張 健 李翠玉 張彥勇 楊 敏

（1.河北省衡水市氣象局，河北 衡水 053000；2.河北省氣象行政技術(shù)服務(wù)中心，河北 石家莊 050000）

0 引言

2019 年初，中國氣象局辦公室就進(jìn)一步加強(qiáng)防雷安全監(jiān)管工作印發(fā)通知，要求各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）氣象局切實(shí)做好雷電災(zāi)害防御工作，防范化解重大風(fēng)險，全面落實(shí)防雷安全監(jiān)管責(zé)任，最大限度地減少或者避免雷電災(zāi)害事故的發(fā)生。雷電災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃對于防雷減災(zāi)具有十分重要的指導(dǎo)意義。多年來，國內(nèi)外在雷電災(zāi)害的風(fēng)險評估和區(qū)劃方面，取得了許多有意義的研究成果[1-4]。隨著區(qū)劃方法的不斷完善、地閃等資料的更新以及GIS 技術(shù)的應(yīng)用，雷電災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃技術(shù)趨近成熟，并形成了《雷電災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃技術(shù)指南（QX/T 405—2017）》（以下簡稱《指南》）[5]。目前，雷電災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃研究在多個省級、地市級，甚至區(qū)縣級氣象部門已經(jīng)開展。

危化品場所發(fā)生雷災(zāi)不僅可能造成人員傷亡和巨大的直接經(jīng)濟(jì)損失，引起的二次災(zāi)害環(huán)境污染還可能造成巨大的間接經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)鹕鐣栴}[6]?！吨改稀吩诔袨?zāi)體脆弱性分析中，未考慮不同?；穲鏊l(fā)生雷電災(zāi)害的危害性和雷電防護(hù)能力的差別，因此，對危化品場所防雷減災(zāi)的指導(dǎo)意義不強(qiáng)。在全國進(jìn)行防范化解重大風(fēng)險攻堅(jiān)戰(zhàn)，且氣象服務(wù)日趨精細(xì)化、專業(yè)化要求的形勢下，對危化品場所進(jìn)行雷電災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃研究具有十分重要的意義。該文以衡水市為例，開展基于危化品場所脆弱性分析的雷電災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃，并與按照《指南》完成的區(qū)劃結(jié)果作對比。

1 資料收集與處理

1.1 資料收集

該文采用了衡水市2009～2018年ADTD地閃定位資料；以行政區(qū)劃縣（區(qū)）為單位的2016 年各縣土地面積、GDP和總?cè)丝冢ǔＷ∪丝冢┑壬鐣?jīng)濟(jì)資料；衡水市數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)（水平精度為90 m）、2015 年的1 ∶100萬土地利用數(shù)據(jù)（精度為300 m）和2010 年的1 ∶100 萬土壤電導(dǎo)率數(shù)據(jù)（精度為1 000 m）等地理信息資料；以及對衡水市100 家?；穲鏊{(diào)查所得資料，包括經(jīng)度、緯度、場所類型（生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸、銷售等）、危險化學(xué)品的品種與規(guī)模、場所防雷裝置現(xiàn)狀和近3 年年檢與整改情況、雷災(zāi)歷史等。

因衡水地區(qū)2016～2018 年雷災(zāi)收集數(shù)據(jù)僅4 起，數(shù)據(jù)量較少且數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不滿足要求[7]，該文區(qū)劃不考慮雷災(zāi)資料參與計(jì)算。

1.2 資料處理

地閃定位資料、社會經(jīng)濟(jì)資料和地理信息資料的處理方法參照《指南》5.2 節(jié)。歸一化處理后，所有資料處理成相同的空間分辨率和空間投影坐標(biāo)系統(tǒng)，建立地理信息系統(tǒng)（GIS）數(shù)據(jù)庫。

根據(jù)對?；穲鏊{(diào)查資料的分析，按照場所類型（生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸、銷售等）、危險化學(xué)品的品種與規(guī)模等資料，劃分危害級別，并對雷災(zāi)危害性指數(shù)賦值。按照場所防雷裝置現(xiàn)狀和近3 年防雷裝置年檢與整改情況、雷災(zāi)歷史等資料，劃分防護(hù)能力，并對雷電防護(hù)能力指數(shù)賦值。賦值標(biāo)準(zhǔn)見表1。然后分別進(jìn)行歸一化處理，形成歸一化的雷災(zāi)危害性指數(shù)柵格數(shù)據(jù)和雷電防護(hù)能力指數(shù)柵格數(shù)據(jù)。

表1 危化品場所雷災(zāi)危害性指數(shù)和雷電防護(hù)能力指數(shù)賦值

2 區(qū)劃模型

在承災(zāi)體脆弱性分析中，該文采用危化品場所雷電防護(hù)能力指數(shù)P'c和雷災(zāi)危害性指數(shù)N1兩個區(qū)劃指標(biāo)，與地閃密度Ld、地閃強(qiáng)度Ln、土壤電導(dǎo)率Sc、海拔Eh、地形起伏Tr、人口密度Pd和GDP 密度Gd組成9 個區(qū)劃指標(biāo)，建立區(qū)劃模型如圖1 所示。

圖1 基于?；穲鏊嗳跣苑治龅睦纂姙?zāi)害風(fēng)險區(qū)劃模型

3 衡水市雷電災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃

3.1 各指標(biāo)權(quán)重分析

進(jìn)行風(fēng)險區(qū)劃的關(guān)鍵是要確定評估指標(biāo)的權(quán)重[8]。該文運(yùn)用熵值法計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，結(jié)果見表2。

表2 雷電災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃各指標(biāo)權(quán)重值

3.2 致災(zāi)因子危險性分析

致災(zāi)因子危險性RH 按《指南》6.2.2 節(jié)式（5）計(jì)算。通過模型計(jì)算，致災(zāi)因子危險性引起的風(fēng)險劃分為5 個等級：一般風(fēng)險等級（Ⅰ級，5.19 ≤LDRI ≤5.30）、低風(fēng)險等級（Ⅱ級，5.30 ＜LDRI ≤5.34、較高風(fēng)險等級（Ⅲ級，5.34＜LDRI≤5.38）、高風(fēng)險等級（Ⅳ級，5.38＜LDRI≤5.43）和極高風(fēng)險等級（Ⅴ級，5.43 ＜LDRI ≤5.56），LDRI 是指根據(jù)相關(guān)指標(biāo)計(jì)算得到的雷電災(zāi)害風(fēng)險指數(shù)。用GIS 處理得到衡水市致災(zāi)因子危險性RH 風(fēng)險等級劃分圖，如圖2 所示。

圖2 衡水市致災(zāi)因子危險性RH 風(fēng)險等級劃分圖

由圖2 可以看出，衡水市致災(zāi)因子危險性風(fēng)險極大值主要分布在桃城區(qū)大部、深州市西北部和西南部、安平縣南部以及故城縣中部；極小值分散在衡水東北部和西南部。

3.3 危化品場所脆弱性RF 分析

承災(zāi)體脆弱性RF 與承災(zāi)體暴露度RE（分析略）組成承災(zāi)體易損性RV。?；穲鏊嗳跣訰F 按式（1）計(jì)算：

式中：

N1—雷災(zāi)危害性指數(shù)。

wn—雷災(zāi)危害性指數(shù)權(quán)重。

P'c—雷電防護(hù)能力指數(shù)。

wp—雷電防護(hù)能力指數(shù)權(quán)重。

通過模型計(jì)算，危化品場所脆弱性RF 引起的風(fēng)險劃分為5 個等級：一般風(fēng)險等級（Ⅰ級，0.95 ≤LDRI ≤1.04）、低風(fēng)險等級（Ⅱ級，1.04 ＜LDRI ≤1.21）、較高風(fēng)險等級（Ⅲ級，1.21 ＜LDRI ≤1.41）、高風(fēng)險等級（Ⅳ級，1.41 ＜LDRI ≤1.63）和極高風(fēng)險等級（Ⅴ級，1.63 ＜LDRI ≤1.94）。用GIS 處理得到衡水市?；穲鏊嗳跣訰F 風(fēng)險等級劃分圖，如圖3 所示。

圖3 顯示，?；穲鏊嗳跣燥L(fēng)險極大值較為分散，且每個縣（區(qū)）內(nèi)均有出現(xiàn)極大值，這與?；穲鏊牡乩矸植蓟緦?yīng)。雷災(zāi)危害性指數(shù)越大、雷電防護(hù)能力指數(shù)越小，對應(yīng)區(qū)域承災(zāi)體脆弱性風(fēng)險等級越高。

圖3 衡水市?；穲鏊嗳跣燥L(fēng)險等級劃分圖

3.4 基于危化品場所脆弱性分析的衡水市雷電災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃

雷電災(zāi)害風(fēng)險指數(shù)LDRI 按照《指南》6.2.1 節(jié)式（4）計(jì)算，并利用自然斷點(diǎn)法，劃分為5 個等級：一般風(fēng)險等級（Ⅰ級，3.37 ≤LDRI ≤3.45）、低風(fēng)險等級（Ⅱ級，3.45 ＜LDRI ≤3.50）、較高風(fēng)險等級（Ⅲ級，3.50＜LDRI ≤3.57）、高風(fēng)險等級（Ⅳ級，3.57 ＜LDRI ≤3.66）和極高風(fēng)險等級（Ⅴ級，3.66 ＜LDRI ≤3.87）。用GIS 處理得到基于?；穲鏊嗳跣苑治龅暮馑欣纂姙?zāi)害風(fēng)險區(qū)劃圖，如圖4 所示。

圖4 顯示，雷電災(zāi)害風(fēng)險指數(shù)LDRI 極大值分布較為分散，且各縣（區(qū)）均或多或少出現(xiàn)極大值。桃城區(qū)、安平縣西部屬于高風(fēng)險區(qū)。

3.5 適用一般情況的衡水市雷電災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃

如果承災(zāi)體脆弱性RF 只考慮根據(jù)土地利用類型確定的防護(hù)能力指數(shù)Pc（見《指南》5.2.5 節(jié)表2）這1 個指標(biāo)，用GIS 處理得到衡水市雷電災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃圖（分析過程略），如圖5 所示。

圖4 基于?；穲鏊嗳跣苑治龅暮馑欣纂姙?zāi)害風(fēng)險區(qū)劃圖

圖5 顯示，雷電災(zāi)害風(fēng)險指數(shù)LDRI 極大值主要分布在安平西部、桃城區(qū)。西北部和東南部也屬于高風(fēng)險區(qū)。其余縣（區(qū)）屬于低風(fēng)險區(qū)或一般風(fēng)險區(qū)。

4 結(jié)論

2 種區(qū)劃結(jié)果都顯示，桃城區(qū)平均風(fēng)險值相對最高，安平縣、深州市西部和故城縣中部次之，其余縣（區(qū)）平均風(fēng)險值較低。整體上來說，2 種區(qū)劃結(jié)果相互驗(yàn)證，基本符合事實(shí)。而基于?；穲鏊嗳跣苑治龅睦纂姙?zāi)害風(fēng)險區(qū)劃結(jié)果顯示，雷電災(zāi)害風(fēng)險指數(shù)極大值不再集中于一個或幾個縣（區(qū)）內(nèi)，且風(fēng)險值在單個縣（區(qū)）內(nèi)層次感更強(qiáng)，更能滿足當(dāng)下氣象服務(wù)精細(xì)化、專業(yè)化需求。

該文的研究能為氣象部門開展雷電監(jiān)測預(yù)警、雷電災(zāi)害風(fēng)險評估提供一定技術(shù)依據(jù)和參考，有助于提高對?；穲鏊姆览装踩O(jiān)管水平和防雷技術(shù)服務(wù)水平，進(jìn)而提高防雷減災(zāi)能力。同時，該文研究方法對于其他地區(qū)或?qū)W校、景區(qū)等特定場所的雷電災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃研究有一定的指導(dǎo)意義。

由于實(shí)地調(diào)查工作量大，展開調(diào)查的危化品場所數(shù)量不夠多，脆弱性分析數(shù)據(jù)相對較少，運(yùn)用熵值法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重時，易造成對應(yīng)指標(biāo)權(quán)重較大，對區(qū)劃結(jié)果有一定影響。如何更加合理地劃分指標(biāo)權(quán)重有待進(jìn)一步研究。

圖5 適用一般情況的衡水市雷電災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃圖