低纬高原乡村雷电灾害发生规律及特征分析*

彭启洋，熊长铮

（云南省雷电中心，云南昆明650034）

低纬高原乡村雷电灾害发生规律及特征分析*

彭启洋，熊长铮

（云南省雷电中心，云南昆明650034）

对2000-2009年云南低纬高原雷电灾害事例的资料进行统计、归纳和分类整理，对数据进行多种统计分析，得出乡村雷电灾害规律、特点和发展趋势；设计了雷击人员伤害频数P和人员伤亡密度L两个指标，对云南各地乡村人员伤亡受灾程度进行综合评价，并研究与雷暴频繁程度和人口密度的相关性；运用雷电危害机理对低纬高原乡村雷电灾害规律和特征进行分析，为乡村防雷提供科学客观的参考依据。

低纬高原；乡村防雷；雷电灾害；规律特征；云南

随着社会经济的发展，由雷电引发的灾害也在不断增加。我国是全球雷电灾害的多发区之一，每年因雷电造成大约有3 000～4 000人伤亡，直接经济损失达2亿多元，间接经济损失约10亿元，无论从造成的伤亡人数，还是从所造成的财产损失来看，雷电灾害都已成为我国的主要自然灾害之一［1］。雷电灾害的发生是一种概率事件，可以用概率统计的方法对这些雷灾事件进行科学量化统计、归纳和分析，找出特点和规律，有助于防雷减灾工作的开展。

以云南为代表的低纬高原，气候类型丰富多样，地形地貌复杂。整个云南西北高、东南低，有94%的面积是高原、山地，仅有6%是宽谷和盆地［2］。云南境内雷电活动的时空分布不均，呈现南多北少，年平均雷暴日数由北部的22 d向南部递增，最高达138 d，是全国的重雷区之一。由于印度西南季风和东亚季风在这里交汇，低纬高原的山地地形存在的有利于局地强对流性天气的产生和发展等因素，使得雷暴的发生具有季节性、突发性和多发性等特征［3-6］，雷电灾害发生率较高，每年有记录统计的雷电灾害实例就有数百起，研究有一定的代表性。乡村雷电灾害以及由此造成的人员伤亡占了很大比例。本文着重研究乡村雷电人员伤亡的规律和特点，为乡村雷电防御提供参考，有针对性的采取科学合理的对策和技术措施，减轻雷电灾害的影响。

1 研究方法

乡村雷电危害的结果是财产损失和人员伤亡，尤以人员伤亡为重。本文主要研究的事件样本来源是中国气象局雷电防护管理办公室编辑的2000 -2009年《全国雷电灾害汇编》［7］，从资料中记录的云南雷电灾害实例中提取相关信息进行归纳整理，然后采用以下方法进行分析。

（1）分别统计云南全省雷电灾害总数、乡村雷电灾害数和乡村雷击人员伤亡灾害数，雷击伤亡人员总数和乡村雷击伤亡人员数，进行比较分析。

参照国家统计局《关于统计上划分城乡的暂行规定》［8］，我国的地域划分为城镇和乡村。本文所指的雷灾按照地域和从业性质也划分为城镇和乡村，乡村雷电灾害是指城镇以外的其他区域或者从事农、林、渔生产的人员发生的雷电灾害，但不包括乡政府、工矿区、旅游景点等特殊区域。

（2）由雷击人身伤亡发生时人所处的环境和情形归纳出7种：树下；田间地头、空旷地带；水边、水上；房、廊、亭内；临时、简易棚屋；驾乘无屏蔽车；其他地点、原因。

房、廊、亭，包括门洞、屋檐，在乡村是常见的建筑，人员处于这些地点内，都是有一定屏蔽的，归纳为一类；“驾乘无屏蔽车”指的是驾乘自行车和三轮车、马车、牛车、摩托车和拖拉机等没有任何遮盖的车辆；“其他地点、原因”指未说明地点和原因的雷击伤亡事件。事例记录中不充分，言语不详，如某月某日，某县某乡某某村遭雷击，造成几人伤亡，列入这一类。有的雷灾事例叙述不明确，需要分析判断来确定情况。例如“05年4月22日凌晨1点左右，某县某乡某山村遭雷击，造成1人死亡、4人重伤、3人轻伤”。凌晨1点的边远山村，一般在室内熟睡，故可以确定为室内遭雷击。

表1 2000-2009年云南雷灾统计表

（3）评价和分析各州市乡村雷击人身伤亡灾害程度。各州市地域面积和人口数量都有很大差别，用雷击人身伤害次数和伤亡人数两个绝对值分别进行评价是不准确的，为此参照雷电灾害易损性评估方法［9-12］，设计了适用于低纬高原的雷击人身伤害频数P和人员伤亡密度L两个指标，P及L指标计算公式如下：

式中：P表示一定区域内雷击造成的人身伤害年平均发生率；N为统计区域内雷击人身伤害次数；a为统计周期，取10年。

式中：L表示在一定统计周期、区域内，单位面积上受到雷击伤害的人员数量，人／100km2；Ls为统计区域内受到雷击伤害的人员数量；S为区域面积，km2。

L的统计周期为10年，计算出各州市乡村雷击人身伤害频数和人员伤亡密度这两个指标，转化为无量纲的相对值，合并计算成综合指数进行比较分析。

2 乡村雷电灾害统计分析

2.1 2000-2009年云南省雷击灾害统计分析

雷电灾害数量统计如表1所示，2000-2009年云南全省年平均雷灾总数约为250起，乡村年平均雷灾约100起左右，占比40%，2005年占比为35%，之后逐步上升到50%左右，城镇和乡村的雷电灾害数量约各占50%。乡村雷击人员伤亡灾害数年平均50多起，约占乡村雷灾的50%。平均每两起乡村雷电灾害中，就有一起造成人员伤亡。

对雷电灾害逐年分布趋势进行分析（图1），乡村雷电灾害数和乡村雷击人员伤亡灾害数在走势上基本一致，呈现逐年上升趋势，乡村雷电灾害数量上升趋势比较明显。城镇雷电灾害数量2002年后呈下降趋势，2006年以后城镇雷电灾害数低于乡村雷电灾害数。

图1 雷电灾害数量趋势图

对雷击伤亡人数的逐年分布趋势进行分析（图2），全省雷击伤亡总人数呈下降趋势，而乡村雷击伤亡人数呈上升趋势，从2002年起两条曲线基本重合在一起，这说明雷击伤亡基本发生在乡村。云南省每年雷击造成人员伤亡平均130人左右，乡村110人左右。

图2 雷击人员伤亡趋势图

2.2 乡村各类环境和情形下雷击人身伤亡归纳统计分析

雷击人员伤亡灾害分布见表2。

排除“其他地点、原因”这项，人身伤亡灾害次数和不同环境伤亡人数的分布一致，雷击造成乡村人员伤亡程度最为严重的区域是“田间地头、空旷地带”，“房、廊、亭内”及 “树下”次之（图3、图4）。

表2 2000-2009年云南省乡村雷击人员伤亡各地点情形分布统计表

图3 雷击人员伤害次数比例

图4 雷击人员伤亡人数比例

表3 云南省乡村雷击人员伤亡指标值

房、廊、亭内灾害次数占15%，而伤亡人数比例却达到22%，说明在这些地点发生的雷灾造成多人伤亡甚至群死群伤数量较多；田间地头、空旷地带灾害次数比例达到34%，而伤亡人数比例只占27%，说明在这些地方雷击造成人员身亡比较分散。

图5显示的是不同环境或情形下雷击造成人员受伤和死亡的比例。田间地头、空旷地带和树下遭雷击死亡率较高，接近60%，驾乘无屏蔽车时雷击死亡率最高，达到66%；在临时、简易棚屋内雷击死亡率50%；房、廊、亭内和水边、水上雷击死亡率相对较低，在20%左右。乡村雷击人员伤害平均死亡率在40%左右。

图5 雷击人员死亡和受伤人数比例

2.3 云南乡村雷击人员伤亡灾害程度和地域分布计算分析

分别统计各州市的乡村雷击人员伤害次数、伤亡人数、区域面积。昆明为云南的大型城市，城区面积相对较大，为相对准确起见，计算时需减去主城区的面积，其他州市城镇面积所占比例非常小，可以不做划分。雷击人员伤害频数P和人员伤亡密度L两个指标值计算结果见表3，红河州的人员伤害频数和伤亡密度都要远远大于其他州市。其它州市的数值按最大值分别划分高、中、低和极低四个等级的界定值（表4），按表4界定取等级值，得到表5，依据表5计算的乡村雷击人员伤亡综合指数，将乡村雷击人员伤亡灾害程度由高到低划分为五级：2为极高程度、1.6为高程度、1.4～1.2为中等程度、1～0.6为低程度、0.6以下为极低程度，结果见表6，基本符合正态分布的特点。

表4 指标等级界定值划分

表5 云南省乡村雷击人员伤亡等级指数值

表6 乡村雷击人员伤亡灾害程度区划

作为中国三大雷暴中心之一的西双版纳［6］，其灾害程度并不是最高，仅为中等；滇东北方向的昭通市雷暴频繁程度相对很低，而灾害程度却达到了高等程度。有分析表明雷暴中心往往并不是雷灾中心，它与人口密度和经济特征有密切关系［9，11］。分析乡村雷电人员伤亡灾害与人口密度、雷暴频繁程度的关系，用区域的乡村人口密度和年平均雷暴日（Td）来描述更为准确。乡村人口密度是一个动态值，除非有较大规模的迁徙活动，一般在一定时期和区域内，各地相对比例和变化率不大，相对稳定，可以用来做比较分析。州市区域内各地的雷暴频繁程度不同，仅用Td值来代表就不太准确，一般用分布图来描述。

将各州市乡村人员伤亡综合指数值、乡村人口密度（来源：云南各州市国民经济和社会发展统计公报）标注到云南年平均雷暴日（Td）分布图上［5］，就可以直观地分析评价（图6）。红河州是乡村人员伤亡程度最严重的地方，而其Td平均值80～90 d，并不是Td值最大的区域；西双版纳州和普洱市Td值最大，乡村人口密度却较低，人员伤亡程度仅为中等；滇西北的昭通市Td平均值30～40 d，基本上是云南最低的区域，而乡村人口密度很高，人员伤亡程度达到了高等程度，同样人员伤亡属于高等程度的保山市和玉溪市，乡村人口密度也比较高。怒江州、迪庆州乡村人口密度和Td值都很低，人身伤亡程度为极低。可以看出乡村雷击人员伤亡程度与当地的雷暴频繁程度和乡村的人口密度有很大相关性。

2.4 云南乡村雷击造成的财产损失情况归纳分类

统计了2000-2009年乡村财产损失，归纳为以下几大类。

图6 云南农村雷击人员伤害程度、人口密度及年平均雷暴日TD分布

（1）家用电器类，3 671台（套），主要是价值较高的电视机、影碟机、卫星接收机、音响和少量的计算机等，电话机和电灯等因价值较低，没有统计。

（2）牲畜类，553头（只），主要是牛、马、猪、羊等大牲畜。

（3）村用变压器，143台，统计的是乡村配电变压器。

（4）房屋类，155间（座），统计的是因雷击造成损毁或较大破坏的乡村民居。

（5）其他类，主要是山林火灾4起、电表20只、农机2台、鸡鸭996只。

3 小结与讨论

（1）从前面的分析可以看出云南乡村雷灾比较严重，总体呈上升趋势，乡村雷电灾害防御是个薄弱环节。与城镇雷灾相比较，乡村雷灾的特点主要表现在雷击人员伤亡比较严重，财产损失种类、数量和经济价值规模虽然不大，但对于脆弱的农村家庭经济体来说，相对比较重。

（2）最容易发生雷击人员伤亡的是田间地头、空旷地带等没有遮蔽的地方，树下避雨也易发生雷击人身伤亡事故，这些区域造成雷电灾害的死亡率较高，有几个方面的因素。

①云南是传统农业大省，森林覆盖率较高，农民主要的生产方式就是田地种植、坡地山林放牧牛羊，在野外时间长，离家较远，当雷暴突然来临时，没有地方及时躲避或者躲避不得法，容易遭受雷害。

②人处于不同环境，雷电有不同的危害方式，作用在人体上的生理效应也不同［13-14］。人在空旷无遮盖的地点遭到雷击，一般是直接雷击或跨步电压造成伤害，树下一般遭受的是旁侧闪络、接触过电压或跨步电压的危害。直接雷击和旁侧闪络容易击中人体头部或肩部，雷电流流经大脑或心脏，往往致死或重伤。

③由于传统的农业生产方式比较分散，人们遭到雷击受伤后，常发现较晚，没有得到及时抢救，伤重而亡。

（3）在房、廊、亭内等有遮盖的建筑物躲避雷雨，人员相对较集中，也容易遭雷害，并且容易形成群死群伤，这有两个主要原因。

①乡村民居，包括外走廊、门洞、屋檐下和风雨亭之类，多为土木、砖木或砖混结构，一般没有防雷设施，或防雷设施不完善，当雷电击中这些建（构）筑物时，雷电流沿着墙、柱等外表面放电，人靠近时，容易被旁侧闪络击中，同时雷电流沿着地面流散对站在地面的人造成跨步电压伤害。

②一般在乡村配电网中，变压器露天安装，线路采用单电源辐射接线和架空敷设［15］。一是相当于增大了放电面积，加大直接雷击的概率，二是容易形成雷电感应过电压波侵入室内破坏绝缘，损坏电器，并对靠近的人体和物体放电，形成二次雷害。特别是10 kV线路和变压器遭雷击时，形成中心点，雷电波或10 kV高压电沿线路进入室内，往往造成大面积雷灾。

（4）临时、简易的棚屋，一般不易遭到直接雷击，但受建盖地点影响，如树下、水边或者接入电源线，也会引发雷击。雷雨来临时，驾乘无屏蔽的车辆很危险，一是人的位置相对较高，二是车辆上的金属物体容易引雷。

（5）乡村雷灾中，财产损失中最多的是家用电器，除前述乡村电网是主要原因外，还有电视天线、卫星天线、有线电视线等由外界进入的金属线路，可能产生的雷电感应过电压造成的损坏。

牛马羊等牲畜多是在野外放牧时遭到雷击，而且死亡率极高。牛马羊是体积较大的四足动物，雷电对其的危害形式主要是直接雷击，在树下、树林中容易遭到旁侧闪络，因跨距大，跨步电压造成的伤害会更严重。

直接雷击造成房屋垮塌的事例不多，更多的是雷击引发的火灾烧毁房屋，这与电源线路敷设、易（可）燃物的放置、建筑物的结构都有关系。

（6）乡村雷击人身伤亡灾害程度与当地的雷暴频繁程度、乡村人口密度相关。随着乡村城镇化的发展，农民的生产生活方式改变，可以减轻雷击人员伤亡灾害程度。

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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

彭启洋，熊长铮.低纬高原乡村雷电灾害发生规律及特征分析［J］.灾害学，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

国家自然科学基金项目（41265001）；云南省气象局气象软科学项目（2014M02）

彭启洋（1970-），男，云南昭通人，硕士，工程师，主要从事防雷社会管理、雷击风险评估、雷电灾害鉴定、农村防雷研究等.E-mail：pqy66＠126.com