其林贝尔分享雷电灾害风险区划分析常识

雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的影响人 类活动的严重灾害之一，雷电灾害已成为影响内蒙古 经济社会发展的严重灾害之一。近15年间，内蒙古平 均每年发生雷灾事故 43.5 次 ，每年雷击经济损失 1167.8 万元，每年雷击人员伤亡 15 人左右；雷击人员 伤亡和电气、电子设备受损事故较为严重。目前，雷 电灾害已引起广泛关注，许多学者也开展了关于雷电 灾害风险区划的一些研究，如郭虎、李家启、李彩 莲、王惠等分别对北京、重庆、陕西等地选取不同的 指标进行了雷电灾害风险区划分析，以上研究侧重于 不同指标及方法的选取，对于风险区划结果验证方面 研究较少，而对于运用灰色关联法对雷电灾害 评估模型验证更是甚少。故本研究结合内蒙古地区实 际，基于ArcGIS和层次分析法对该区域进行雷电灾害 风险区划分析，并运用灰色关联法进行区划结果验证， 以期为各级政府和相关部门进一步加强雷电灾害防御 管理、降低雷灾损失提供客观的科学依据。

雷暴日和闪电定位资料：雷暴日资料来自于内蒙 古气象局 119 个气象观测站 30 年（1981—2010 年）逐 日雷暴观测资料；闪电定位资料取自内蒙古气象局42 个ADTD闪电定位仪2014—2016年的地闪定位资料， 包含每次地闪发生的具体日期、时间、经纬度、雷电流 波形陡度和电流幅值等参数。 社会经济资料：数据来源于中国科学院资源环境 科学数据中心2010年1 km×1 km栅格数据，包括内蒙 古地区1 km格网GDP和人口数据。 基础地理信息资料：DEM数字高程数据来源于中 国科学院计算机网络信息中心国际科学数据镜像网站 SRTM地形数据，分辨率精度为90 m数据。土地利用 数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心中国1: 10 万土地利用现状遥感监测数据库的内蒙古地区 1 km栅格数据。水系数据来源于国家基础地理信息 中心1:100万全国基础地理数据库的内蒙古地区水系 数据。土壤电导率数据来源于黑河计划数据管理中 心、寒区旱区科学数据中心基于世界土壤数据库 (HWSD)的土壤数据集(v1.2)，中国境内数据源为第二 次全国土地调查南京土壤所提供的1:100万土壤数据 集中内蒙古地区土壤数据。 雷电灾情资料：1998—2016年内蒙古雷电灾情资 料来源于中国气象局雷电防护管理办公室编写的《全 国雷电灾害汇编》，包含人员伤亡和经济损失等。

孕灾环境敏感性评价因子 VE 主要选取地形变化 Eh 、水系 Sc 和土壤电导率 Tr 3 个评价指标进行评 价。区域地势越高、地形高程标准差越大，越容易孕育 雷灾。地势采用高程表示，直接从DEM数字高程数据 中提取；高程标准差是计算与周边相邻8个格点的差 值，空间分辨率为1 km×1 km；然后根据高程和高程标 准差的值运用 ENVI (The Environment for Visualizing Images)软件按照不同分级进行赋值计算得到地 形变化 Eh 的栅格数据。

致灾因子危险性评价因子 VH 主要选取雷暴日密 度 Ng 、地闪密度 Ld 和强度 Ln 3 个评价指标，从雷电 密度和强度两个方面进行评价，雷电密度越大、电流强 度越高，雷击危险性越强。 雷电密度是指单位面积雷击大地的年平均次数， 其值越大说明该地区雷电活动越频繁。雷击密度值的 获取有两种方法 ，第一种方法是根据 GB 50057— 2010规定的由雷暴日计算得出，即 Ng = 0.1Td ，再利 用Kriging插值法插值成全区范围的1 km×1 km数据， 然后归一化处理，形成 Ng 栅格数据。第二种方法是 利用内蒙古气象局 42 个 ADTD 闪电定位仪 2014— 2016 年的地闪定位数据资料，将全区划分为 1 km× 1 km的网格，计算其地闪频次且归一化，形成地闪密 度 Ld 栅格数据。

雷电造成的危害程度与承受雷电灾害的载体有 关，故承灾体的易损性评价因子 VS 主要选取人口密度 Pd 、地均GDP Gd 、土地利用 Tl 3个指标来评价，雷电 灾害造成的损失大小一般取决于发生地的经济、人口 密集程度和该地区土地利用的情况。人口密度和地均 GDP栅格数据的空间分辨率为1 km×1 km；土地利用 栅格数据是根据GB/T 21010—2007将土地利用数据。

防灾减灾能力评价因子 VR 主要选取人均GDP Pg 和雷电敏感单位防护能力 Pc 两个指标，某区域雷电敏 感单位防雷设施越完善，当地的经济越发达，防雷减灾 能力就越强。其中人均GDP以某一地区GDP除以同 期平均人口得出，并进行归一化处理，形成1 km×1 km 人均GDP栅格数据。

根据 QX/T 103—2017规定的雷电灾害分级标 准（表6），本研究选择雷击人员伤亡、直接经济损失等 3个指标进行灰色关联评估。将上述3个指标采用区 间值法作相应的函数转换，计算式(11)~(13)，使得各项 指标对应于归一化的区间为[0.2，0.4)、[0.4，0.6)、[0.6， 0.8)、[0.8，1]，便于统一雷灾等级划分标准。据不完全统计，内蒙古自治区1998—2016年间共 发生雷电灾害676起，雷击死亡人数153人，雷击受伤 81人，雷击造成的直接经济损失18332.48万元。内蒙 古中东部地区发生的雷电灾害较多，呼和浩特市发生 的雷电灾害数最多，为117起；西部区域发生的雷灾较 少，乌海市19年间共发生9起雷灾事故，为全区最少地 区。雷击人员受伤呼和浩特市最多，共雷击受伤 22 人；雷击死亡人数最多的地区是赤峰市，为40人。雷 击 直 接 经 济 损 失 最 多 的 地 区 是 呼 伦 贝 尔 市 ，为 13206.99万元。由图7全区各个旗县的雷电灾害关联 度分布来看，关联度较高值分布在中东部地区，说明该 区域灾情较重；而西部地区的关联度值较小，雷灾灾情 较轻；雷电灾害灰色关联度值总体分布与雷电灾害综 合风险区划图较为一致。

（1）本研究基于自然灾害风险理论，运用层次分析 法构建了雷电灾害风险指数，选取地形变化、水系、土 壤电导率、雷暴日密度、地闪密度、地闪强度、人口密 度、地均GDP、土地利用、人均GDP、敏感单位防雷能 力等11个指标从雷电灾害的致灾因子、孕灾环境、承 灾体和防灾减灾能力4个方面进行了系统的分析，并 利用ArcGIS进行了综合风险区划。分析结果表明全 区雷电灾害的高敏感区主要与地形有关，分布在东北 部的大兴安岭地区和中西部的阴山山脉和贺兰山地 区；中东部地区为雷电活动高发区，且中部局部地区为 高易损区；全区整体防雷减灾能力较差，雷电高风险区主要集中在东北大部和中部南部地区，需重点加强该 区域雷电灾害防御。

（2）通过选择雷击人员伤亡、直接经济损失等3个 指标进行灰色关联评估，评估结果与雷电灾害风险区 划分布大体一致，关联度较高值分布在中东部地区，西 部地区的关联度值较小，但也存在个别差异。究其原 因一方面与雷电灾情资料有关，可能由于灾情的收集 不是特别全面，存在知情不报现象；另一方面风险区划 各指标的选取及运用层次分析法计算权重可能存在一 定的非客观性，故使得区划的结果与个别灾情没有对 应。下一步如能进一步完善风险区划指标，选取更为 客观的权重计算方法，会使区划结果更加科学。