山东省雷电灾害特征分析及防雷减灾对策研究

夏一楠，李海雷，魏光龙

（1. 济南市气象局，济南 250102；2. 山东省雷电防护技术中心，济南 250031；3. 淄博市气象局，山东 淄博 255000）



山东省雷电灾害特征分析及防雷减灾对策研究

夏一楠1，李海雷2，魏光龙3

（1. 济南市气象局，济南 250102；2. 山东省雷电防护技术中心，济南 250031；3. 淄博市气象局，山东 淄博 255000）

摘要：利用2006—2013年山东省17个地市的雷电灾害数据资料，统计分析了山东地区近8a雷电灾害的时间、空间、行业分布特点以及造成的人员经济损失，并利用气象学统计分析中的分级统计法，得出17个地市雷电灾害数量等级标准的量化取值，绘制出了山东省2006—2013年的雷电灾害数量等级空间分布图，与以闪电定位基础数据绘制的密度空间分布图进行了对比分析，提出了相应的防雷减灾建议对策。

关键词：雷电；防灾减灾；气象灾害

引言

雷电灾害是联合国公布的10种最严重的自然灾害之一，也是目前中国十大自然灾害之一，被称为“电子时代的一大公害”。近年来，随着社会经济的发展，以及耐压水平低、价值高的微电子设备广泛应用，雷电危害造成的损失和影响也越来越大。据保守估计，中国每年因雷电灾害造成的直接经济损失达数亿元，而由此造成的间接经济损失则难以估计[1]。山东位于中国东部沿海，黄河下游。夏季温湿气流旺盛，对流性天气较多，属于雷电高发区。频繁的雷电活动易导致多发的雷电灾害。

据不完全统计，2006—2013年山东省共发生雷电灾害3031起，造成的人员伤亡数量多达135人，引起的直接、间接经济损失之和高达3.49亿元。严重的雷电灾害情况引起了各级政府的高度重视和社会的广泛关注。因此，对雷电灾害的特征进行多角度研究分析，提出相应的减灾防御建议措施，对有效减轻雷电灾害带来的影响，保护人民生命财产安全，维护社会经济稳定运行意义重大。

1 雷电灾害的时间分布

1.1 雷电灾害的年际变化

根据山东省气象局政策法规处提供的雷电灾害汇总资料分析出2006—2013年山东省雷电灾害的逐年发生次数，全省平均每年发生雷电灾害378.9起，2006年最多，高达1342起。雷电灾害的频次年际差异很大，最高值年（2006年）是最低值年（2012年）的13.2倍。

随后几年，雷电灾害逐渐呈现出明显的下降趋势。这与地方政府、防雷主管部门多年来开展的防雷减灾工作，以及人民群众防雷意识的不断增强和整个社会防雷措施的不断完善密不可分。

图1　山东省雷电灾害数量的年变化

1.2 雷电灾害的月际变化

2006—2013年山东省雷电灾害在季节分布方面具有明显的差异。从图2可以看出一年四季均有雷电灾害发生，从3月份开始迅速增多，9月份开始又急剧减少。而夏季（6月、7月、8月）是全省雷电灾害的高发季节，平均雷电灾害数量分别为37.7起、93.5起、140.6起，占全年雷灾总数的73.2％，呈现出明显的单峰特性。山东省的地形地貌特点为中部山地凸起，西部低洼平坦，东部缓丘起伏。复杂的下垫面为雷暴的发展提供了抬升作用；夏季又受西太平洋副高和大陆热低压控制，经常受海洋气团的影响，又为强对流天气提供了充分的水汽来源，夏季雷电活动频繁活跃是造成雷击事故多发的主要原因。

图2　山东省雷电灾害数量的月平均变化

2 雷电灾害的空间分布

根据对2006—2013年山东省17个地市的雷电灾害实例统计，得出各地市8年间累计遭受的雷电灾害数量，如表1所示：

表1　各地市雷电灾害数量表

采用气象学统计分析中的分级统计法[2]，计算出雷电灾害的数量等级标准。首先从小到大进行排序，并分为5组：

第一组：（20，36，36）；

第二组：（48，52，69）；

第三组：（71，71，75，79）；

第四组：（200，202，250）；

第五组：（317，319，528，591）。

雷灾数量第一组最大值和第二组最小值的平均值为：（36+48）/ 2 = 42；

第二组最大值和第三组最小值的平均值为：（69+71）/ 2 = 70；

第三组最大值和第四组最小值的平均值为：（79+200）/ 2 ≈140；

第四组最大值和第五组最小值的平均值为：（250+317）/ 2 ≈ 284。

综上所述，得到雷电灾害数量等级标准，如表2：

表2　雷电灾害数量等级标准

根据划分的等级标准，分别对17个地市进行雷电灾害数量等级标准量化取值，得到表3。

表3　各地市雷电灾害数量等级取值

根据表3可得：枣庄、济宁、菏泽为雷电灾害发生的极低风险区；济南、东营、莱芜为低风险区；泰安、滨州、德州、聊城为中风险区；青岛、淄博、临沂为高风险区；烟台、潍坊、威海、日照为极高风险区。利用GIS软件，取山东省的经纬度区间为：34.25°N～38.23°N，114.36°E～122.43°E，结合表3的数据，绘制出山东省2006—2013年的雷电灾害数量等级空间分布图（图3）。

图3　山东省雷电灾害数量等级空间分布

图4为通过分析2006—2013年全省闪电定位资料，采用Surfer 软件绘制的雷电活动年平均地闪密度空间分布图。通过将图3与图4对比分析发现，雷电灾害的风险区域空间划分与雷电活动的地闪密度的空间分布有一定的对应关系，但并非完全吻合。比如处于雷电灾害极低风险区的枣庄市与低风险区的东营市相应的雷电活动确实稀少，而位于雷电灾害极高风险区的烟台、威海两市地闪密度的频次却也比较低。

图4　山东省雷电活动年平均地闪密度空间分布（单位：次/a﹒km2）

雷电灾害既与雷电活动的空间分布有一定的关系，但又不完全由后者的活跃程度所决定。应当还与当地的地理环境、经济特点、人员活动、雷电防护水平、雷电灾情是否得到及时上报、准确收集等多方面因素有关，雷击密度只是雷电灾害的致灾因子之一。

3 雷电灾害的行业分布

如图5所示，山东省近8年的雷电灾害主要分布在电力、通信、石化、交通、金融、教育等6个行业。其中雷灾最严重的3大行业依次为电力、通信、石化，分别发生275起、205起、140起，分别占总灾害次数的34％、25％、18％。电力行业的输变电设备等露天分布较广，遭受雷击的概率较大，直击雷电流通过高压输电线路侵害变压器，电力设施的损坏会造成大面积停电，造成较大的经济损失；随着大规模集成电路和智能化电子设备在通信行业中广泛应用，雷击电磁脉冲（LEMP）的危害愈发严重是其频繁遭受雷电灾害的主要原因；石化行业多为易燃易爆场所，且在雷灾发生时有两大特点：一是单次雷灾造成的经济损失与人员伤亡数量庞大，二是雷灾的后续危害严重，容易发生雷击火灾、爆炸等现象（例如1989年由雷击引起的黄岛油库特大火灾事故）。交通、金融、教育领域所占比例虽然较小，但可以看出，雷电灾害基本覆盖了社会生活的各行各业。

图5　山东省雷电灾害的行业分布

4 雷电灾害带来的影响

4.1 雷电灾害引起的人员伤亡

图6为2006—2013年山东省雷电灾害造成人员伤亡及经济损失的年变化。经统计人身伤亡事故总数为91起，其中受伤人数为50人，死亡人数为84人，总体均呈现出递减趋势。值得注意的是，这其中农村雷灾事故的受伤人数有44人，占受伤总人数的88％，死亡人数有77人，占死亡总人数的91.7％。这表明，雷击引起的人身伤亡事故绝大多数发生在农村地区。分析其原因，主要与农民群众的防雷观念意识淡薄，对防雷的科普技术知识掌握不够，农村房屋建筑防雷设施数量严重不足或达不到安全标准有关。可见，农村地区的防雷形势依旧严峻。

图6　山东省雷电灾害伤亡人数及经济损失的年变化

4.2 雷电灾害造成的经济损失

2006年雷电灾害造成的直接经济损失与间接经济损失之和高达2.3亿元，对国民经济和现代化建设造成了严重影响。由图6可以看出，至2007年，由雷灾引起的经济损失陡降且之后几年有平稳缓降的趋势，但损失金额依然比较庞大，特别是2007年、2010年、2011年的直接和间接经济损失数额之和分别达到了3270.4万元、2576.2万元、2119.8万元，均超过了2000万，在各类自然灾害中处于靠前位置。可见，进一步加强防雷减灾工作对于间接保障社会经济水平稳定发展意义重大。

5 雷电灾害防御对策

根据前文对雷电灾害的时空和行业分布特点分析，应采取以下防御措施：

（1）夏季为雷电活动全年最活跃的时期，也是雷电灾害的高发季节。因此在汛期来临之前，应对易遭受雷击的各类建（构）筑物的防雷装置严格按照技术规范实施全方位的综合防雷检测，检测不合格的，应按专业机构提出的整改意见进行整改，防患于未然。

（2）烟台、潍坊、威海、日照4个地市为雷电灾害事故发生的极高风险区，在完善当地雷电防护措施的同时，应结合实际制订、健全雷电灾害应急预案，在人口密集区、重点保护区实行经常性的预案演练；由于雷电灾害与地闪密度的分布特点不尽相同，在制定防雷减灾机制时，不仅要考虑雷电活动自身的规律，同时也要重视承灾体（人身财产、自然资源等）的类型及区域易损性的研究分析。

（3）针对电力、通信、石化行业等雷电灾害发生的重灾区，电力系统应加强对发电厂、变电所建（构）筑物防雷装置的保护措施，稳步推进输电线路差异化的防雷工程改造工作；对于通信行业，各类通信局（基站）和信息系统应采取联合接地、均压等电位分区措施，通信大楼及设施则需遵守层层防护的原则；科学规范石油化工装置及其辅助生产设施（厂房房屋类和户外装置区）[3]的防雷设计，石化企业应加大对防雷安全隐患的自查力度，严格落实安全生产事故责任制。

（4）农村是雷击造成人员伤亡的重灾区，应进一步加强农村防雷科普知识宣传力度和社会舆论引导强度。利用电视、网络等媒体向群众普及雷电防护知识，利用宣传画册等通俗易懂的方式宣讲防雷科普知识，利用短信群发、电子显示屏、广播设施等及时发布预警信息，加大对农村防雷减灾信息员队伍建设的资金投入和政策支持等。

6 结语

受多方面因素限制，实际发生的雷电灾害可能远远多于所统计的数据，因此应加强对雷电灾害的统计工作，以便做出更加科学合理的决策。另外，防雷减灾工作涉及到各个方面，除了结合雷电灾害特点有针对性地采取防护措施外，还应做好雷电活动监测和预警预报、防雷装置施工质量监督、资质资格管理、行政执法检查等工作，才能确保防雷减灾工作落到实处，减少雷击事故的发生。

参考文献：

[1] 刘佼，肖稳安，陈红兵. 全国雷电灾害分析及雷灾经济损失预测[J]. 气象与环境科学，2010，33（4）：21-26.

[2] 蒋勇军，况明生，匡鸿海，等. 区域易损性分析、评估及易损度区划[J]. 灾害学，2001，16（3）：29-64.

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.（GB50650-2011）石油化工装置防雷设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2011：2-5.

作者简介：夏一楠（1988—），男，汉族，山东临朐人，学士，助理工程师，主要从事雷电防护工作。

收稿日期：2015-06-11

中图分类号：P468.0

文献标识码：B

文章编号：1005–0582（2016）01–0041–04