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汨罗市雷电害易损性分析期刊
汨罗市雷电灾害生命易损性分析、评估及易损度区划
摘要：
根据汨罗市1967-2013年雷暴日统计资料、雷电灾害统计及湖南省闪电定位系统资料，应用googlemapper和google earth等软件对相关数据进行处理，并结合汨罗市人口密度特征，选取雷击密度M、雷电流幅值I、生命易损模数L作为汨罗市雷电灾害风险生命易损性评估指标，建立雷电灾害风险生命易损度评估模型，采用4级分区法对上述雷电灾害风险生命易损性评估指标进行分级，并赋予各等级如下定值：
极高级为1.0，高级为0.8，中级为0.5，低级为0.2。
将汨罗市29个乡镇按照3个雷电灾害生命易损性评估指标的所属等级获取相应等级值，作为雷电灾害生命易损性评估的评价指数。
最后根据适当的权重对评价指数归一化处理，形成汨罗市雷电灾害风险生命易损度区划图。
结果表明：
高家坊镇、李家塅镇、沙溪镇、白塘乡、范家园镇、磊石乡、八景乡为低易损区域，新市镇、白水镇、川山坪镇、黄柏镇、红花乡、天井乡、智峰乡、古仑乡为极高易损区，长乐镇、大荆镇、城郊乡、黄市乡、新塘乡为高易损区，其余乡镇为中易损区。
关键词：
雷电灾害；评估指标；生命易损度区划
一、引言
随着我国社会经济的发展和现代化水平的提高，特别是由于信息技术的快速发展，气象灾害尤其是雷电灾害的危险程度和造成的经济损失及社会影响越来越大，雷电灾害涉及的行业和区域越来越广。
这就需要通过积累的历史资料，对区域雷电灾害进行系统性的分析研究。
气象灾害风险区划是防灾减灾工作的基础环节，也是人类经济社会可持续发展的迫切需要。
通过气象灾害风险区划工作，可以给出气象灾害风险的分布，气象灾害出现的概率是多少，并指出哪些地区风险最大，提醒政府和公众气象灾害风险高的区域，予以重点防范，还可以为城乡规划、工程布局、灾害防控工程提供依据。
气象灾害风险区划对防灾减灾规划编制等工作具有重要的参考作用。
中国气象局制定的“现代气候业务指导意见“以及”气候研究计划“都将气象灾害风险区划作为一项重要的科研业务工作。
从国内关于雷灾易损度区划研究现状中可以看到，有关省、市级别的雷灾易损度区划已经有不少研究，如李家启对雷电灾害进行研究，论述灾害评估及等级划分等方法，并对环境背景进行了分析，得到不同风险区的主要影响因素。
郭虎等分析了北京市雷电灾害的易损性，形成北京市雷电灾害易损性区划。
李彩莲等根据陕西省雷暴日和雷电灾害统计资料，结合陕西各市的经济和人口密度特征，提出了雷暴日数、雷电灾害频度、生命易损模数及经济易损模数作为各市雷电灾害易损性评估指标，并用4级法形成陕西省雷电灾害易损度区划。
胡先锋等对雷电灾害时空分布特征及其造成的损失进行了分析，得出了中国雷电灾害次数呈逐年波动增长趋势；尹娜等以雷击密度、雷电灾害频度、经济损失模数、生命易损模数作为评价指标对广东省雷电灾害进行了风险区划分析，蒋勇军等通过对重庆市雷电灾害易损性的分析，并做了其易损度区划。
严春银对江西省雷灾易损性进行综合评估，生成江西省雷灾易损度区域划分。
张旭辉等采用多年平均雷暴日数、人均国民产值、人口密度、水域面积、海拔高度和综合灾度等作为评价指标分析了江苏省雷灾易损性进行综合评估，生成江苏省雷灾易损度区域划分。
这些研究成果，不但丰富了雷电灾害理论研究，还为防雷减灾管理发挥了作用。
然而，上述文献中一般选取的评估指标评估区域的雷暴日数和雷电灾害频数对于汨罗市这种地级市并不适用，首先，一天中只要听到一次的雷声就算一个雷暴日，听到100次雷声也算一个雷暴日，很明显雷暴日数的观测并不能客观的反映各乡镇间的区别。
其次县局对雷暴日的观测基本是人工观测，误差较大。
再次，乡镇群众雷灾上报的意识和县局对于雷电灾害的搜集力度有限，无法做到事故发生一起，上报一起，登记一起。
故本文采用以下3个指标来评价汨罗市雷电灾害生命易损性：
雷击密度、雷电流幅值、生命易损模数作为雷电灾害风险评估指标，形成雷电灾害风险区划图，为当地政府区域防灾、减灾规划提供科学决策依据。
二、汨罗市简介
汨罗市位于中国湖南省东北部，汨罗江下游。
汨罗市因汨罗江而得名，是岳阳市代管县级市。
汨罗全市总面积1562平方公里，人口72万。
占岳阳市面积的10.4%，汨罗市城区面积16平方公里。
交通发达，京广铁路、武广高铁、京珠高速、107国道纵贯市境。
根据汨罗市国土局的统计资料，汨罗市辖17个镇、12个乡（不含屈原管理区所辖营田镇、河市镇、黄金乡、琴棋乡、凤凰乡）：
其中17个镇包括：
城关镇、汨罗镇、新市镇、古培镇、白水镇、川山坪镇、高家坊镇、弼时镇、李家段镇、黄柏镇、长乐镇、大荆镇、桃林寺镇、三江镇、范家园镇、沙溪镇、屈子祠镇；12个乡包括：
城郊乡、红花乡、黄市乡、玉池乡、天井乡、智峰乡、古仑乡、火天乡、新塘乡、白塘乡、磊石乡、八景乡。
三、汨罗市雷电灾害生命易损性评估
灾害的发生是由致灾环境的危险性和承灾体的脆弱性共同决定的。
由于居住环境、人文环境及经济状况等的不平衡性，面对相同烈度雷电灾害，汨罗市不同乡镇的承受能力具有很大的差异。
汨罗市雷电灾害生命易损性反映了汨罗市各县面对雷电灾害时的敏感度，其既与各乡镇自然雷暴的气候背景有关，也与遭受雷电灾害乡镇的人口密度特征等有关。
本文确定采用3个指标分析汨罗市雷电灾害风险：
雷击密度M、雷电流幅值I、生命易损模数L，其中前两项指标着重于雷电及其灾害发生的可能性和严重程度；后一项指标表征雷电灾害损失的评估，反映承灾体的受损程度。
3.1生命易损模数L
生命易损模数L：
，L代表某区域发生雷电灾害时，单位面积上可能受到雷电危害的人口数量，即该区域内单位面积上的人口数量，单位是（人/㎞²），P为汨罗市统计局统计的2013年汨罗市各区域人口总数，S为该区域的国土面积，该指标客观反映了某区域生命对灾害的敏感性，也间接地反映区域防御和抵抗雷电灾害的能力。
2013年度汨罗市所辖乡（镇）土地面积、人口统计情况见表1.
表1汨罗市所辖乡（镇）土地面积、人口统计情况
乡、镇
土地面积
年末总人口
城关镇
7
57102
汨罗镇
35
26471
新市镇
56
27348
古培镇
78
33392
白水镇
72
36376
川山坪镇
60
27246
高家坊镇
76
28534
弼时镇
64
28926
李家塅镇
55
21434
黄柏镇
70
30688
长乐镇
57
32610
大荆镇
47
12915
桃林寺镇
62
28689
城郊乡
28
32728
红花乡
58
26511
黄市乡
56
16565
玉池乡
41
8562
沙溪镇
56
17988
天井乡
44
16500
智峰乡
35
10697
三江镇
42
17085
古仑镇
35
13452
火天乡
60
20563
新塘乡
35
18436
白塘乡
44
21528
范家园镇
48
19090
屈子祠镇
36
24379
磊石乡
18
6440
八景乡
54
3743
通过汨罗市各乡镇的人口和行政面积资料，计算出各乡镇的生命易损模数。
汨罗市各乡镇雷电灾害生命易损模数值见表2。
表2汨罗市所辖乡（镇）雷电灾害生命易损模数
地名
生命易损模数L
城关镇
8157.4
汨罗镇
756.3
新市镇
488.4
古培镇
428.1
白水镇
505.2
川山坪镇
454.1
高家坊镇
375.4
弼时镇
452.0
李家塅镇
389.7
黄柏镇
438.4
长乐镇
572.1
大荆镇
274.8
桃林寺镇
462.7
城郊乡
1168.9
红花乡
457.1
黄市乡
298.8
玉池乡
208.8
沙溪镇
321.2
天井乡
375.0
智峰乡
305.6
三江镇
406.8
古仑镇
384.3
火天乡
342.7
新塘乡
526.7
白塘乡
489.3
范家园镇
397.7
屈子祠镇
677.2
磊石乡
357.8
八景乡
69..3
3.2雷击密度M
雷击密度M：
雷击密度是指单位面积内所发生的地闪数量（单位：
次/㎞²），它是反映雷暴活动的重要指标之一，雷击密度大，说明区域孕灾环境复杂，致灾因子活跃，承灾体受损可能性大，能够精确地反映小区域范围遭雷击情况。
M=
，F为闪电总数，S为面积，n为统计样本年数。
3.3雷电流幅值I
雷电流幅值I:
雷电流幅值是指雷电流强度平均值，是表示区域雷电强度的重要指标。
，式中。
Ii为每次雷电流幅值，单位为kA。
3.4数据处理
本文所采用的雷击密度M和雷电流幅值I是根据湖南省闪电定位系统2013年汨罗市全年闪电定位系统监测基础数据计算而得。
表8为经处理后基础数据，其中只选取各监测点的雷电经度、雷电纬度、雷电强度3个指标，共计3213组。
接着需要利用googlemapper软件对以上数据进行处理，以便在google earth上批量处理相关数据，使各监测点能够标示在对应的行政区域内。
下面为利用googlemapper软件对以上数据的处理过程。
（1）对闪电定位系统的数据进行处理，在EXCEL中以此格式保存所需参数，如图1；
图1
（2）另存为CSV文件，如图2；
图2
（3）用GlobalMapper8打开刚刚保存的CSV文件，文件类型选择所有，否则看不到；
（4）下图为文件导入选项设置；
（5）下图为中文版截图及导入选项设置；
（6）这是在googlemapper里面显示的效果；
（7）在file里面寻则export输出，选择输出为KML/KMZ；
（8）输出的时候按图所示，才能输出为KML；
（9）将得到的KML文件用记事本打开，另存为一个新的文档，选择编码为UNICODE，保存后在googleearth中打开即可完成；
（10）下图为所有监测点分布图；
（11）下图为具体某一点地理坐标的位置图。
3.5生命易损度分析
通过对地理坐标位置的分类，统计得到各乡镇2013年度闪电定位系统监测到的雷击次数和雷电流幅值如下表。
地名
雷击次数N
雷电流幅值I
城关镇
10
32.43
汨罗镇
24
40.97
新市镇
324
28.7202
古培镇
148
30.4186
白水镇
145
35.3524
川山坪镇
86
41.688
高家坊镇
69
21.72
弼时镇
72
24.5095
李家塅镇
62
23.0333
黄柏镇
310
24.6389
长乐镇
131
29.7130
大荆镇
62
44.1389
桃林寺镇
24
45.8714
城郊乡
48
25.9214
红花乡
303
23.9580
黄市乡
207
25.0667
玉池乡
79
25.5000
沙溪镇
55
25.4312
天井乡
124
34.8389
智峰乡
76
39.7545
三江镇
45
39.9769
古仑镇
114
34.7485
火天乡
34
48.6400
新塘乡
34
34.9900
白塘乡
59
17.0529
范家园镇
72
29.4048
屈子祠镇
24
49.5860
磊石乡
10
26.4300
八景乡
79
27.7478
根据汨罗市2013年度闪电定位资料，以29个乡镇为基本分析单元，统计各乡镇的雷击次数，计算出各乡镇雷电密度和雷电流幅值；根据各乡镇人口和国土面积资料，计算出各乡镇的生命易损模数。
其统计结果见下表。
汨罗市各乡镇的雷电灾害生命易损性指标
地名
雷击密度M
雷电流幅值I
生命易损模数L
城关镇
1.4286
32.43
8157.4
汨罗镇
0.6857
40.97
756.3
新市镇
5.7857
28.7202
488.4
古培镇
1.8974
30.4186
428.1
白水镇
2.0139
35.3524
505.2
川山坪镇
1.4333
41.688
454.1
高家坊镇
0.9079
21.72
375.4
弼时镇
1.1250
24.5095
452.0
李家塅镇
1.1273
23.0333
389.7
黄柏镇
4.4286
24.6389
438.4
长乐镇
2.2982
29.7130
572.1
大荆镇
1.3191
44.1389
274.8
桃林寺镇
0.3871
45.8714
462.7
城郊乡
1.7143
25.9214
1168.9
红花乡
5.2241
23.9580
457.1
黄市乡
3.6964
25.0667
298.8
玉池乡
1.9268
25.5000
208.8
沙溪镇
0.9821
25.4312
321.2
天井乡
2.8182
34.8389
375.0
智峰乡
2.1714
39.7545
305.6
三江镇
1.0714
39.9769
406.8
古仑镇
3.2571
34.7485
384.3
火天乡
0.5667
48.6400
342.7
新塘乡
0.9714
34.9900
526.7
白塘乡
1.3409
17.0529
489.3
范家园镇
1.500
29.4048
397.7
屈子祠镇
0.6667
49.5860
677.2
磊石乡
0.5556
26.4300
357.8
八景乡
1.4630
27.7478
69..3
上表给出各乡镇的雷电灾害生命易损性指标，主要体现该区城发生雷电灾害时在某一方面可能造成损失量的大小，尚不能给出雷灾易损性大小的直观概念。
为弥补上述不足，将雷电灾害损性指标用极高、高、中、低4个级别来描述，按照灾害学通常方法，并结合汨罗市雷电灾害的实际情况，赋予各等级如下的定值：
极高为1.0，高为0.8，中为0.5，低为0.2。
分级方法采用气象学统计分析中的分级统计方法，其核心思想是：
首先将29个乡镇的某个指标值从小到大按顺序排列，并按第1，4组4个记录，第2，3组5个记录的方法分为4组数据。
第n（n=1,2,3）组中的最大值和第n+1（n=1,2,3）组的最大值和第n+1（n=1,2,3）级的最小值。
汨罗市3个雷电灾害生命易损性指示分级标准如下表所示。
分级完成后，首先判断每个乡镇每个指标的所属级别，获取相应指标值（下称级别指标值），然后将指标值按照适当权重最后获取综合生命易损性值。
汨罗市雷电灾害易损性指标的等级标准
评估指标
极高（1.0）
高（0.8）
中（0.5）
低（0.2）
雷电密度
＞3.6244
1.6214—3.6244
0.9102—1.6214
<0.9102
雷电流幅值
＞40.0023
32.5929—40.0023
23.3830—32.5929
<23.3830
生命易损模数
＞4297.9
432.15—4297.9
248.7—432.15
<248.7
为了将指标值统一量纲，便于各乡镇间进行比较，需要对指标进行归一化处理，将值统一转化到[0，1]范围，雷击密度、雷电流幅值、生命易损模数的权重分别选取0.4、0.4、0.2，进一步计算出汨罗市各乡镇的雷电灾害综合生命易损度。
地名
雷击密度M
雷电流幅值I
生命易损模数L
综合生命易损性
城关镇
0.5
0.5
1
0.6
汨罗镇
0.2
1
0.8
0.64
新市镇
1
0.5
0.8
0.76
古培镇
0.8
0.5
0.5
0.62
白水镇
0.8
0.8
0.8
0.8
川山坪镇
0.5
1
0.8
0.76
高家坊镇
0.2
0.2
0.5
0.26
弼时镇
0.5
0.5
0.8
0.56
李家塅镇
0.5
0.2
0.5
0.38
黄柏镇
1
0.5
0.8
0.76
长乐镇
0.8
0.5
0.8
0.68
大荆镇
0.5
1
0.5
0.7
桃林寺镇
0.2
1
0.8
0.64
城郊乡
0.8
0.5
0.8
0.68
红花乡
1
0.5
0.8
0.76
黄市乡
1
0.5
0.5
0.7
玉池乡
0.8
0.5
0.2
0.56
沙溪镇
0.5
0.5
0.5
0.5
天井乡
0.8
0.8
0.5
0.74
智峰乡
0.8
0.8
0.5
0.74
三江镇
0.5
0.8
0.5
0.62
古仑镇
0.8
0.8
0.5
0.74
火天乡
0.2
1
0.5
0.58
新塘乡
0.5
0.8
0.8
0.68
白塘乡
0.5
0.2
0.8
0.44
范家园镇
0.5
0.5
0.5
0.5
屈子祠镇
0.2
1
0.8
0.64
磊石乡
0.2
0.5
0.5
0.38
八景乡
0.5
0.5
0.2
0.44
3.6汨罗市雷电灾害易损度区划
根据雷电灾害综合易损度的评估结果，同样采用4级分区法将汨罗市29个乡镇划分为雷电灾害低易损区、中易损区、高易损区和极高易损区4个不同的易损度区域。
首先将29个乡镇的雷电灾害综合易损度的评估结果按从小到大顺序分为4组：
第1组（0.26，0.38，0.38，0.44，0.44，0.5，0.5），第2组（0.56，0.56,0.58，0.6,0.62,0.62，0.64），第3组（0.64,0.64,0.68,0.68,0.68,0.7,0.7）,第四组（0.74，0.74，0.74，0.76，0.76,0.76,0.76、0.8）；然后分别计算第n（n=1,2,3）组中的最大值和第n+1（n=1,2,3）组中的最小值的平均值和第n+1（n=1,2,3）级的最大值和第n+1（n=1,2,3）级的最小值。
计算的各等级雷电灾害综合易损度值分别为：
低易损区（0.000～0.53），中易损区（0.54～0.64），高易损区（0.65～0.72），极高易损区（0.73～1.0000）。
最后根据29个乡镇的雷电灾害综合易损度值，判断各自所属的易损度等级。
可以看出，高家坊镇、李家塅镇、沙溪镇、白塘乡、范家园镇、磊石乡、八景乡为低易损区域，而新市镇、白水镇、川山坪镇、黄柏镇、红花乡、天井乡、智峰乡、古仑乡为极高易损区，长乐镇、大荆镇、城郊乡、黄市乡、新塘乡为高易损区，其余乡镇为中易损区。
汨罗市雷电灾害生命易损度区划表
易损度分区
地名
低易损区
高家坊镇、李家塅镇、沙溪镇、白塘乡、范家园镇、磊石乡、八景乡
中易损区
城关镇、汨罗镇、古培镇、弼时镇、桃林寺镇、玉池乡、三江镇、火天乡、屈子祠镇
高易损区
长乐镇、大荆镇、城郊乡、黄市乡、新塘乡
极高易损区
新市镇、白水镇、川山坪镇、黄柏镇、红花乡、天井乡、智峰乡、古仑乡
3.7结论和讨论
本文分析了汨罗市1995-2005年的雷电灾害数据和雷暴日数据，并结合汨罗市的人口情况，提出了汨罗市雷电灾害生命易损性分析指标，对汨罗市29个乡镇进行了易损度区划分析，得出如下结论：
1）汨罗市雷电灾害生命易损性可以用雷击密度、雷电流幅值、生命易损模数这3个指标来评估。
2）汨罗市雷电灾害综合评估的结果表明，高家坊镇、李家塅镇、沙溪镇、白塘乡、范家园镇、磊石乡、八景乡为低易损区域，而新市镇、白水镇、川山坪镇、黄柏镇、红花乡、天井乡、智峰乡、古仑乡为极高易损区，长乐镇、大荆镇、城郊乡、黄市乡、新塘乡为高易损区，其余乡镇为中易损区。
3）对位于极高易损区和高易损区的易燃易爆场所和人员密集场所如油库、学校、医院等应严格按照防雷规范完善防雷装置。
4）对雷电防护有特别要求的行业及人员密集场所在建设规划时需尽量选取在低易损区域。
本文研究汨罗市雷电灾害风险评估和风险区划，其目的是为了汨罗市防御雷电灾害、减低雷电灾害损失、制订防灾减灾规划提供科学依据，也为开展其他气象灾害方面的风险区划提供参考借鉴。
但由于本文使用的闪电定位系统资料年限较短，其时间序列（2013年）样本均值的稳定性和代表性有限，可能影响评估和区划的可靠性；另外，本文只选取了雷击密度、雷电流幅值、生命易损模数3个雷电灾害风险评估指标，其指标数量偏少，权重的选取是否恰当，这也可能影响到各区域雷电灾害风险评估和区划的可行度，对此类问题，有待于今后作进一步研究和探讨。
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