷害頻數(shù)P和人員傷亡密度L兩個指標(biāo)，P及L指標(biāo)計算公式如下：

式中：P表示一定區(qū)域內(nèi)雷擊造成的人身傷害年平均發(fā)生率；N為統(tǒng)計區(qū)域內(nèi)雷擊人身傷害次數(shù)；a為統(tǒng)計周期，取10年。

式中：L表示在一定統(tǒng)計周期、區(qū)域內(nèi)，單位面積上受到雷擊傷害的人員數(shù)量，人／100km2；Ls為統(tǒng)計區(qū)域內(nèi)受到雷擊傷害的人員數(shù)量；S為區(qū)域面積，km2。

L的統(tǒng)計周期為10年，計算出各州市鄉(xiāng)村雷擊人身傷害頻數(shù)和人員傷亡密度這兩個指標(biāo)，轉(zhuǎn)化為無量綱的相對值，合并計算成綜合指數(shù)進行比較分析。

2 鄉(xiāng)村雷電災(zāi)害統(tǒng)計分析

2.1 2000-2009年云南省雷擊災(zāi)害統(tǒng)計分析

雷電災(zāi)害數(shù)量統(tǒng)計如表1所示，2000-2009年云南全省年平均雷災(zāi)總數(shù)約為250起，鄉(xiāng)村年平均雷災(zāi)約100起左右，占比40%，2005年占比為35%，之后逐步上升到50%左右，城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村的雷電災(zāi)害數(shù)量約各占50%。鄉(xiāng)村雷擊人員傷亡災(zāi)害數(shù)年平均50多起，約占鄉(xiāng)村雷災(zāi)的50%。平均每兩起鄉(xiāng)村雷電災(zāi)害中，就有一起造成人員傷亡。

對雷電災(zāi)害逐年分布趨勢進行分析（圖1），鄉(xiāng)村雷電災(zāi)害數(shù)和鄉(xiāng)村雷擊人員傷亡災(zāi)害數(shù)在走勢上基本一致，呈現(xiàn)逐年上升趨勢，鄉(xiāng)村雷電災(zāi)害數(shù)量上升趨勢比較明顯。城鎮(zhèn)雷電災(zāi)害數(shù)量2002年后呈下降趨勢，2006年以后城鎮(zhèn)雷電災(zāi)害數(shù)低于鄉(xiāng)村雷電災(zāi)害數(shù)。

圖1 雷電災(zāi)害數(shù)量趨勢圖

對雷擊傷亡人數(shù)的逐年分布趨勢進行分析（圖2），全省雷擊傷亡總?cè)藬?shù)呈下降趨勢，而鄉(xiāng)村雷擊傷亡人數(shù)呈上升趨勢，從2002年起兩條曲線基本重合在一起，這說明雷擊傷亡基本發(fā)生在鄉(xiāng)村。云南省每年雷擊造成人員傷亡平均130人左右，鄉(xiāng)村110人左右。

圖2 雷擊人員傷亡趨勢圖

2.2 鄉(xiāng)村各類環(huán)境和情形下雷擊人身傷亡歸納統(tǒng)計分析

雷擊人員傷亡災(zāi)害分布見表2。

排除“其他地點、原因”這項，人身傷亡災(zāi)害次數(shù)和不同環(huán)境傷亡人數(shù)的分布一致，雷擊造成鄉(xiāng)村人員傷亡程度最為嚴(yán)重的區(qū)域是“田間地頭、空曠地帶”，“房、廊、亭內(nèi)”及 “樹下”次之（圖3、圖4）。

表2 2000-2009年云南省鄉(xiāng)村雷擊人員傷亡各地點情形分布統(tǒng)計表

圖3 雷擊人員傷害次數(shù)比例

圖4 雷擊人員傷亡人數(shù)比例

表3 云南省鄉(xiāng)村雷擊人員傷亡指標(biāo)值

房、廊、亭內(nèi)災(zāi)害次數(shù)占15%，而傷亡人數(shù)比例卻達到22%，說明在這些地點發(fā)生的雷災(zāi)造成多人傷亡甚至群死群傷數(shù)量較多；田間地頭、空曠地帶災(zāi)害次數(shù)比例達到34%，而傷亡人數(shù)比例只占27%，說明在這些地方雷擊造成人員身亡比較分散。

圖5顯示的是不同環(huán)境或情形下雷擊造成人員受傷和死亡的比例。田間地頭、空曠地帶和樹下遭雷擊死亡率較高，接近60%，駕乘無屏蔽車時雷擊死亡率最高，達到66%；在臨時、簡易棚屋內(nèi)雷擊死亡率50%；房、廊、亭內(nèi)和水邊、水上雷擊死亡率相對較低，在20%左右。鄉(xiāng)村雷擊人員傷害平均死亡率在40%左右。

圖5 雷擊人員死亡和受傷人數(shù)比例

2.3 云南鄉(xiāng)村雷擊人員傷亡災(zāi)害程度和地域分布計算分析

分別統(tǒng)計各州市的鄉(xiāng)村雷擊人員傷害次數(shù)、傷亡人數(shù)、區(qū)域面積。昆明為云南的大型城市，城區(qū)面積相對較大，為相對準(zhǔn)確起見，計算時需減去主城區(qū)的面積，其他州市城鎮(zhèn)面積所占比例非常小，可以不做劃分。雷擊人員傷害頻數(shù)P和人員傷亡密度L兩個指標(biāo)值計算結(jié)果見表3，紅河州的人員傷害頻數(shù)和傷亡密度都要遠遠大于其他州市。其它州市的數(shù)值按最大值分別劃分高、中、低和極低四個等級的界定值（表4），按表4界定取等級值，得到表5，依據(jù)表5計算的鄉(xiāng)村雷擊人員傷亡綜合指數(shù)，將鄉(xiāng)村雷擊人員傷亡災(zāi)害程度由高到低劃分為五級：2為極高程度、1.6為高程度、1.4～1.2為中等程度、1～0.6為低程度、0.6以下為極低程度，結(jié)果見表6，基本符合正態(tài)分布的特點。

表4 指標(biāo)等級界定值劃分

表5 云南省鄉(xiāng)村雷擊人員傷亡等級指數(shù)值

表6 鄉(xiāng)村雷擊人員傷亡災(zāi)害程度區(qū)劃

作為中國三大雷暴中心之一的西雙版納［6］，其災(zāi)害程度并不是最高，僅為中等；滇東北方向的昭通市雷暴頻繁程度相對很低，而災(zāi)害程度卻達到了高等程度。有分析表明雷暴中心往往并不是雷災(zāi)中心，它與人口密度和經(jīng)濟特征有密切關(guān)系［9，11］。分析鄉(xiāng)村雷電人員傷亡災(zāi)害與人口密度、雷暴頻繁程度的關(guān)系，用區(qū)域的鄉(xiāng)村人口密度和年平均雷暴日（Td）來描述更為準(zhǔn)確。鄉(xiāng)村人口密度是一個動態(tài)值，除非有較大規(guī)模的遷徙活動，一般在一定時期和區(qū)域內(nèi)，各地相對比例和變化率不大，相對穩(wěn)定，可以用來做比較分析。州市區(qū)域內(nèi)各地的雷暴頻繁程度不同，僅用Td值來代表就不太準(zhǔn)確，一般用分布圖來描述。

將各州市鄉(xiāng)村人員傷亡綜合指數(shù)值、鄉(xiāng)村人口密度（來源：云南各州市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報）標(biāo)注到云南年平均雷暴日（Td）分布圖上［5］，就可以直觀地分析評價（圖6）。紅河州是鄉(xiāng)村人員傷亡程度最嚴(yán)重的地方，而其Td平均值80～90 d，并不是Td值最大的區(qū)域；西雙版納州和普洱市Td值最大，鄉(xiāng)村人口密度卻較低，人員傷亡程度僅為中等；滇西北的昭通市Td平均值30～40 d，基本上是云南最低的區(qū)域，而鄉(xiāng)村人口密度很高，人員傷亡程度達到了高等程度，同樣人員傷亡屬于高等程度的保山市和玉溪市，鄉(xiāng)村人口密度也比較高。怒江州、迪慶州鄉(xiāng)村人口密度和Td值都很低，人身傷亡程度為極低?？梢钥闯鲟l(xiāng)村雷擊人員傷亡程度與當(dāng)?shù)氐睦妆╊l繁程度和鄉(xiāng)村的人口密度有很大相關(guān)性。

2.4 云南鄉(xiāng)村雷擊造成的財產(chǎn)損失情況歸納分類

統(tǒng)計了2000-2009年鄉(xiāng)村財產(chǎn)損失，歸納為以下幾大類。

圖6 云南農(nóng)村雷擊人員傷害程度、人口密度及年平均雷暴日TD分布

（1）家用電器類，3 671臺（套），主要是價值較高的電視機、影碟機、衛(wèi)星接收機、音響和少量的計算機等，電話機和電燈等因價值較低，沒有統(tǒng)計。

（2）牲畜類，553頭（只），主要是牛、馬、豬、羊等大牲畜。

（3）村用變壓器，143臺，統(tǒng)計的是鄉(xiāng)村配電變壓器。

（4）房屋類，155間（座），統(tǒng)計的是因雷擊造成損毀或較大破壞的鄉(xiāng)村民居。

（5）其他類，主要是山林火災(zāi)4起、電表20只、農(nóng)機2臺、雞鴨996只。

3 小結(jié)與討論

（1）從前面的分析可以看出云南鄉(xiāng)村雷災(zāi)比較嚴(yán)重，總體呈上升趨勢，鄉(xiāng)村雷電災(zāi)害防御是個薄弱環(huán)節(jié)。與城鎮(zhèn)雷災(zāi)相比較，鄉(xiāng)村雷災(zāi)的特點主要表現(xiàn)在雷擊人員傷亡比較嚴(yán)重，財產(chǎn)損失種類、數(shù)量和經(jīng)濟價值規(guī)模雖然不大，但對于脆弱的農(nóng)村家庭經(jīng)濟體來說，相對比較重。

（2）最容易發(fā)生雷擊人員傷亡的是田間地頭、空曠地帶等沒有遮蔽的地方，樹下避雨也易發(fā)生雷擊人身傷亡事故，這些區(qū)域造成雷電災(zāi)害的死亡率較高，有幾個方面的因素。

①云南是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大省，森林覆蓋率較高，農(nóng)民主要的生產(chǎn)方式就是田地種植、坡地山林放牧牛羊，在野外時間長，離家較遠，當(dāng)雷暴突然來臨時，沒有地方及時躲避或者躲避不得法，容易遭受雷害。

②人處于不同環(huán)境，雷電有不同的危害方式，作用在人體上的生理效應(yīng)也不同［13-14］。人在空曠無遮蓋的地點遭到雷擊，一般是直接雷擊或跨步電壓造成傷害，樹下一般遭受的是旁側(cè)閃絡(luò)、接觸過電壓或跨步電壓的危害。直接雷擊和旁側(cè)閃絡(luò)容易擊中人體頭部或肩部，雷電流流經(jīng)大腦或心臟，往往致死或重傷。

③由于傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式比較分散，人們遭到雷擊受傷后，常發(fā)現(xiàn)較晚，沒有得到及時搶救，傷重而亡。

（3）在房、廊、亭內(nèi)等有遮蓋的建筑物躲避雷雨，人員相對較集中，也容易遭雷害，并且容易形成群死群傷，這有兩個主要原因。

①鄉(xiāng)村民居，包括外走廊、門洞、屋檐下和風(fēng)雨亭之類，多為土木、磚木或磚混結(jié)構(gòu)，一般沒有防雷設(shè)施，或防雷設(shè)施不完善，當(dāng)雷電擊中這些建（構(gòu)）筑物時，雷電流沿著墻、柱等外表面放電，人靠近時，容易被旁側(cè)閃絡(luò)擊中，同時雷電流沿著地面流散對站在地面的人造成跨步電壓傷害。

②一般在鄉(xiāng)村配電網(wǎng)中，變壓器露天安裝，線路采用單電源輻射接線和架空敷設(shè)［15］。一是相當(dāng)于增大了放電面積，加大直接雷擊的概率，二是容易形成雷電感應(yīng)過電壓波侵入室內(nèi)破壞絕緣，損壞電器，并對靠近的人體和物體放電，形成二次雷害。特別是10 kV線路和變壓器遭雷擊時，形成中心點，雷電波或10 kV高壓電沿線路進入室內(nèi)，往往造成大面積雷災(zāi)。

（4）臨時、簡易的棚屋，一般不易遭到直接雷擊，但受建蓋地點影響，如樹下、水邊或者接入電源線，也會引發(fā)雷擊。雷雨來臨時，駕乘無屏蔽的車輛很危險，一是人的位置相對較高，二是車輛上的金屬物體容易引雷。

（5）鄉(xiāng)村雷災(zāi)中，財產(chǎn)損失中最多的是家用電器，除前述鄉(xiāng)村電網(wǎng)是主要原因外，還有電視天線、衛(wèi)星天線、有線電視線等由外界進入的金屬線路，可能產(chǎn)生的雷電感應(yīng)過電壓造成的損壞。

牛馬羊等牲畜多是在野外放牧?xí)r遭到雷擊，而且死亡率極高。牛馬羊是體積較大的四足動物，雷電對其的危害形式主要是直接雷擊，在樹下、樹林中容易遭到旁側(cè)閃絡(luò)，因跨距大，跨步電壓造成的傷害會更嚴(yán)重。

直接雷擊造成房屋垮塌的事例不多，更多的是雷擊引發(fā)的火災(zāi)燒毀房屋，這與電源線路敷設(shè)、易（可）燃物的放置、建筑物的結(jié)構(gòu)都有關(guān)系。

（6）鄉(xiāng)村雷擊人身傷亡災(zāi)害程度與當(dāng)?shù)氐睦妆╊l繁程度、鄉(xiāng)村人口密度相關(guān)。隨著鄉(xiāng)村城鎮(zhèn)化的發(fā)展，農(nóng)民的生產(chǎn)生活方式改變，可以減輕雷擊人員傷亡災(zāi)害程度。

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Occurrence Regularity and Analysis of Lightning Disasters in Rural Area of Low-Latitude Plateau

Peng Qiyang and Xiong Changzheng
（Research and Defense Center of Thunder-and-Lighting in Yunnan，Kunming 650034，China）

Based on the lightning disasters during 2000～2009 in Yunnan，according to statistics，induction and classification，for data Statistical Analysis，the result shows the law，characteristics and development trend of lightning disasters in rural areas.The index P of life vulnerability frequency and the index L of life vulnerability density were used for comprehensive evaluation of the degree of personal injuries and deaths in different rural areas，correlation with thunderstorms frequently，and population density.Combined with lightning theory analysis on the characteristics and law of lightning disaster will provide some objective references to the development of lightning protection in rural areas.

low-latitude plateau；lightning protection of rural areas；lightning disaster；rules and characteristics；Yunnan

X43；P4

A

1000-811X（2015）04-0096-05

10.3969／j.issn.1000-811X.2015.04.019

彭啟洋，熊長錚.低緯高原鄉(xiāng)村雷電災(zāi)害發(fā)生規(guī)律及特征分析［J］.災(zāi)害學(xué)，2015，30（4）：96-100.［Peng Qiyang and Xiong Changzheng.Occurrence regularity and analysis of lightning disaters in rural area of Low-Latitude Plateau［J］.Journal of Catastrophology，2015，30（4）：96-100.］

2015-04-01

2015-05-22

國家自然科學(xué)基金項目（41265001）；云南省氣象局氣象軟科學(xué)項目（2014M02）

彭啟洋（1970-），男，云南昭通人，碩士，工程師，主要從事防雷社會管理、雷擊風(fēng)險評估、雷電災(zāi)害鑒定、農(nóng)村防雷研究等.E-mail：pqy66＠126.com