兴安盟雷电灾害易损性风险评估与区划研究

◎林晓宇

一、引言

据不完全统计，我国年均受雷电灾害影响造成财产损失达到亿元左右，人员伤亡的数量已经约为一千人，而内蒙古自治区近15年来因雷击造成的直接经济损失累计高达2.31亿元。雷电灾害引起社会各界的广泛重视，这就需要进一步加强防雷减灾规划，明确防雷保护的重点，从而减少重大雷击事故的发生。但针对兴安盟地区雷电灾害的易损性风险评估和区划研究还没有开展，因此利用历史雷电灾害等相关资料对兴安盟地区进行灾害风险的易损性区划，为各级政府和相关部门加强防雷减灾管理、提高防雷减灾水平、降低雷击人员伤亡和经济损失提供客观的科学依据。

二、资料和方法

（一）资料

通过分析2017-2020年年间兴安盟地区6个旗县市气象站雷暴日资料，及《全国雷电灾害汇编》资料，结合兴安盟统计年鉴关于经济和人口的数据。

（二）方法

本次研究使用的主要方法为层次分析法。层次分析法是层次分析法是美国运筹学家Saaty教授于20世纪70年代初提出的一种定性与定量分析相结合的多目标决策分析方法，主要分为建立递阶层次结构模型、构造判断矩阵以及一致性检验和风险指数计算等步骤。在此将雷暴灾害损失风险指数作为层次结构模型的目标层，用雷暴日、雷电灾害频度、经济易损模数、生命易损模数等指标作为指标层进行分析。

三、研究区概况

兴安盟是内蒙古的自治区盟，在内蒙古东北部，东北与黑龙江省相连，东南与吉林省毗邻，南部、西部、北部分别与通辽市、锡林郭勒盟和呼伦贝尔市相连。西北部与蒙古国接壤，边境线126千米。盟境南北长380千米，东西宽320千米，总面积5.51平方公里。因地处于大兴安岭山脉的中段而得名，“兴安”在满语中被译为丘陵。兴安盟下设六个县级行政区，包括两个县级市、一个县、三个旗。分别是乌兰浩特市、阿尔山市、突泉县、科尔沁右翼中旗、科尔沁右翼前旗、扎赉特旗。

兴安盟处于温带大陆性季风气候区，立体气候特征明显，四季分明，地区差异显著。春季干旱多风，气温回升快，日较差也大。夏季温热短促，全盟大部地区夏季为2个月左右，西北部中山区则春秋相连，无夏季。全年最高气温出现于7月。秋季气温急剧下降，秋霜早。冬季严寒漫长，全盟大部地区为5—6个月，西北部林区长达7个月。全年最低气温出现于1月。年平均气温大部地区为4—6℃，西北部林区为-3.2℃。年降水量多年平均值在373—467毫米之间，降水年际变率大，保证率低。年降水量的72—78%集中在6—8月。

四、结果与分析

（一）易损性指标选取

对雷电灾害易损性数据进行探究，明确每个指标的定义：1.雷暴日数。雷暴日是通过各个气象站的人工观测获得，它能直接反应该地区的雷暴活动情况，常用的参数为年雷暴日数即该区域每年发生雷暴的日数。文中兴安盟地区六个行政区域各地的雷暴日数为该盟市所有气象站的平均雷暴日数。2.雷电灾害频度。雷电灾害频度是指某一地区平均每年雷电灾害发生的次数，该指标能反应该区域每年实际雷电灾害发生的情况。笔者通过统计得出兴安盟六个行政区域年平均雷电灾害次数。3.生命易损模数。生命易损模数是指某一地区单位面积雷击人员伤亡的数量，即该地区的常住人口与行政面积之比，该指标与地区城镇化率、人口密度有关，表示雷电灾害对人员生命的危害程度。4.经济易损模数。经济易损模数是指某一地区单位面积雷击损失的数量，即该地区的GDP生产总值与行政面积之比，该指标与地区经济发展程度有关，也能间接地反映该地区防雷减灾的能力。为使研究成果易于应用和指导兴安盟地区的防雷减灾工作，以兴安盟现有6个行政区域为基本分析单元，利用雷暴观测资料和雷电灾害统计数据及兴安盟地区统计年鉴相关数据，分别计算出各地区雷灾易损性分析指标值（表1）。由表1可见，就雷暴日数而言，突泉县、科尔沁右翼中旗等地区雷暴较多，乌兰浩特市地区雷暴日数最少，兴安盟地区雷暴主要表现为东南多西北少的特点，其中中南部地区雷暴最多，而西部地区雷暴发生的最少；就雷电灾害频度而言，突泉县、雷电灾害发生的次数最多，这与兴安盟地区雷暴活动规律和地区经济、社会发展等有一定的关联度；就雷灾造成的生命易损模数而言，由于受到各地区的行政区域面积和人口密度等因素的影响，各盟市生命易损模数表现的差异较大，其中乌兰浩特市地区最大，其次是突泉县，阿尔山市地区最小；就经济易损模数而言，乌兰浩特市、突泉县、扎赉特旗等地的经济易损模数较大，上述区域是兴安盟经济最为发达的地区也是雷暴活动较为活跃的地区，因此相对其他盟市其雷电灾害的经济易损程度较为严重。

表1 兴安盟6个旗县市2017-2020年间雷电灾害易损性分析指标

（二）雷电灾害易损性风险评估

由于上述4个指标有不同的计量单位和物理意义，因此需要对指标进行无量纲化处理，将各指标值统一转化到无量纲化，无量纲化后评估指标结果如表2所示。

表2 雷电灾害易损性评估指标归一化结果

建立雷电灾害风险评估的对比矩阵。指标权重的确定方法主要有经验法、专家打分及层次分析法等多种方式。本文将采用层次分析法，其分析步骤为首先建立判断矩阵，然后求出判断矩阵的最大特征根入特征向量，最后特征向量归一化处理，得出各指标的相对权重值。经过计算对比矩阵A计算结果的最大特征根为4.051075，一致检验G为0.017025，一致性比率CR为0.019063。CR的小于0.1，说明对比矩阵一致性检验合格。

雷电灾害易损性风险值的计算及指标分级。通过该层次分析法，计算出各指标的权重矩阵（特征向量）W，结合风险评估指标8，计算易损性风险指数Σmjm1W（j）B（i，j），m为风险评估指标总数，B（i，j）为各评估标的权重值为指标的归一化指数，W（j）是每个评估指标的权重值。在此采用的层次结构模型为两层分析模式，其风险公式即风险值与评估指标之间的换算公式为R=0.47234B，+0.28542B2+0.16971务+0.07252场，则可得出各盟市的风险值结果。由上述可知，灾害风险值的大小反映了雷电灾害的易损度，根据灾害风险值的大小可以比较出各盟市的雷电灾害综合易损度，其中极高易损区、高易损区、中易损区、低易损区、极低易损区对应的风险值分别为乌兰浩特市0.33、突泉县0.82、科尔沁右翼前旗0.63、扎赉特旗0.30、阿尔山市0.43。由此可见，全盟大部分地区属于雷电灾害中、低易损区。这种分布与现实情况基本相符，极高和高易损区的主要特点是经济相对发达且人口相对较多、城镇化率较高，雷击损坏的概率较高，因此需加强雷电灾害防御设施，进一步提高该地区的防雷减灾能力；中易损区的特点是区域行政面积较大，雷灾相对发生的次数较少，但雷灾造成的经济损失却较为严重。

五、雷电灾害易损性风险划分

根据调查数据和统计结果可知，兴安盟雷电灾害易损性分布杂乱，六个旗县市之间差距较大，缺乏一定的规律性。其中突泉县情况最为严重，被评估为极高易损区，科尔沁右翼前旗为高易损区，科尔沁右翼中旗、扎赉特旗、阿尔山市被评估为低易损区。此时应该对承灾体暴露性进行分析。承灾体暴露性是指当面临灾害威胁时，承灾体可能会产生损失的大小，主要包括经济损失、人员伤亡、服务中断等。在研究区域雷电活动时，虽然雷电活动的致灾因子较强，但是如果该地区没有人员活动以及承灾体较少的话，这种情况不容易发生灾害。承灾体暴露性不仅决定着雷电灾害可能会造成损失的大小和形式，同时还决定了区域是否存在着灾害风险。通常来说，影响暴露性的指标主要分为两大类，即人口密度和研究区的经济发展情况。随着科学技术的发展与社会的进步，电子与电气设备遍及到人们的生活和工作之中，导致受到雷电破坏的概率增加，发生雷电灾害的数量明显上升。当相同强度大小的地闪发生在人口密集、财产价值高的地区与发生在偏远地区人烟稀少、经济落后的地区比较，所造成的影响是不同的。所以选择人口密度和GDP密度作为承灾体暴露性的评价指标，一个地区人口越密集，雷电灾害所造成的受伤人数、死亡人数以及间接受到影响的人数就会越大；一个地区经济密度越大、建筑物越密集，即GDP密度越大，所造成的直接经济损失和间接经济损失就越大，因此区域雷电灾害风险越大。

六、结果分析

通过分析内蒙古地区2017-2020年兴安盟境内8个地区气象站雷暴日资料及2017-2020年《全国雷电灾害汇编》资料，结合兴安盟统计年鉴关于经济和人口的数据，按照雷暴日数、雷电灾害频度、经济和生命易损模数等4 个指标及釆 用层次分析法、5级分区法对内兴安盟地区雷电灾害易损性及其区划的研究，得出兴安盟6个旗县市的雷电灾害与各地的雷暴日、经济发展程度及城镇化率、人口基数等因素有关。从雷灾易损度区划图得出突泉县为极高易损区，科尔沁右翼前旗和扎赉特旗为高易损度区，阿尔山市和科尔沁右翼中旗为低易损区。极高和高易损区的主要特点是经济相对发达且人口相对较多、城镇化率较高，雷击损坏的概率较高，易损性较高的地区应提高雷电灾害的监测预警防护水平，这时就应该以实际的情况为出发点，制定科学系统的防雷策略，增加防御设施建设的数量，加强抵御灾害的能力。特别是森林地区，一旦发生火灾，将会造成无法挽回的损失。所以这些区域应该加强防雷电灾害工作，提升设施建设的水平。而那些农牧地区，人口的密度较低，人口数量较少，虽然灾害造成的经济损失较少，但是仍然容易造成人员伤亡。当地居民也应该加强对雷电灾害的重视度，形成防雷意识，把发生灾害的概率降到最低。内蒙古兴安盟地区发生雷电灾害的频率较高，应该根据易损性风险评估和划分，明确具体的防雷减灾策略，保障居民的正常生产和生活。（1）加大资金投入，进一步完善防雷设施。应该对高易损区进行重点关注，保障设施的应用效果。（2）进行防雷知识讲座，扩大宣传范围。通过数据让居民们明确雷电灾害的破坏力，提高他们应对灾害的能力。（3）提高防雷减灾工作的宣传效果。通过多种渠道进行宣传工作，在潜移默化中优化他们的思想意识和防护能力。（4）构建雷电灾害监测系统。建立风险预警机制，对雷电灾害进行精准判断。

七、结语

在研究过程中应该对兴安盟的雷电灾害易损性风险进行明确评估，提高风险划分的精准性。这样就能有针对性地进行风险评估工作，提升监测预防的水平，把灾害的影响降到最低。