雷電災害災度評價方法探討

丁 旻，朱曦嶸，陳 宇

(1.貴州省貴陽市防雷減災中心，貴州 貴陽 550002;2.貴州省赤水市氣象局，貴州 赤水 564700;3.貴州省冊亨縣氣象局，貴州 冊亨 552200)

1 引言

準確、定量化地評價雷電災害造成的綜合損失是一個十分復雜的問題，國內尚未有較成熟的利用雷電災害災度對雷電災害程度進行綜合評價的方法。目前，貴州省雷電災害災情評價也僅處于簡單統計實物經濟損失和人員傷亡的統計報告初級階段。因此，建立一套科學的雷電災害災度評價方法，有利于實現防雷減災和救災決策科學化。

層次分析法(Analytic Hierarchy Process簡稱AHP)是將與決策總是有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法［1］，基本流程圖見圖1。該方法是美國運籌學家匹茨堡大學教授薩蒂于20世紀70年代初，在為美國國防部研究“根據各個工業部門對國家福利的貢獻大小而進行電力分配”課題時，應用網絡系統理論和多目標綜合評價方法，提出的一種層次權重決策分析方法［2］。“災度”表示自然災害損失大小［3］，“雷災災度”即雷電災害造成損失大小的量化。

本文將AHP法引入對貴州省雷災災度分析中，應用yaahp軟件，建立貴州省雷災災度層次模型和災度方程。

2 雷災災情評價指標權重

依據貴州省的具體情況，結合2000—2011年雷電災害資料［4］，建立貴州省雷災災情層次模型(圖2)。

圖1 層次分析法流程圖

圖2 貴州省雷災災情層次模型

由貴州省雷災災情層次模型(圖2)，構建4個判斷矩陣(見表1～表4)［5］。采用1-9標度法，根據A、B、C層中各指標的相對重要性，然后用數值表示，建立貴州省雷災災情影響因子的判定矩陣;并利用方根法計算各因素的權重，用Wi表示;判斷矩陣的最大特征值，用λmax表示;并對判斷矩陣進行一致性檢驗，CR為一致性比值，當CR=CI/RI＜0.1時，確認判斷矩陣一致性成立。隨機一致性指標RI的取值見表5。表1～表4中的CR值均＜0.1，說明建立的4個判斷矩陣有較好的一致性［6］。

表1 貴州省雷災災情評價(A)矩陣特征及一致性檢驗結果

表2 人員傷亡(B1)矩陣特征及一致性檢驗結果

表3 經濟損失(B2)矩陣特征及一致性檢驗結果

表4 損失類型(B3)矩陣特征及一致性檢驗結果

表5 隨機一致性指標RI

表6 各指標在總評價中的權重

計算出各層次判斷矩陣中的中間層和最底層排序后，需要對各指標相對于總指標的權重進行排序，即計算最低層所有指標對于最高層的相對重要性。計算所得權重表示各指標在貴州省雷災災情評價過程中的相對重要性(表6)。

3 雷災災度公式

通過貴州省雷災災度的層次分析，得出了各評價指標的權重值，根據權重值建立雷災災度公式如下:

式(1)中G1為人員傷亡災度，H亡為死亡人數，H重為重傷人數，H輕為輕傷人數。

式(2)中G2為經濟損失災度，E直為直接經濟損失，E間為間接經濟損失，E無為無明顯經濟損失。

式(3)中G3為損失類型災度，D火為火災或爆炸，D建為建構筑物受損，D電為供電設備故障，D化為石化行業受損，D辦為辦公設備受損，D家為家用電器受損，D其它為其它。

式(4)中，G為雷災災度。由于一次雷災事故中的人員傷亡數量、損失類型與經濟損失數量通常會相差很大，為使各個指標對災度值的貢獻保持在同一級別，對式(4)中的人員傷亡量、損失類型值擴大5倍、10倍。

4 雷災損失等級劃分

雷災災度G能夠定量的確定每次雷電災害的相對損失程度，存在同類可比性的優點。以貴州省1 542次雷災資料作為樣本，觀察和分析每次雷災記錄后，計算每一次雷災的G值;然后采用等差分級法，確定各雷災損失等級的取值范圍(表7)。劃分時還需遵循以下原則:要認清雷電災害的自身特點，結合實際情況，使各級劃分基本能符合自然事物的一般分布規律。

表7 雷災損失等級劃分

5 應用實例

①2011年7月7日0時40分，貴州某電化有限公司遭雷擊，燒毀1臺3.5萬伏直流變壓器、1臺冷卻器、4組短網、1個380V配電柜，直接經濟損失共計100萬元。

本例有經濟損失指標和供電設備故障損失類型，代入式(4)，得 G=5.28，屬于特重雷災。

②2011年6月9日晚，獨山縣上司鎮上司村堯眉組楊某、袁某夫婦2人及10只羊在羊棚內遭雷擊死亡。

本例有人員傷亡指標和其它損失類型，代入式(4)，得 G=6.57，屬于特重雷災。

③2009年6月21日，貴陽市碧海花園“松景閣”小區居民家遭雷擊，損壞電腦5臺、彩電1臺、電視機頂盒1個、太陽能熱水器1臺、門面房的電子卷簾門3間和單元電子門電腦板3個。

本例只有經濟損失、辦公和家用電器損失類型，代入式(4)，得 G=1.99，屬于一般雷災。

④2008年8月25日晚，武警一支隊加油站遭受雷擊，造成該加油站辦公樓局部墻體受損，電話線斷開，液壓儀損壞，共計3臺加油機主板及顯示屏損壞，直接經濟損失約6.5萬元。

本例只有經濟損失、石化行業受損損失類型，代入式(4)，得 G=2.45，屬于較重雷災。

從以上案例所示，評價結果是合理的，符合雷電災害的不同損失程度的判定。對不完整的雷災記錄進行雷災災度評價時，其評價結果不可避免的與實際情況存在一定的差異，但其結果還是比人為雷災記錄的統計更真實、可靠。

6 結束語

本文對雷災這種非定量事件做出定量分析，應用層次分析法構建貴州省雷災災情層次模型，確定各層次中的各指標權重系數，并綜合考慮各種因素并結合雷災自身的特點，最終得到了一個簡單實用的用于衡量雷災損失程度的公式:G=7.504 G1+0.078 2 G 2+1.713 G 3。該公式是在全面分析貴州省雷電災害資料、考慮本省現有的經濟發展狀況的基礎上得到的，基本能夠適用于貴州省的雷電災害分析和度量。

［1］董文永.最優化技術與數學建模［M］.北京:清華大學出版社，2010.

［2］黃民生，黃呈橙.洪災風險評價等級模型探討［J］.災害學，2007，22(1):1-5.

［3］馬宗晉，高慶華，張業成，等.地質災害對區域可持續發展影響指標體系與評價方法的初步探索［J］.自然災害學報，1999，8(2):8-12.

［4］中國氣象局雷電防護管理辦公室.全國雷電災害典型實例匯編年［G］.北京:中國氣象局，2000-2011.

［5］殷嫻，尹麗云，許迎杰，等.云南省雷災特征分析及災情評價［J］.氣象科技，2013，41(1):184-190.

［6］鐵永波，唐川，周春花.基于信息熵理論的泥石流溝谷危險度評價［J］.災害學，2005，20(4):43-46.