內(nèi)蒙古雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)評估與區(qū)劃研究

馮旭宇, 劉曉東

(1.內(nèi)蒙古生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象中心,內(nèi)蒙古呼和浩特010051； 2.內(nèi)蒙古雷電預(yù)警防護(hù)中心，內(nèi)蒙古呼和浩特 010051)

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內(nèi)蒙古雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)評估與區(qū)劃研究

馮旭宇1, 劉曉東2*

(1.內(nèi)蒙古生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象中心,內(nèi)蒙古呼和浩特010051； 2.內(nèi)蒙古雷電預(yù)警防護(hù)中心，內(nèi)蒙古呼和浩特 010051)

利用內(nèi)蒙古地區(qū)1971～2011年118個(gè)氣象站觀測資料和1998～2011年雷電災(zāi)害數(shù)據(jù)及內(nèi)蒙古2012年統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，選取雷暴日數(shù)、雷電災(zāi)害頻度、生命易損模數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失模數(shù)作為雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)，運(yùn)用層次分析法計(jì)算出各盟市雷災(zāi)易損性風(fēng)險(xiǎn)值，然后采用5級分區(qū)法對內(nèi)蒙古地區(qū)雷電災(zāi)害綜合易損性進(jìn)行區(qū)劃。結(jié)果表明，雷電災(zāi)害極高易損區(qū)集中在呼和浩特市，高易損區(qū)分布在包頭和通遼地區(qū)，中易損區(qū)分布在呼倫貝爾、興安盟、赤峰和烏蘭察布市，低易損區(qū)分布在錫林郭勒、鄂爾多斯、巴彥淖爾和烏海市，阿拉善盟為極低易損區(qū)。

雷電災(zāi)害；易損性；評估指標(biāo)；易損度區(qū)劃

雷電災(zāi)害是“聯(lián)合國國際減災(zāi)十年”公布的影響人類活動的嚴(yán)重災(zāi)害之一，暴雨洪澇、雷電災(zāi)害是內(nèi)蒙古地區(qū)最主要的氣象災(zāi)害類型。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近8年間內(nèi)蒙古自治區(qū)因氣象災(zāi)害死亡251人[1]，直接經(jīng)濟(jì)損失262億元，內(nèi)蒙古自治區(qū)全區(qū)平均每年發(fā)生氣象災(zāi)害190次，因?yàn)?zāi)死亡32人，直接經(jīng)濟(jì)損失33億元；且近年來內(nèi)蒙古氣象災(zāi)害頻率和經(jīng)濟(jì)損失呈明顯的逐年上升趨勢，氣象災(zāi)害出現(xiàn)次數(shù)最多的是大風(fēng)冰雹災(zāi)害，占37.5%；暴雨洪澇災(zāi)害次之，占34.4%；雷電災(zāi)害占7.8%；這三類氣象災(zāi)害出現(xiàn)的次數(shù)約占統(tǒng)計(jì)災(zāi)害類型的80%，同時(shí)也是造成人員死亡和經(jīng)濟(jì)損失的主要?dú)庀鬄?zāi)害類型，雷電災(zāi)害每年均造成人畜傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，其中直接經(jīng)濟(jì)損失1 572.3萬元，雷擊傷亡人數(shù)為14.2人，且逐年呈現(xiàn)波動增長[2-5]。雷電災(zāi)害引起社會各界的廣泛重視，這就需要進(jìn)一步加強(qiáng)防雷減災(zāi)規(guī)劃，明確防雷保護(hù)的重點(diǎn)，從而減少重大雷擊事故的發(fā)生。目前，許多科技工作者對各地的雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃進(jìn)行了比較全面的分析[6-11]，如郭虎等對北京市雷電災(zāi)害易損度進(jìn)行了區(qū)劃研究，建立了北京市雷電災(zāi)害的災(zāi)情評估指標(biāo)體系[6-7]；李彩蓮等選取同樣的指標(biāo)和分級方法分別對陜西和云南省雷電災(zāi)害進(jìn)行了易損性分析與區(qū)劃[10-11]；尹娜等對廣東省雷電災(zāi)害的脆弱性和易損度進(jìn)行了區(qū)劃[12]。但針對內(nèi)蒙古地區(qū)雷電災(zāi)害的易損性風(fēng)險(xiǎn)評估和區(qū)劃研究還沒有開展，因此筆者利用歷史雷電災(zāi)害等相關(guān)資料對內(nèi)蒙古地區(qū)進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的易損性區(qū)劃，為各級政府和相關(guān)部門加強(qiáng)防雷減災(zāi)管理、提高防雷減災(zāi)水平、降低雷擊人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失提供客觀的科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來源所用雷暴日資料為內(nèi)蒙古地區(qū)118個(gè)氣象站1971～2011 年每日觀測資料，將12個(gè)盟市各旗縣氣象站的雷暴日數(shù)平均值作為各盟市雷暴日數(shù)。雷電災(zāi)害資料來源于中國氣象局雷電防護(hù)管理辦公室編寫的1998～2011年《全國雷電災(zāi)害匯編》及內(nèi)蒙古雷電預(yù)警防護(hù)中心收集整理的雷電災(zāi)害資料。人口和經(jīng)濟(jì)特征等資料使用《內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒2012》發(fā)布的2011年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

1.2 分析方法層次分析法是美國運(yùn)籌學(xué)家Saaty教授于20世紀(jì) 70年代初提出的一種定性與定量分析相結(jié)合的多目標(biāo)決策分析方法[6,13]，主要分為建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型、構(gòu)造判斷矩陣以及一致性檢驗(yàn)和風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算等步驟[14]。在此將雷暴災(zāi)害損失風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)作為層次結(jié)構(gòu)模型的目標(biāo)層，用雷暴日、雷電災(zāi)害頻度、經(jīng)濟(jì)易損模數(shù)、生命易損模數(shù)等指標(biāo)作為指標(biāo)層進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 易損性指標(biāo)選取袁湘玲等通過分析黑龍江雷電災(zāi)害的易損性指出承災(zāi)體易損性由自然易損性、社會易損性等方面的內(nèi)容來表達(dá)更為確切[15]。筆者參照其他相關(guān)論文的方法[16-22]將采用雷暴日數(shù)、雷電災(zāi)害頻度、經(jīng)濟(jì)和生命易損模數(shù)等4個(gè)指標(biāo)對內(nèi)蒙古自治區(qū)雷電災(zāi)害易損性及其區(qū)劃的研究，其指標(biāo)為：①雷暴日數(shù)。雷暴日是通過各個(gè)氣象站的人工觀測獲得，它能直接反應(yīng)該地區(qū)的雷暴活動情況，常用的參數(shù)為年雷暴日數(shù)即該區(qū)域每年發(fā)生雷暴的日數(shù)。文中每個(gè)盟市的雷暴日數(shù)為該盟市所有氣象站的平均雷暴日數(shù)。②雷電災(zāi)害頻度。雷電災(zāi)害頻度是指某一地區(qū)平均每年雷電災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)，該指標(biāo)能反應(yīng)該區(qū)域每年實(shí)際雷電災(zāi)害發(fā)生的情況。筆者通過統(tǒng)計(jì)得出內(nèi)蒙古12個(gè)盟市年平均雷電災(zāi)害次數(shù)。③生命易損模數(shù)。生命易損模數(shù)是指某一地區(qū)單位面積雷擊人員傷亡的數(shù)量，即該地區(qū)的常住人口與行政面積之比，單位為人/km2。該指標(biāo)與地區(qū)城鎮(zhèn)化率、人口密度有關(guān)，表示雷電災(zāi)害對人員生命的危害程度。④經(jīng)濟(jì)易損模數(shù)。經(jīng)濟(jì)易損模數(shù)是指某一地區(qū)單位面積雷擊損失的數(shù)量，即該地區(qū)的GDP生產(chǎn)總值與行政面積之比，單位為萬元/km2。該指標(biāo)與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度有關(guān)，也能間接地反映該地區(qū)防雷減災(zāi)的能力。

為使研究成果易于應(yīng)用和指導(dǎo)自治區(qū)的防雷減災(zāi)工作實(shí)際，以內(nèi)蒙古現(xiàn)有12個(gè)行政區(qū)域?yàn)榛痉治鰡卧?，利用雷暴觀測資料和雷電災(zāi)害統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及內(nèi)蒙古地區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒相關(guān)數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出各盟市雷災(zāi)易損性分析指標(biāo)值(表1)。由表1可見，就雷暴日數(shù)而言，烏蘭察布、呼和浩特、赤峰等地區(qū)雷暴較多，阿拉善盟地區(qū)雷暴日數(shù)最少，內(nèi)蒙古地區(qū)雷暴主要表現(xiàn)為東南多西北少的特點(diǎn)，其中中南部地區(qū)雷暴最多，而西部地區(qū)雷暴發(fā)生的最少；就雷電災(zāi)害頻度而言，呼和浩特、通遼、呼倫貝爾地區(qū)雷電災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)最多，自治區(qū)雷災(zāi)事故同樣呈現(xiàn)東部多西部少的特點(diǎn)，這與自治區(qū)雷暴活動規(guī)律和地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展等有一定的關(guān)聯(lián)度；就雷災(zāi)造成的生命易損模數(shù)而言，由于受到各地區(qū)的行政區(qū)域面積和人口密度等因素的影響，各盟市生命易損模數(shù)表現(xiàn)的差異較大，其中烏海地區(qū)最大，其次是呼和浩特，阿拉善盟地區(qū)最??；就經(jīng)濟(jì)易損模數(shù)而言，烏海、呼和浩特、包頭等地的經(jīng)濟(jì)易損模數(shù)較大，上述區(qū)域是內(nèi)蒙古經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)也是雷暴活動較為活躍的地區(qū)，因此相對其他盟市其雷電災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)易損程度較為嚴(yán)重。

表1 內(nèi)蒙古12個(gè)盟市雷電災(zāi)害易損性分析指標(biāo)

表2 雷電災(zāi)害易損性評估指標(biāo)歸一化結(jié)果

2.2 雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)評估

2.2.1建立雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估的對比矩陣。指標(biāo)權(quán)重的確定方法主要有經(jīng)驗(yàn)法、專家打分及層次分析法等多種方法[15]。在此采用的研究方法與袁湘玲等[23]選用的方法相同，即層次分析法。其分析步驟為首先建立判斷矩陣A(表3)，然后求出判斷矩陣的最大特征根λmax和特征向量，最后將特征向量歸一化處理，得出各指標(biāo)的相對權(quán)重值。經(jīng)過計(jì)算對比矩陣A計(jì)算結(jié)果的最大特征根λmax為4.051 075，一致性檢驗(yàn)Cl為0.017 025，一致性比率CR為0.019 063。CR的值小于0.1，說明對比矩陣一致性檢驗(yàn)合格。

表3 風(fēng)險(xiǎn)因數(shù)對比矩陣

表4 各盟市的風(fēng)險(xiǎn)值

2.3 雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃由圖1可見，全區(qū)雷電災(zāi)害易損性分布極不均衡，各地區(qū)差異較大。其中呼和浩特地區(qū)為極高易損區(qū)，占全區(qū)面積的1.49%；包頭和通遼地區(qū)為高易損度區(qū)，占7.51%；呼倫貝爾、興安盟、赤峰和烏蘭察布市為中易損區(qū)，占38.87%；錫林郭勒盟、鄂爾多斯、巴彥淖爾和烏海市為低易損區(qū)，占30.64%；阿拉善盟為極低易損區(qū)，占21.49%。由此可見，全區(qū)大部分地區(qū)屬于雷電災(zāi)害中、低易損區(qū)。這種分布與現(xiàn)實(shí)情況基本相符，極高和高易損區(qū)的主要特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)且人口相對較多、城鎮(zhèn)化率較高，雷擊損壞的概率較高，因此需加強(qiáng)雷電災(zāi)害防御設(shè)施，進(jìn)一步提高該地區(qū)的防雷減災(zāi)能力；中易損區(qū)的特點(diǎn)是區(qū)域行政面積較大，雷災(zāi)相對發(fā)生的次數(shù)較少，但雷災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失卻較為嚴(yán)重。如呼倫貝爾森林雷擊火損失就相當(dāng)大，故該區(qū)域也應(yīng)加強(qiáng)防雷減災(zāi)能力建設(shè)，不能麻痹大意。內(nèi)蒙古雷電災(zāi)害的低易損區(qū)主要分布在西部和中部錫林郭勒盟，該區(qū)域主要是農(nóng)牧區(qū)，人口較少，雷電密度小，因此雷災(zāi)造成的損失少，但雷擊人員傷亡的概率較大，應(yīng)加強(qiáng)該區(qū)域廣大農(nóng)牧民的防雷意識。

3 結(jié)論

通過分析內(nèi)蒙古地區(qū)1971～2011年118個(gè)氣象站雷暴日資料及1998～2011年《全國雷電災(zāi)害匯編》資料，結(jié)合內(nèi)蒙古統(tǒng)計(jì)年鑒關(guān)于經(jīng)濟(jì)和人口的數(shù)據(jù)，按照雷暴日數(shù)、雷電災(zāi)害頻度、經(jīng)濟(jì)和生命易損模數(shù)等4個(gè)指標(biāo)及采用層次分析法、5級分區(qū)法對內(nèi)蒙古自治區(qū)雷電災(zāi)害易損性及其區(qū)劃的研究，得出內(nèi)蒙古各盟市的雷電災(zāi)害與各地的雷暴日、經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度及城鎮(zhèn)化率、人口基數(shù)等因素有關(guān)。從雷災(zāi)易損度區(qū)劃圖得出呼和浩特市為極高易損區(qū)，包頭和通遼市為高易損度區(qū)，呼倫貝爾、興安盟、赤峰和烏蘭察布市為中易損區(qū)，錫林郭勒盟、鄂爾多斯、巴彥淖爾和烏海市為低易損區(qū)，阿拉善盟為極低易損區(qū)。極高和高易損區(qū)的主要特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)且人口相對較多、城鎮(zhèn)化率較高，雷擊損壞的概率較高，易損性較高的地區(qū)應(yīng)提高雷電災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警防護(hù)水平，進(jìn)一步加強(qiáng)人們的防雷意識。

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Comprehensive Estimate and Zoning of Lightning Disaster Vulnerability Risk in Inner Mongolia

FENG Xu-yu1, LIU Xiao-dong2*

(1. Inner Mongolia Ecological and Agricultural Meteorological Center, Hohhot, Inner Mongolia 010051; 2. Inner Mongolia Lightning Warning & Protection Center, Hohhot, Inner Mongolia 010051)

Using the observational thunder storm data of 118 stations from 1971to 2011, lightning disaster statistics data from 1998 to 2011 and the 2012 Statistical Yearbook data in Inner Mongolia, the thunderstorm characteristics of climate change and the characteristics of lightning disaster are studied. Annual mean thunderstorm days, lightning disaster frequency, life vulnerability modulus and economic loss modulus are presented as lightning disaster vulnerability risk evaluation indexes of thunderstorm disasters in Inner Mongolia. Based on them, the vulnerability assessment structure of thunderstorm disasters is given with analytical hierarchical process and weighted comprehensive analysis. Then, the vulnerability assessment indices of thunderstorm disasters are classified as five grades with given values. The comprehensives vulnerability assessment indices of these twelve cities are also graded as corresponding five degrees. Finally, vulnerability division of the lighting disaster is obtained based on the vulnerability degree values of the twelve cities in Inner Mongolia. The result shows that Hohhot belongs to the maximal damageable area. Baotou and Tongliao belong to the high damageable area. Hulunbeier, Xinganmeng, Chifeng and Wulanchabu belong to the medium damageable area. Xilin Gol, Erdos, Bayannur and Wuhai belong to the low damage-able area. Alashan area belongs to the least low vulnerability.

Lightning disaster; Vulnerability; Evaluation index; Vulnerability division

內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象局科技創(chuàng)新項(xiàng)目(nmqxkjcx201408)。

馮旭宇(1981- ),女,內(nèi)蒙古呼和浩特人，工程師,碩士,從事氣象信息技術(shù)與安全方面研究。*通訊作者，高級工程師，碩士，從事雷電防御研究。

2014-11-21

S 429；P 446

A

0517-6611(2015)01-166-03