張 琨，卜俊偉，張 亮

(四川省防雷中心，四川 成都 610072)

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成都市雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃分析

張 琨，卜俊偉，張 亮

(四川省防雷中心，四川 成都 610072)

該文通過分析2009—2014年成都市閃電定位儀數(shù)據(jù)和成都市各區(qū)縣人文經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)(人口密度和生產(chǎn)總值)，采用氣象學(xué)分級(jí)統(tǒng)計(jì)分析方法，建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行綜合分析，對(duì)成都市區(qū)縣進(jìn)行雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，分析結(jié)果表明：郫縣、龍泉驛區(qū)、青羊區(qū)和雙流區(qū)雷電災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)較大，這些區(qū)域的重點(diǎn)建筑物及其附屬設(shè)施(易燃易爆場(chǎng)所、危化品場(chǎng)所、大型公共設(shè)施及人口密集區(qū)、工業(yè)集中區(qū)和高層建筑等)，應(yīng)加強(qiáng)防雷設(shè)施的安裝與檢測(cè)。

閃電定位儀；人文經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)；雷電災(zāi)害；風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

1 引言

成都市位于四川盆地西部，下轄9區(qū)6縣，代管4個(gè)縣級(jí)市，面積12 121 km2，總?cè)丝? 210萬人。成都所處地理環(huán)境特殊，雷電發(fā)生頻次多、范圍廣，雷暴活動(dòng)期長。成都市防雷中心數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，自2004年以來，成都市因雷擊造成的直接和間接損失累計(jì)超過億萬元以上，且有逐年上升的趨勢(shì)。本文對(duì)成都市進(jìn)行雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究，目的是對(duì)極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)雷擊防護(hù)，降低雷擊風(fēng)險(xiǎn)。

近年來，全國各地氣象專家已經(jīng)對(duì)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃進(jìn)行了相關(guān)的研究。李秀東[1]在《全國雷電災(zāi)害統(tǒng)計(jì)分析》中分析了全國1999—2008年平均閃電密度、平均雷暴日和雷電傷亡分布，并指出與雷災(zāi)數(shù)關(guān)系密切的因子依次是雷災(zāi)傷亡人數(shù)、閃電密度、人口總數(shù)和財(cái)產(chǎn)損失。程向陽等[2]利用氣象資料、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)和雷電災(zāi)害等資料開展了對(duì)安徽省的雷電風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究。程麗丹等[3]對(duì)河南省雷災(zāi)易損性進(jìn)行了研究。卜俊偉[4]對(duì)四川省進(jìn)行了雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，其中包括成都市的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，但是文中沒有對(duì)成都市區(qū)域進(jìn)行一個(gè)更加詳細(xì)的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域劃分。

本文借鑒前人的研究成果，并結(jié)合成都市的特點(diǎn)，定義雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)因子，運(yùn)用雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的評(píng)估體系和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)成都各區(qū)縣進(jìn)行雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析，形成了成都市雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖，對(duì)提升成都市雷電災(zāi)害主動(dòng)防護(hù)能力，降低因雷電災(zāi)害帶來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。

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

本文所分析的數(shù)據(jù)主要有兩部分組成，分別來自成都市防雷中心和成都市統(tǒng)計(jì)局，由于成都市統(tǒng)計(jì)局至今還未公開發(fā)布2015成都市區(qū)市縣統(tǒng)計(jì)年鑒，故選取2009—2014年閃電定位儀的數(shù)據(jù)和2009—2014年成都市人文經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)(成都市人口密度和成都市區(qū)域生產(chǎn)總值)進(jìn)行分析。

2.1 閃電定位儀的數(shù)據(jù)分析

ADTD閃電定位儀[5]是一種監(jiān)測(cè)雷電發(fā)生的氣象探測(cè)儀器，是指利用閃電輻射的聲、光、電磁場(chǎng)特性來遙測(cè)閃電放電參數(shù)的一種自動(dòng)化探測(cè)設(shè)備，并把經(jīng)過預(yù)處理的閃電數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地通過通訊系統(tǒng)送到中心數(shù)據(jù)處理站實(shí)時(shí)進(jìn)行交匯處理，可全天候、長期、連續(xù)運(yùn)行并記錄雷電發(fā)生的時(shí)間、位置、強(qiáng)度和極性等指標(biāo)。本文采用閃電定位儀的指標(biāo)有:雷電密度、雷暴日等。

2009—2014年成都市年均雷電密度分布圖，如圖1所示，雷電分布基本覆蓋全成都，其中，成都市區(qū)、雙流區(qū)和龍泉驛區(qū)3地的部分區(qū)域雷電密度相對(duì)較大，雙流區(qū)雷電密度高達(dá)72次·km-2·a-1,溫江區(qū)密度最小,低于1.5次·km-2·a-1。

2009—2014年成都市年均雷暴日分布圖，如圖2顯示，成都市南部大部分區(qū)域雷暴日較多，北部地區(qū)較少，雙流區(qū)最高，雷暴日高達(dá)49 d。

閃電定位儀的數(shù)據(jù)雖然能分析出雷擊分布和雷擊密度，能反映出本地區(qū)雷電發(fā)生的情況，然而并不能從全局分析雷擊風(fēng)險(xiǎn)，因此，需要結(jié)合人文經(jīng)濟(jì)指標(biāo)綜合分析，才能更加科學(xué)的對(duì)成都市雷電災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)劃分。

圖2 2009—2014年成都市年均雷暴日分布圖Fig.2 Distribution map of annual thunderstorm days in Chengdu city in 2009—2014

2.2 人文經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的數(shù)據(jù)分析

本文采用的人文經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括人口密度和生產(chǎn)總值，從人民的生命財(cái)產(chǎn)安全方面來反應(yīng)雷電災(zāi)害發(fā)生時(shí)所帶來的危害程度。

圖3是2009—2014年區(qū)域人口密度分布統(tǒng)計(jì)，圖4是2009—2014各區(qū)域生產(chǎn)總值分布，由圖可知，成都市主城區(qū)人口密度相對(duì)較高，成都市主城區(qū)、龍泉驛區(qū)和雙流區(qū)生產(chǎn)總值相對(duì)較高。

圖3 2009—2014年區(qū)域人口密度分布統(tǒng)計(jì)Fig.3 Regional population density distribution in 2009—2014

圖4 2009—2014年各區(qū)域生產(chǎn)總值分布Fig.4 Regional GDP distribution in 2009—2014

3 雷災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃數(shù)學(xué)模型的建立

通過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區(qū)域雷電密度定義為ρL(單位:個(gè)·a-1·km-2)，是指各區(qū)域內(nèi)每平方公里內(nèi)每年發(fā)生的雷電次數(shù)，其值越高，范圍內(nèi)發(fā)生雷電災(zāi)害的幾率越大，本文采用的雷電密度取各區(qū)域2009—2014年的年平均值，來反應(yīng)各區(qū)域的年平均雷電密度。

②區(qū)域雷暴日定義為D(單位：d/a)，是指每年發(fā)生在區(qū)域內(nèi)的雷暴天數(shù)，D值越大，此區(qū)域每年發(fā)生的雷擊天數(shù)越多，潛在風(fēng)險(xiǎn)越大，本文選取各區(qū)域2009—2014年雷暴日的年平均值。

③區(qū)域人口密度定義為Rp(單位：人/km2),是指每平方公里范圍內(nèi)的人口數(shù)。Rp值越大，當(dāng)雷擊發(fā)生時(shí)，所造成的傷亡風(fēng)險(xiǎn)越大，本文選取2009—2014年人口密度的平均值。

④區(qū)域單位面積生產(chǎn)總值Va(單位：萬元)，表示區(qū)域內(nèi)單位面積生產(chǎn)總值Va值越大，當(dāng)發(fā)生雷擊災(zāi)害時(shí)，造成的經(jīng)濟(jì)損失越大，本文選取2009—2014年單位面積生產(chǎn)總值的年平均值。

經(jīng)計(jì)算，19個(gè)區(qū)縣的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)因子如表1所示：

表1 各區(qū)縣的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)因子

按照災(zāi)害學(xué)統(tǒng)一量綱的方法，對(duì)各等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行如下劃分：極高等級(jí)1.0，高等級(jí)為0.8，中等級(jí)為0.5，低等級(jí)為0.2。采用氣象學(xué)統(tǒng)計(jì)分析中的分級(jí)統(tǒng)計(jì)方法[6]，其核心思想是將成都市19個(gè)區(qū)縣的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)按從小到大的順序排列，按照1～3組包含5 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，第4組包含4個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分組，然后第n(n=1，2，3) 組的最大值和第n+l組中的最小值的平均值作為第n級(jí)的最大值和第n+l級(jí)的最小值。根據(jù)此算法，對(duì)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)因子進(jìn)行等級(jí)劃分，如表2所示：

表2 雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)因子等級(jí)劃分

定義雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值Rs=(ρL′+D′+Rp′+Va′)/4，由此公式計(jì)算各區(qū)縣的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值，如表3所示：

表3 雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值

同樣采用分級(jí)統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)19個(gè)區(qū)縣的綜合雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值進(jìn)行分級(jí)劃分，劃分為4個(gè)等級(jí):極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(Rs>0.69),高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.625≤Rs<0.69),一般風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.575≤Rs<0.625),低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(Rs<0.575)，19個(gè)區(qū)縣的劃分情況，如表4所示：

表4 風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃分布

運(yùn)用RrcGIS[7]對(duì)成都市雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃進(jìn)行色塊劃分，如圖5所示。

圖5 成都市雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖Fig.5 Lightning disaster risk zoning map of Chengdu City

4 結(jié)論

研究表明，青羊區(qū)、郫縣、龍泉驛區(qū)和雙流區(qū)等4個(gè)區(qū)域在綜合分析中，屬于極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)， 青羊區(qū)作為主城區(qū)，人口密集，樓宇林立，應(yīng)對(duì)高層樓宇和人口密集區(qū)重點(diǎn)防護(hù)；雙流區(qū)作為天府新區(qū)核心區(qū)域，成都雙流國際機(jī)場(chǎng)所在地，具有眾多高新技術(shù)企業(yè)，應(yīng)在感應(yīng)雷防護(hù)方面進(jìn)行重點(diǎn)建設(shè)；龍泉驛區(qū)緊鄰主城區(qū)，農(nóng)業(yè)占比較大，在空曠的戶外作業(yè)較多，應(yīng)加強(qiáng)檢查當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的用電設(shè)施、房屋結(jié)構(gòu)等，不符合防雷要求的要整改，對(duì)民眾進(jìn)行如何在戶外避雷的常識(shí)宣傳。

邛崍市、成華區(qū)、浦江縣和彭州市雖然是低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，并不代表不需要進(jìn)行雷電防護(hù)，雷擊事故往往是人員的疏忽和相關(guān)意識(shí)不夠造成的，要加強(qiáng)雷電風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)的培養(yǎng)。

雷擊發(fā)生地點(diǎn)是一個(gè)不可預(yù)測(cè)的，但是可以減少此風(fēng)險(xiǎn)帶來的危害，雷擊災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃是一個(gè)復(fù)雜的過程 ，本文選取的4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子還不能從微觀上反應(yīng)每個(gè)建筑物的雷擊風(fēng)險(xiǎn)，如何采用更加全面的風(fēng)險(xiǎn)因子和更加細(xì)化的算法進(jìn)行分析是下一階段需要研究的重心。

[1] 李秀東.全國雷電災(zāi)害統(tǒng)計(jì)分析[J].沙漠與綠洲氣象,2011,8(5):1-3.

[2] 程向陽,謝五三.雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃方法研究及其在安徽省的應(yīng)用[J],氣象科學(xué),2012,32(1):80 -85.

[3] 程麗丹,張永剛,等.河南省雷電災(zāi)害易損性分析及風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃[J].氣象與環(huán)境科學(xué),2011,34(3):50-54.

[4] 卜俊偉.基于閃電定位資料的四川省雷電風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃分析[J].高原山地氣象研究,2014,34 (2):87-90.

[5] 黃志興.ADTD型閃電定位儀的日常使用和維護(hù)[J].氣象水文海洋儀器,2015,6 (2):112-113.

[6] 中國氣象局監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)司.地面氣象電碼手冊(cè)[M].北京:氣象出版社,1999:86-88.

[7]Johnston K, Hoef J M V, Krivoruchko K, et al. Using ArcGIS Geostatistical Analyst[J]. Cinderella Manual, 2004.

Analysis on the risk zoning of lightning disaster in Chengdu City

ZHANG Kun,BU Junwei,ZHANG Liang

(The Lightning Protection Center of Sichuan Province, Chengdu 610072, China)

Through the analysis of the 2009—2014 Chengdu lightning location system data and Chengdu City District humanistic economic data (population density and GDP), the meteorology classification statistical analysis method was used to establish a mathematical model for comprehensive analysis for the lightning disaster risk zoning of counties and districts in Chengdu. The analysis results show that Pixian County, Longquanyi District, Qingyang District and Shuangliu District have larger lightning disaster integrated risk, these areas of important buildings and ancillary facilities (inflammable and explosive places, places of hazardous chemicals, large public facilities and densely populated areas, industrial concentrated district and high-rise buildings, etc.) should strengthen the lightning protection facilities installation and testing.

lightning locator; human economic data; lightning disaster; risk zoning

1003-6598(2016)04-0040-04

2016-02-23

張琨(1987—)，男，助工，主要從事雷電防護(hù)和檢測(cè)預(yù)警工作，E-mail:514690043@qq.com。

成都市氣象局資助課題(成氣發(fā)42)“成都市雷災(zāi)隱患調(diào)查研究”。

P429

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