興安盟雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與區(qū)劃研究

◎林曉宇

一、引言

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)年均受雷電災(zāi)害影響造成財(cái)產(chǎn)損失達(dá)到億元左右，人員傷亡的數(shù)量已經(jīng)約為一千人，而內(nèi)蒙古自治區(qū)近15年來(lái)因雷擊造成的直接經(jīng)濟(jì)損失累計(jì)高達(dá)2.31億元。雷電災(zāi)害引起社會(huì)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。但針對(duì)興安盟地區(qū)雷電災(zāi)害的易損性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和區(qū)劃研究還沒(méi)有開(kāi)展，因此利用歷史雷電災(zāi)害等相關(guān)資料對(duì)興安盟地區(qū)進(jìn)行災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的易損性區(qū)劃，為各級(jí)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)。

二、資料和方法

（一）資料

通過(guò)分析2017-2020年年間興安盟地區(qū)6個(gè)旗縣市氣象站雷暴日資料，及《全國(guó)雷電災(zāi)害匯編》資料，結(jié)合興安盟統(tǒng)計(jì)年鑒關(guān)于經(jīng)濟(jì)和人口的數(shù)據(jù)。

（二）方法

本次研究使用的主要方法為層次分析法。層次分析法是層次分析法是美國(guó)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，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。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。

三、研究區(qū)概況

興安盟是內(nèi)蒙古的自治區(qū)盟，在內(nèi)蒙古東北部，東北與黑龍江省相連，東南與吉林省毗鄰，南部、西部、北部分別與通遼市、錫林郭勒盟和呼倫貝爾市相連。西北部與蒙古國(guó)接壤，邊境線126千米。盟境南北長(zhǎng)380千米，東西寬320千米，總面積5.51平方公里。因地處于大興安嶺山脈的中段而得名，“興安”在滿語(yǔ)中被譯為丘陵。興安盟下設(shè)六個(gè)縣級(jí)行政區(qū)，包括兩個(gè)縣級(jí)市、一個(gè)縣、三個(gè)旗。分別是烏蘭浩特市、阿爾山市、突泉縣、科爾沁右翼中旗、科爾沁右翼前旗、扎賚特旗。

興安盟處于溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，立體氣候特征明顯，四季分明，地區(qū)差異顯著。春季干旱多風(fēng)，氣溫回升快，日較差也大。夏季溫?zé)岫檀伲舜蟛康貐^(qū)夏季為2個(gè)月左右，西北部中山區(qū)則春秋相連，無(wú)夏季。全年最高氣溫出現(xiàn)于7月。秋季氣溫急劇下降，秋霜早。冬季嚴(yán)寒漫長(zhǎng)，全盟大部地區(qū)為5—6個(gè)月，西北部林區(qū)長(zhǎng)達(dá)7個(gè)月。全年最低氣溫出現(xiàn)于1月。年平均氣溫大部地區(qū)為4—6℃，西北部林區(qū)為-3.2℃。年降水量多年平均值在373—467毫米之間，降水年際變率大，保證率低。年降水量的72—78%集中在6—8月。

四、結(jié)果與分析

（一）易損性指標(biāo)選取

對(duì)雷電災(zāi)害易損性數(shù)據(jù)進(jìn)行探究，明確每個(gè)指標(biāo)的定義：1.雷暴日數(shù)。雷暴日是通過(guò)各個(gè)氣象站的人工觀測(cè)獲得，它能直接反應(yīng)該地區(qū)的雷暴活動(dòng)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)。文中興安盟地區(qū)六個(gè)行政區(qū)域各地的雷暴日數(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(guò)統(tǒng)計(jì)得出興安盟六個(gè)行政區(qū)域年平均雷電災(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，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(duì)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，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)興安盟地區(qū)的防雷減災(zāi)工作，以興安盟現(xiàn)有6個(gè)行政區(qū)域?yàn)榛痉治鰡卧美妆┯^測(cè)資料和雷電災(zāi)害統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及興安盟地區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒相關(guān)數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出各地區(qū)雷災(zāi)易損性分析指標(biāo)值（表1）。由表1可見(jiàn)，就雷暴日數(shù)而言，突泉縣、科爾沁右翼中旗等地區(qū)雷暴較多，烏蘭浩特市地區(qū)雷暴日數(shù)最少，興安盟地區(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，突泉縣、雷電災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)最多，這與興安盟地區(qū)雷暴活動(dòng)規(guī)律和地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)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，其中烏蘭浩特市地區(qū)最大，其次是突泉縣，阿爾山市地區(qū)最小；就經(jīng)濟(jì)易損模數(shù)而言，烏蘭浩特市、突泉縣、扎賚特旗等地的經(jīng)濟(jì)易損模數(shù)較大，上述區(qū)域是興安盟經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)也是雷暴活動(dòng)較為活躍的地區(qū)，因此相對(duì)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 興安盟6個(gè)旗縣市2017-2020年間雷電災(zāi)害易損性分析指標(biāo)

（二）雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

由于上述4個(gè)指標(biāo)有不同的計(jì)量單位和物理意義，因此需要對(duì)指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，將各指標(biāo)值統(tǒng)一轉(zhuǎn)化到無(wú)量綱化，無(wú)量綱化后評(píng)估指標(biāo)結(jié)果如表2所示。

表2 雷電災(zāi)害易損性評(píng)估指標(biāo)歸一化結(jié)果

建立雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的對(duì)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式。本文將采用層次分析法，其分析步驟為首先建立判斷矩陣，然后求出判斷矩陣的最大特征根入特征向量，最后特征向量歸一化處理，得出各指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重值。經(jīng)過(guò)計(jì)算對(duì)比矩陣A計(jì)算結(jié)果的最大特征根為4.051075，一致檢驗(yàn)G為0.017025，一致性比率CR為0.019063。CR的小于0.1，說(shuō)明對(duì)比矩陣一致性檢驗(yàn)合格。

雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)值的計(jì)算及指標(biāo)分級(jí)。通過(guò)該層次分析法，計(jì)算出各指標(biāo)的權(quán)重矩陣（特征向量）W，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)8，計(jì)算易損性風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)Σmjm1W（j）B（i，j），m為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)總數(shù)，B（i，j）為各評(píng)估標(biāo)的權(quán)重值為指標(biāo)的歸一化指數(shù)，W（j）是每個(gè)評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重值。在此采用的層次結(jié)構(gòu)模型為兩層分析模式，其風(fēng)險(xiǎn)公式即風(fēng)險(xiǎn)值與評(píng)估指標(biāo)之間的換算公式為R=0.47234B，+0.28542B2+0.16971務(wù)+0.07252場(chǎng)，則可得出各盟市的風(fēng)險(xiǎn)值結(jié)果。由上述可知，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值的大小反映了雷電災(zāi)害的易損度，根據(jù)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值的大小可以比較出各盟市的雷電災(zāi)害綜合易損度，其中極高易損區(qū)、高易損區(qū)、中易損區(qū)、低易損區(qū)、極低易損區(qū)對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)值分別為烏蘭浩特市0.33、突泉縣0.82、科爾沁右翼前旗0.63、扎賚特旗0.30、阿爾山市0.43。由此可見(jiàn)，全盟大部分地區(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(duì)發(fā)達(dá)且人口相對(duì)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(duì)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。

五、雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)劃分

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，興安盟雷電災(zāi)害易損性分布雜亂，六個(gè)旗縣市之間差距較大，缺乏一定的規(guī)律性。其中突泉縣情況最為嚴(yán)重，被評(píng)估為極高易損區(qū)，科爾沁右翼前旗為高易損區(qū)，科爾沁右翼中旗、扎賚特旗、阿爾山市被評(píng)估為低易損區(qū)。此時(shí)應(yīng)該對(duì)承災(zāi)體暴露性進(jìn)行分析。承災(zāi)體暴露性是指當(dāng)面臨災(zāi)害威脅時(shí)，承災(zāi)體可能會(huì)產(chǎn)生損失的大小，主要包括經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡、服務(wù)中斷等。在研究區(qū)域雷電活動(dòng)時(shí)，雖然雷電活動(dòng)的致災(zāi)因子較強(qiáng)，但是如果該地區(qū)沒(méi)有人員活動(dòng)以及承災(zāi)體較少的話，這種情況不容易發(fā)生災(zāi)害。承災(zāi)體暴露性不僅決定著雷電災(zāi)害可能會(huì)造成損失的大小和形式，同時(shí)還決定了區(qū)域是否存在著災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。通常來(lái)說(shuō)，影響暴露性的指標(biāo)主要分為兩大類，即人口密度和研究區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步，電子與電氣設(shè)備遍及到人們的生活和工作之中，導(dǎo)致受到雷電破壞的概率增加，發(fā)生雷電災(zāi)害的數(shù)量明顯上升。當(dāng)相同強(qiáng)度大小的地閃發(fā)生在人口密集、財(cái)產(chǎn)價(jià)值高的地區(qū)與發(fā)生在偏遠(yuǎn)地區(qū)人煙稀少、經(jīng)濟(jì)落后的地區(qū)比較，所造成的影響是不同的。所以選擇人口密度和GDP密度作為承災(zāi)體暴露性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，一個(gè)地區(qū)人口越密集，雷電災(zāi)害所造成的受傷人數(shù)、死亡人數(shù)以及間接受到影響的人數(shù)就會(huì)越大；一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)密度越大、建筑物越密集，即GDP密度越大，所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失就越大，因此區(qū)域雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)越大。

六、結(jié)果分析

通過(guò)分析內(nèi)蒙古地區(qū)2017-2020年興安盟境內(nèi)8個(gè)地區(qū)氣象站雷暴日資料及2017-2020年《全國(guó)雷電災(zāi)害匯編》資料，結(jié)合興安盟統(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)及釆 用層次分析法、5級(jí)分區(qū)法對(duì)內(nèi)興安盟地區(qū)雷電災(zāi)害易損性及其區(qū)劃的研究，得出興安盟6個(gè)旗縣市的雷電災(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)劃圖得出突泉縣為極高易損區(qū)，科爾沁右翼前旗和扎賚特旗為高易損度區(qū)，阿爾山市和科爾沁右翼中旗為低易損區(qū)。極高和高易損區(qū)的主要特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)且人口相對(duì)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(cè)預(yù)警防護(hù)水平，這時(shí)就應(yīng)該以實(shí)際的情況為出發(fā)點(diǎn)，制定科學(xué)系統(tǒng)的防雷策略，增加防御設(shè)施建設(shè)的數(shù)量，加強(qiáng)抵御災(zāi)害的能力。特別是森林地區(qū)，一旦發(fā)生火災(zāi)，將會(huì)造成無(wú)法挽回的損失。所以這些區(qū)域應(yīng)該加強(qiáng)防雷電災(zāi)害工作，提升設(shè)施建設(shè)的水平。而那些農(nóng)牧地區(qū)，人口的密度較低，人口數(shù)量較少，雖然災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失較少，但是仍然容易造成人員傷亡。當(dāng)?shù)鼐用褚矐?yīng)該加強(qiáng)對(duì)雷電災(zāi)害的重視度，形成防雷意識(shí)，把發(fā)生災(zāi)害的概率降到最低。內(nèi)蒙古興安盟地區(qū)發(fā)生雷電災(zāi)害的頻率較高，應(yīng)該根據(jù)易損性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和劃分，明確具體的防雷減災(zāi)策略，保障居民的正常生產(chǎn)和生活。（1）加大資金投入，進(jìn)一步完善防雷設(shè)施。應(yīng)該對(duì)高易損區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，保障設(shè)施的應(yīng)用效果。（2）進(jìn)行防雷知識(shí)講座，擴(kuò)大宣傳范圍。通過(guò)數(shù)據(jù)讓居民們明確雷電災(zāi)害的破壞力，提高他們應(yīng)對(duì)災(zāi)害的能力。（3）提高防雷減災(zāi)工作的宣傳效果。通過(guò)多種渠道進(jìn)行宣傳工作，在潛移默化中優(yōu)化他們的思想意識(shí)和防護(hù)能力。（4）構(gòu)建雷電災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。建立風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制，對(duì)雷電災(zāi)害進(jìn)行精準(zhǔn)判斷。

七、結(jié)語(yǔ)

在研究過(guò)程中應(yīng)該對(duì)興安盟的雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行明確評(píng)估，提高風(fēng)險(xiǎn)劃分的精準(zhǔn)性。這樣就能有針對(duì)性地進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，提升監(jiān)測(cè)預(yù)防的水平，把災(zāi)害的影響降到最低。