古雷石化基地区域雷电灾害风险评估与区划

林溪猛，郑小琴，陈艺宏

(漳州市气象局，福建漳州　363000)

古雷石化基地区域雷电灾害风险评估与区划

林溪猛，郑小琴，陈艺宏

(漳州市气象局，福建漳州363000)

摘要：通过对福建古雷国家级石化基地建立区域雷电灾害风险评估模型，计算各子区域内的雷电灾害风险值，得出各子区域的风险分布情况和风险等级，对区域进行雷电灾害风险区划；在此基础上对项目现状及未来规划建设情况提出相应的雷电灾害风险管理建议，确保防雷装置合理，提高项目区域内人身安全，减少因雷电灾害造成的经济财产损失。

关键词：石化基地；区域雷电灾害；风险评估；风险区划

福建古雷石化基地是国家级重点石化产业园区，地处厦门、汕头两特区之间，位于东山湾东侧的漳浦县境内，三面临海，面积达116.8 km2。由于地处东南沿海强雷区地带，该区域的雷电密度、雷电频数、雷电日均高于全国和全省的平均值，对于石化产业基地的建立和生产建设存在一定的雷击安全威胁，因此需要对整个园区开展区域性雷电灾害风险评估。目前国内还没有区域性雷电灾害风险评估与区划的统一规范或标准，关于区域性雷电灾害风险评估与区划方法的研究也不多。在福建古雷石化基地项目评估成果的基础上，对该石化基地进行分区，利用气象指标G1、地理环境指标G2、承灾体风险指标G3、评估修正指标K等四个指标分别计算每个子区域的综合雷电灾害风险R，在此基础上进行风险划分。区划结果可作为基地内一些工程项目选址、功能分区与布局、应采取的防雷类别以及防雷措施的依据，从而为基地的雷电安全科学管理和雷电灾害防御提供参考。

1雷电灾害风险评估

雷电灾害区域风险评估是综合考虑区域内雷电活动规律、人口状况、经济规模、社会发展程度以及孕灾环境、致灾因子、孕灾体特征等因素的相互影响，对可能导致的人员伤亡、财产损失程度与危害程度等方面的综合风险计算。根据福建古雷石化基地的地理环境以及区域内建筑物的形状、使用性质和功能等，并参照文献[1]，将该基地划分为6个功能区域：预留发展区1、预留发展区2、物流仓储区、装备制造项目区、石化产业区以及大型公共罐区。根据灾害的理论分析，雷电灾害的发生是由区域内致灾环境的危险性和承灾体的易损性决定的，其风险值由气象指标G1、地理环境指标G2、承灾体风险指标G3、评估修正指标K构成。[2]分别对各子区域中各风险类别的危害程度、可能造成的损失程度进行计算分析。区域综合雷电灾害风险值R包含区域内人员伤亡风险R1和建筑物遭受雷击损失风险R2，这里的R、R1和R2与GB/T21714.2—2008/IEC62305-2:2006《雷

电防护第2部分：风险管理》中的R、R1和R2有所区别，前者反映的是不同子区域的风险值，后者反映的是建筑单体的风险值。[3]

1.1G1的计算

气象指标G1的取值主要考虑各子区域在整个区域中的大气雷电环境，本指标的取值根据闪电定位数据的结果，首先分别统计2004—2012年各子区域的落雷个数N，计算子区域的雷电密度Ng，其中，Ng=N/(9Ae)，Ae为子区域的等效截收面积，根据各子区域的雷电密度占整个基地总雷电密度的百分比对该子区域气象指标G1进行赋值。

1.2G2的计算

1.2.1环境因子e1环境因子主要考虑子区域的周边环境、区域内环境影响，其计算公式为e1=k0((Pb+H)/2)，其中，k0为子区域周边环境影响因子，Pb为子区域内建筑密度因子，H为子区域内建筑物高度因子，各个因子取值标准参考表1～表3。根据对各子区域的现场环境勘查情况和区域规划设计说明对环境因子中各个参量进行取值并计算e1。

表1　子区域周边环境影响因子k0取值

表2　子区域内建筑密度因子Pb取值

注：P为各子区域内建筑物规划用地面积占所在子区域总面积的百分比

表3　子区域内建筑高度因子H取值

1.2.2土壤电阻率e2根据土壤电阻率e2的计算公式，e2=ρmin/ρ，ρmin为子区域土壤电阻率最小值，ρ为子区域的平均土壤电阻率值。

1.2.3地理环境指标G2根据地理环境指标G2的计算公式G2=0.5e1+0.5e2，分别计算各子区域的G2。

1.3G3的计算

承载体风险指标G3的计算主要从人员活动影响、建筑物类型、线路敷设以及经济密度情况考虑，G3标值分为G3(R1)用于计算人员伤亡损失承载体风险指标和G3(R2) 用于计算建筑物遭受雷击损失承载体风险指标，计算公式为

G3(R1)=0.4V1+0.3V2+0.3V3，

G3(R2)=0.3V2+0.3V3+0.4V4，

其中，V1为人员活动影响因子, V1= 0.1Ph(建筑物内)+ Ph(建筑物外)，Ph为各子区域内的环境因子；V2为建筑物类型因子；V3为线缆敷设因子；V4为经济密度。各个因子取值标准参考表4～表7。根据评估区域的各子区域的实际情况计算G3。

表4　各子区域内的环境因子Ph的取值

表5　各子区域内建筑物类型因子V2的取值

表6　各子区域内的线缆敷设因子V3的取值

表7　各子区域内的经济密度因子V4的取值

1.4K的计算

1.4.1建筑物的雷电防护特性K1K1的取值主要考虑建筑物雷电防护系统的类别，取值主要根据各子区域的功能与性质，统一按第二类防雷建筑物考虑确定，取值为0.1。

1.4.2易损建筑物的修正系数K2K2由各子区域的人员损失风险和经济损失风险确定，各个子区域的K2值可由下式表示为K2=(N1+N2+…+Nn)/n，式中，n为该子区域内所选取的单体雷电灾害风险评估建筑物的数量，Ni(i=1，2，…，n)为单体建筑物雷电灾害风险评估结果的风险等级赋值，从风险角度考虑本区域统一按高风险等级取值，即K2的取值均为2。

1.5R1和R2的计算

雷电灾害风险值基本计算公式[4]为

式中，R1.2为子区域i(i=1,2,3,4,5,6)的风险值，分为R1(人员伤亡损失风险)及R2(建筑物遭受雷击损失风险)两类；Qj为第j个指标的作用权重；Gj为第j个指标的指数值；考虑项目现场多还处于规划阶段，主要从大气雷电环境与土壤情况了解区域内的雷电灾害风险，故权重设定为Q1为0.4、Q2为0.4、Q3为0.2。分别计算人员伤亡损失风险R1和建筑物损失风险R2。

1.6R的计算

根据公式R总=R1QR1+R2QR2计算各子区域的综合雷电灾害风险R，考虑人员伤亡损失风险重要性高于建筑物遭受雷击损失风险，故QR1=0.6，QR2=0.4。

2雷电灾害风险区划

2.1区域雷电灾害风险R1分级及区划

采用五级分区法[5]将福建古雷石化基地六个子区域划分为人员伤亡损失极低风险区、低风险区、中等风险区、高风险区和极高风险区5个不同的风险等级区域。为使区划指标有序化，确定分级标准为：R1≥0.2为极高风险区，0.15≤R1<0.2为高风险区，0.1≤R1<0.15为中等风险区，0.05≤R1<0.1为低风险区，0≤R1<0.05为极低风险区。根据R1的计算结果，可得福建古雷石化基地各个区域雷电灾害风险R1级别(表8)。由表8可见：大型公共罐区为人员伤亡损失极高风险区，石化产业区为人员伤亡损失高风险区，预留发展区1、预留发展区2、物流仓储区、装备项目制造区为人员伤亡损失中等风险区。

表8　福建古雷石化基地雷电灾害风险R1评估结果

2.2区域雷电灾害风险R2分级及区划

采用五级分区法[5]将福建古雷石化基地6个子区域划分为建筑物遭受雷击损失极低风险区、低风险区、中等风险区、高风险区和极高风险区5个不同的风险等级区域。确定分级标准为：R2≥0.2为极高风险区，0.15≤R2<0.2为高风险区，0.1≤R2<0.15为中等风险区，0.05≤R2<0.1为低风险区，0≤R2<0.05为极低风险区。根据R2计算结果，可得福建古雷石化基地各个区域雷电灾害风险R2级别(表9)：大型公共罐区、石化产业区为建筑物遭受雷击损失高风险区；预留发展区1、预留发展区2、物流仓储区、装备项目制造区为建筑物遭受雷击损失中等风险区。

表9　福建古雷石化基地雷电灾害风险R2评估结果

2.3区域雷击综合风险R分级及区划

采用五级分区法[5]将福建古雷石化基地6个子区域雷击综合风险划分为极低风险区、低风险区、中等风险区、高风险区和极高风险区5个不同的风险等级区域。确定分级标准为：R≥0.2为极高风险区，0.15≤R<0.2为高风险区，0.1≤R<0.15为中等风险区，0.05≤R<0.1为低风险区，0≤R<0.05为极低风险区。根据R计算结果，可得福建古雷石化基地各个区域雷电灾害风险R(表10)：大型公共罐区为综合损失极高风险区；石化产业区为综合损失高风险区；预留发展区1、预留发展区2、物流仓储区、装备项目制造区为综合损失中等风险区。

表10　福建古雷石化基地雷击综合风险R评估结果

大型公共罐区与石化产业区雷电灾害风险非常高，人员应尽可能避免雷电发生时在这一区域作业，该区域建(构)筑物密集，且价值高，建筑物损失风险也相对较大，综合雷击损失风险最高，应加强防护；其他区域也存在一定的风险，也应注意采取合理的防护措施。

参考文献：

[1]田依林,杨青.突发事件应急能力评价指标体系建模研究[J].应用基础与工程科学学报,2008,16(2)：200-208.

[2]程向阳,谢五三.雷电灾害风险区划方法研究及其在安徽省的应用[J].气象科学,2012,32(1).

[3]GB/T21714.2—2008/IEC 62305-2：2006,雷电防护第2部分：风险管理[S].

[4]杨仲江.雷电灾害风险评估与管理基础[M].北京：气象出版社，2010.

[5]郭虎.北京市雷电灾害易损性分析、评估及易损度区划[J].应用气象学报, 2008,(4)：35-40.

曹波.3G无线链路在省市气象局间的传输应用[J].陕西气象，2015(1)：37-39.

中图分类号：P429

文献标识码：B