山東省雷電災(zāi)害特征分析及防雷減災(zāi)對(duì)策研究

夏一楠，李海雷，魏光龍

（1. 濟(jì)南市氣象局，濟(jì)南 250102；2. 山東省雷電防護(hù)技術(shù)中心，濟(jì)南 250031；3. 淄博市氣象局，山東 淄博 255000）

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山東省雷電災(zāi)害特征分析及防雷減災(zāi)對(duì)策研究

夏一楠1，李海雷2，魏光龍3

（1. 濟(jì)南市氣象局，濟(jì)南 250102；2. 山東省雷電防護(hù)技術(shù)中心，濟(jì)南 250031；3. 淄博市氣象局，山東 淄博 255000）

摘要：利用2006—2013年山東省17個(gè)地市的雷電災(zāi)害數(shù)據(jù)資料，統(tǒng)計(jì)分析了山東地區(qū)近8a雷電災(zāi)害的時(shí)間、空間、行業(yè)分布特點(diǎn)以及造成的人員經(jīng)濟(jì)損失，并利用氣象學(xué)統(tǒng)計(jì)分析中的分級(jí)統(tǒng)計(jì)法，得出17個(gè)地市雷電災(zāi)害數(shù)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的量化取值，繪制出了山東省2006—2013年的雷電災(zāi)害數(shù)量等級(jí)空間分布圖，與以閃電定位基礎(chǔ)數(shù)據(jù)繪制的密度空間分布圖進(jìn)行了對(duì)比分析，提出了相應(yīng)的防雷減災(zāi)建議對(duì)策。

關(guān)鍵詞：雷電；防災(zāi)減災(zāi)；氣象災(zāi)害

引言

雷電災(zāi)害是聯(lián)合國(guó)公布的10種最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，也是目前中國(guó)十大自然災(zāi)害之一，被稱(chēng)為“電子時(shí)代的一大公害”。近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及耐壓水平低、價(jià)值高的微電子設(shè)備廣泛應(yīng)用，雷電危害造成的損失和影響也越來(lái)越大。據(jù)保守估計(jì)，中國(guó)每年因雷電災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)億元，而由此造成的間接經(jīng)濟(jì)損失則難以估計(jì)[1]。山東位于中國(guó)東部沿海，黃河下游。夏季溫濕氣流旺盛，對(duì)流性天氣較多，屬于雷電高發(fā)區(qū)。頻繁的雷電活動(dòng)易導(dǎo)致多發(fā)的雷電災(zāi)害。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2006—2013年山東省共發(fā)生雷電災(zāi)害3031起，造成的人員傷亡數(shù)量多達(dá)135人，引起的直接、間接經(jīng)濟(jì)損失之和高達(dá)3.49億元。嚴(yán)重的雷電災(zāi)害情況引起了各級(jí)政府的高度重視和社會(huì)的廣泛關(guān)注。因此，對(duì)雷電災(zāi)害的特征進(jìn)行多角度研究分析，提出相應(yīng)的減災(zāi)防御建議措施，對(duì)有效減輕雷電災(zāi)害帶來(lái)的影響，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，維護(hù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。

1 雷電災(zāi)害的時(shí)間分布

1.1 雷電災(zāi)害的年際變化

根據(jù)山東省氣象局政策法規(guī)處提供的雷電災(zāi)害匯總資料分析出2006—2013年山東省雷電災(zāi)害的逐年發(fā)生次數(shù)，全省平均每年發(fā)生雷電災(zāi)害378.9起，2006年最多，高達(dá)1342起。雷電災(zāi)害的頻次年際差異很大，最高值年（2006年）是最低值年（2012年）的13.2倍。

隨后幾年，雷電災(zāi)害逐漸呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢(shì)。這與地方政府、防雷主管部門(mén)多年來(lái)開(kāi)展的防雷減災(zāi)工作，以及人民群眾防雷意識(shí)的不斷增強(qiáng)和整個(gè)社會(huì)防雷措施的不斷完善密不可分。

圖1　山東省雷電災(zāi)害數(shù)量的年變化

1.2 雷電災(zāi)害的月際變化

2006—2013年山東省雷電災(zāi)害在季節(jié)分布方面具有明顯的差異。從圖2可以看出一年四季均有雷電災(zāi)害發(fā)生，從3月份開(kāi)始迅速增多，9月份開(kāi)始又急劇減少。而夏季（6月、7月、8月）是全省雷電災(zāi)害的高發(fā)季節(jié)，平均雷電災(zāi)害數(shù)量分別為37.7起、93.5起、140.6起，占全年雷災(zāi)總數(shù)的73.2％，呈現(xiàn)出明顯的單峰特性。山東省的地形地貌特點(diǎn)為中部山地凸起，西部低洼平坦，東部緩丘起伏。復(fù)雜的下墊面為雷暴的發(fā)展提供了抬升作用；夏季又受西太平洋副高和大陸熱低壓控制，經(jīng)常受海洋氣團(tuán)的影響，又為強(qiáng)對(duì)流天氣提供了充分的水汽來(lái)源，夏季雷電活動(dòng)頻繁活躍是造成雷擊事故多發(fā)的主要原因。

圖2　山東省雷電災(zāi)害數(shù)量的月平均變化

2 雷電災(zāi)害的空間分布

根據(jù)對(duì)2006—2013年山東省17個(gè)地市的雷電災(zāi)害實(shí)例統(tǒng)計(jì)，得出各地市8年間累計(jì)遭受的雷電災(zāi)害數(shù)量，如表1所示：

表1　各地市雷電災(zāi)害數(shù)量表

采用氣象學(xué)統(tǒng)計(jì)分析中的分級(jí)統(tǒng)計(jì)法[2]，計(jì)算出雷電災(zāi)害的數(shù)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。首先從小到大進(jìn)行排序，并分為5組：

第一組：（20，36，36）；

第二組：（48，52，69）；

第三組：（71，71，75，79）；

第四組：（200，202，250）；

第五組：（317，319，528，591）。

雷災(zāi)數(shù)量第一組最大值和第二組最小值的平均值為：（36+48）/ 2 = 42；

第二組最大值和第三組最小值的平均值為：（69+71）/ 2 = 70；

第三組最大值和第四組最小值的平均值為：（79+200）/ 2 ≈140；

第四組最大值和第五組最小值的平均值為：（250+317）/ 2 ≈ 284。

綜上所述，得到雷電災(zāi)害數(shù)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，如表2：

表2　雷電災(zāi)害數(shù)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)劃分的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分別對(duì)17個(gè)地市進(jìn)行雷電災(zāi)害數(shù)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)量化取值，得到表3。

表3　各地市雷電災(zāi)害數(shù)量等級(jí)取值

根據(jù)表3可得：棗莊、濟(jì)寧、菏澤為雷電災(zāi)害發(fā)生的極低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；濟(jì)南、東營(yíng)、萊蕪為低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；泰安、濱州、德州、聊城為中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；青島、淄博、臨沂為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；煙臺(tái)、濰坊、威海、日照為極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。利用GIS軟件，取山東省的經(jīng)緯度區(qū)間為：34.25°N～38.23°N，114.36°E～122.43°E，結(jié)合表3的數(shù)據(jù)，繪制出山東省2006—2013年的雷電災(zāi)害數(shù)量等級(jí)空間分布圖（圖3）。

圖3　山東省雷電災(zāi)害數(shù)量等級(jí)空間分布

圖4為通過(guò)分析2006—2013年全省閃電定位資料，采用Surfer 軟件繪制的雷電活動(dòng)年平均地閃密度空間分布圖。通過(guò)將圖3與圖4對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，雷電災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域空間劃分與雷電活動(dòng)的地閃密度的空間分布有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，但并非完全吻合。比如處于雷電災(zāi)害極低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的棗莊市與低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的東營(yíng)市相應(yīng)的雷電活動(dòng)確實(shí)稀少，而位于雷電災(zāi)害極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的煙臺(tái)、威海兩市地閃密度的頻次卻也比較低。

圖4　山東省雷電活動(dòng)年平均地閃密度空間分布（單位：次/a﹒km2）

雷電災(zāi)害既與雷電活動(dòng)的空間分布有一定的關(guān)系，但又不完全由后者的活躍程度所決定。應(yīng)當(dāng)還與當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境、經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)、人員活動(dòng)、雷電防護(hù)水平、雷電災(zāi)情是否得到及時(shí)上報(bào)、準(zhǔn)確收集等多方面因素有關(guān)，雷擊密度只是雷電災(zāi)害的致災(zāi)因子之一。

3 雷電災(zāi)害的行業(yè)分布

如圖5所示，山東省近8年的雷電災(zāi)害主要分布在電力、通信、石化、交通、金融、教育等6個(gè)行業(yè)。其中雷災(zāi)最嚴(yán)重的3大行業(yè)依次為電力、通信、石化，分別發(fā)生275起、205起、140起，分別占總災(zāi)害次數(shù)的34％、25％、18％。電力行業(yè)的輸變電設(shè)備等露天分布較廣，遭受雷擊的概率較大，直擊雷電流通過(guò)高壓輸電線(xiàn)路侵害變壓器，電力設(shè)施的損壞會(huì)造成大面積停電，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失；隨著大規(guī)模集成電路和智能化電子設(shè)備在通信行業(yè)中廣泛應(yīng)用，雷擊電磁脈沖（LEMP）的危害愈發(fā)嚴(yán)重是其頻繁遭受雷電災(zāi)害的主要原因；石化行業(yè)多為易燃易爆場(chǎng)所，且在雷災(zāi)發(fā)生時(shí)有兩大特點(diǎn)：一是單次雷災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失與人員傷亡數(shù)量龐大，二是雷災(zāi)的后續(xù)危害嚴(yán)重，容易發(fā)生雷擊火災(zāi)、爆炸等現(xiàn)象（例如1989年由雷擊引起的黃島油庫(kù)特大火災(zāi)事故）。交通、金融、教育領(lǐng)域所占比例雖然較小，但可以看出，雷電災(zāi)害基本覆蓋了社會(huì)生活的各行各業(yè)。

圖5　山東省雷電災(zāi)害的行業(yè)分布

4 雷電災(zāi)害帶來(lái)的影響

4.1 雷電災(zāi)害引起的人員傷亡

圖6為2006—2013年山東省雷電災(zāi)害造成人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失的年變化。經(jīng)統(tǒng)計(jì)人身傷亡事故總數(shù)為91起，其中受傷人數(shù)為50人，死亡人數(shù)為84人，總體均呈現(xiàn)出遞減趨勢(shì)。值得注意的是，這其中農(nóng)村雷災(zāi)事故的受傷人數(shù)有44人，占受傷總?cè)藬?shù)的88％，死亡人數(shù)有77人，占死亡總?cè)藬?shù)的91.7％。這表明，雷擊引起的人身傷亡事故絕大多數(shù)發(fā)生在農(nóng)村地區(qū)。分析其原因，主要與農(nóng)民群眾的防雷觀念意識(shí)淡薄，對(duì)防雷的科普技術(shù)知識(shí)掌握不夠，農(nóng)村房屋建筑防雷設(shè)施數(shù)量嚴(yán)重不足或達(dá)不到安全標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)?？梢?jiàn)，農(nóng)村地區(qū)的防雷形勢(shì)依舊嚴(yán)峻。

圖6　山東省雷電災(zāi)害傷亡人數(shù)及經(jīng)濟(jì)損失的年變化

4.2 雷電災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失

2006年雷電災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失與間接經(jīng)濟(jì)損失之和高達(dá)2.3億元，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代化建設(shè)造成了嚴(yán)重影響。由圖6可以看出，至2007年，由雷災(zāi)引起的經(jīng)濟(jì)損失陡降且之后幾年有平穩(wěn)緩降的趨勢(shì)，但損失金額依然比較龐大，特別是2007年、2010年、2011年的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失數(shù)額之和分別達(dá)到了3270.4萬(wàn)元、2576.2萬(wàn)元、2119.8萬(wàn)元，均超過(guò)了2000萬(wàn)，在各類(lèi)自然災(zāi)害中處于靠前位置?？梢?jiàn)，進(jìn)一步加強(qiáng)防雷減災(zāi)工作對(duì)于間接保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平穩(wěn)定發(fā)展意義重大。

5 雷電災(zāi)害防御對(duì)策

根據(jù)前文對(duì)雷電災(zāi)害的時(shí)空和行業(yè)分布特點(diǎn)分析，應(yīng)采取以下防御措施：

（1）夏季為雷電活動(dòng)全年最活躍的時(shí)期，也是雷電災(zāi)害的高發(fā)季節(jié)。因此在汛期來(lái)臨之前，應(yīng)對(duì)易遭受雷擊的各類(lèi)建（構(gòu)）筑物的防雷裝置嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范實(shí)施全方位的綜合防雷檢測(cè)，檢測(cè)不合格的，應(yīng)按專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)提出的整改意見(jiàn)進(jìn)行整改，防患于未然。

（2）煙臺(tái)、濰坊、威海、日照4個(gè)地市為雷電災(zāi)害事故發(fā)生的極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，在完善當(dāng)?shù)乩纂姺雷o(hù)措施的同時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際制訂、健全雷電災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案，在人口密集區(qū)、重點(diǎn)保護(hù)區(qū)實(shí)行經(jīng)常性的預(yù)案演練；由于雷電災(zāi)害與地閃密度的分布特點(diǎn)不盡相同，在制定防雷減災(zāi)機(jī)制時(shí)，不僅要考慮雷電活動(dòng)自身的規(guī)律，同時(shí)也要重視承災(zāi)體（人身財(cái)產(chǎn)、自然資源等）的類(lèi)型及區(qū)域易損性的研究分析。

（3）針對(duì)電力、通信、石化行業(yè)等雷電災(zāi)害發(fā)生的重災(zāi)區(qū)，電力系統(tǒng)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)發(fā)電廠、變電所建（構(gòu)）筑物防雷裝置的保護(hù)措施，穩(wěn)步推進(jìn)輸電線(xiàn)路差異化的防雷工程改造工作；對(duì)于通信行業(yè)，各類(lèi)通信局（基站）和信息系統(tǒng)應(yīng)采取聯(lián)合接地、均壓等電位分區(qū)措施，通信大樓及設(shè)施則需遵守層層防護(hù)的原則；科學(xué)規(guī)范石油化工裝置及其輔助生產(chǎn)設(shè)施（廠房房屋類(lèi)和戶(hù)外裝置區(qū)）[3]的防雷設(shè)計(jì)，石化企業(yè)應(yīng)加大對(duì)防雷安全隱患的自查力度，嚴(yán)格落實(shí)安全生產(chǎn)事故責(zé)任制。

（4）農(nóng)村是雷擊造成人員傷亡的重災(zāi)區(qū)，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)農(nóng)村防雷科普知識(shí)宣傳力度和社會(huì)輿論引導(dǎo)強(qiáng)度。利用電視、網(wǎng)絡(luò)等媒體向群眾普及雷電防護(hù)知識(shí)，利用宣傳畫(huà)冊(cè)等通俗易懂的方式宣講防雷科普知識(shí)，利用短信群發(fā)、電子顯示屏、廣播設(shè)施等及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息，加大對(duì)農(nóng)村防雷減災(zāi)信息員隊(duì)伍建設(shè)的資金投入和政策支持等。

6 結(jié)語(yǔ)

受多方面因素限制，實(shí)際發(fā)生的雷電災(zāi)害可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，因此應(yīng)加強(qiáng)對(duì)雷電災(zāi)害的統(tǒng)計(jì)工作，以便做出更加科學(xué)合理的決策。另外，防雷減災(zāi)工作涉及到各個(gè)方面，除了結(jié)合雷電災(zāi)害特點(diǎn)有針對(duì)性地采取防護(hù)措施外，還應(yīng)做好雷電活動(dòng)監(jiān)測(cè)和預(yù)警預(yù)報(bào)、防雷裝置施工質(zhì)量監(jiān)督、資質(zhì)資格管理、行政執(zhí)法檢查等工作，才能確保防雷減災(zāi)工作落到實(shí)處，減少雷擊事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：夏一楠（1988—），男，漢族，山東臨朐人，學(xué)士，助理工程師，主要從事雷電防護(hù)工作。

收稿日期：2015-06-11

中圖分類(lèi)號(hào)：P468.0

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1005–0582（2016）01–0041–04