古雷石化基地區域雷電災害風險評估與區劃

林溪猛，鄭小琴，陳藝宏

(漳州市氣象局，福建漳州　363000)

古雷石化基地區域雷電災害風險評估與區劃

林溪猛，鄭小琴，陳藝宏

(漳州市氣象局，福建漳州363000)

摘要：通過對福建古雷國家級石化基地建立區域雷電災害風險評估模型，計算各子區域內的雷電災害風險值，得出各子區域的風險分布情況和風險等級，對區域進行雷電災害風險區劃；在此基礎上對項目現狀及未來規劃建設情況提出相應的雷電災害風險管理建議，確保防雷裝置合理，提高項目區域內人身安全，減少因雷電災害造成的經濟財產損失。

關鍵詞：石化基地；區域雷電災害；風險評估；風險區劃

福建古雷石化基地是國家級重點石化產業園區，地處廈門、汕頭兩特區之間，位于東山灣東側的漳浦縣境內，三面臨海，面積達116.8 km2。由于地處東南沿海強雷區地帶，該區域的雷電密度、雷電頻數、雷電日均高于全國和全省的平均值，對于石化產業基地的建立和生產建設存在一定的雷擊安全威脅，因此需要對整個園區開展區域性雷電災害風險評估。目前國內還沒有區域性雷電災害風險評估與區劃的統一規范或標準，關于區域性雷電災害風險評估與區劃方法的研究也不多。在福建古雷石化基地項目評估成果的基礎上，對該石化基地進行分區，利用氣象指標G1、地理環境指標G2、承災體風險指標G3、評估修正指標K等四個指標分別計算每個子區域的綜合雷電災害風險R，在此基礎上進行風險劃分。區劃結果可作為基地內一些工程項目選址、功能分區與布局、應采取的防雷類別以及防雷措施的依據，從而為基地的雷電安全科學管理和雷電災害防御提供參考。

1雷電災害風險評估

雷電災害區域風險評估是綜合考慮區域內雷電活動規律、人口狀況、經濟規模、社會發展程度以及孕災環境、致災因子、孕災體特征等因素的相互影響，對可能導致的人員傷亡、財產損失程度與危害程度等方面的綜合風險計算。根據福建古雷石化基地的地理環境以及區域內建筑物的形狀、使用性質和功能等，并參照文獻[1]，將該基地劃分為6個功能區域：預留發展區1、預留發展區2、物流倉儲區、裝備制造項目區、石化產業區以及大型公共罐區。根據災害的理論分析，雷電災害的發生是由區域內致災環境的危險性和承災體的易損性決定的，其風險值由氣象指標G1、地理環境指標G2、承災體風險指標G3、評估修正指標K構成。[2]分別對各子區域中各風險類別的危害程度、可能造成的損失程度進行計算分析。區域綜合雷電災害風險值R包含區域內人員傷亡風險R1和建筑物遭受雷擊損失風險R2，這里的R、R1和R2與GB/T21714.2—2008/IEC62305-2:2006《雷

電防護第2部分：風險管理》中的R、R1和R2有所區別，前者反映的是不同子區域的風險值，后者反映的是建筑單體的風險值。[3]

1.1G1的計算

氣象指標G1的取值主要考慮各子區域在整個區域中的大氣雷電環境，本指標的取值根據閃電定位數據的結果，首先分別統計2004—2012年各子區域的落雷個數N，計算子區域的雷電密度Ng，其中，Ng=N/(9Ae)，Ae為子區域的等效截收面積，根據各子區域的雷電密度占整個基地總雷電密度的百分比對該子區域氣象指標G1進行賦值。

1.2G2的計算

1.2.1環境因子e1環境因子主要考慮子區域的周邊環境、區域內環境影響，其計算公式為e1=k0((Pb+H)/2)，其中，k0為子區域周邊環境影響因子，Pb為子區域內建筑密度因子，H為子區域內建筑物高度因子，各個因子取值標準參考表1～表3。根據對各子區域的現場環境勘查情況和區域規劃設計說明對環境因子中各個參量進行取值并計算e1。

表1　子區域周邊環境影響因子k0取值

表2　子區域內建筑密度因子Pb取值

注：P為各子區域內建筑物規劃用地面積占所在子區域總面積的百分比

表3　子區域內建筑高度因子H取值

1.2.2土壤電阻率e2根據土壤電阻率e2的計算公式，e2=ρmin/ρ，ρmin為子區域土壤電阻率最小值，ρ為子區域的平均土壤電阻率值。

1.2.3地理環境指標G2根據地理環境指標G2的計算公式G2=0.5e1+0.5e2，分別計算各子區域的G2。

1.3G3的計算

承載體風險指標G3的計算主要從人員活動影響、建筑物類型、線路敷設以及經濟密度情況考慮，G3標值分為G3(R1)用于計算人員傷亡損失承載體風險指標和G3(R2) 用于計算建筑物遭受雷擊損失承載體風險指標，計算公式為

G3(R1)=0.4V1+0.3V2+0.3V3，

G3(R2)=0.3V2+0.3V3+0.4V4，

其中，V1為人員活動影響因子, V1= 0.1Ph(建筑物內)+ Ph(建筑物外)，Ph為各子區域內的環境因子；V2為建筑物類型因子；V3為線纜敷設因子；V4為經濟密度。各個因子取值標準參考表4～表7。根據評估區域的各子區域的實際情況計算G3。

表4　各子區域內的環境因子Ph的取值

表5　各子區域內建筑物類型因子V2的取值

表6　各子區域內的線纜敷設因子V3的取值

表7　各子區域內的經濟密度因子V4的取值

1.4K的計算

1.4.1建筑物的雷電防護特性K1K1的取值主要考慮建筑物雷電防護系統的類別，取值主要根據各子區域的功能與性質，統一按第二類防雷建筑物考慮確定，取值為0.1。

1.4.2易損建筑物的修正系數K2K2由各子區域的人員損失風險和經濟損失風險確定，各個子區域的K2值可由下式表示為K2=(N1+N2+…+Nn)/n，式中，n為該子區域內所選取的單體雷電災害風險評估建筑物的數量，Ni(i=1，2，…，n)為單體建筑物雷電災害風險評估結果的風險等級賦值，從風險角度考慮本區域統一按高風險等級取值，即K2的取值均為2。

1.5R1和R2的計算

雷電災害風險值基本計算公式[4]為

式中，R1.2為子區域i(i=1,2,3,4,5,6)的風險值，分為R1(人員傷亡損失風險)及R2(建筑物遭受雷擊損失風險)兩類；Qj為第j個指標的作用權重；Gj為第j個指標的指數值；考慮項目現場多還處于規劃階段，主要從大氣雷電環境與土壤情況了解區域內的雷電災害風險，故權重設定為Q1為0.4、Q2為0.4、Q3為0.2。分別計算人員傷亡損失風險R1和建筑物損失風險R2。

1.6R的計算

根據公式R總=R1QR1+R2QR2計算各子區域的綜合雷電災害風險R，考慮人員傷亡損失風險重要性高于建筑物遭受雷擊損失風險，故QR1=0.6，QR2=0.4。

2雷電災害風險區劃

2.1區域雷電災害風險R1分級及區劃

采用五級分區法[5]將福建古雷石化基地六個子區域劃分為人員傷亡損失極低風險區、低風險區、中等風險區、高風險區和極高風險區5個不同的風險等級區域。為使區劃指標有序化，確定分級標準為：R1≥0.2為極高風險區，0.15≤R1<0.2為高風險區，0.1≤R1<0.15為中等風險區，0.05≤R1<0.1為低風險區，0≤R1<0.05為極低風險區。根據R1的計算結果，可得福建古雷石化基地各個區域雷電災害風險R1級別(表8)。由表8可見：大型公共罐區為人員傷亡損失極高風險區，石化產業區為人員傷亡損失高風險區，預留發展區1、預留發展區2、物流倉儲區、裝備項目制造區為人員傷亡損失中等風險區。

表8　福建古雷石化基地雷電災害風險R1評估結果

2.2區域雷電災害風險R2分級及區劃

采用五級分區法[5]將福建古雷石化基地6個子區域劃分為建筑物遭受雷擊損失極低風險區、低風險區、中等風險區、高風險區和極高風險區5個不同的風險等級區域。確定分級標準為：R2≥0.2為極高風險區，0.15≤R2<0.2為高風險區，0.1≤R2<0.15為中等風險區，0.05≤R2<0.1為低風險區，0≤R2<0.05為極低風險區。根據R2計算結果，可得福建古雷石化基地各個區域雷電災害風險R2級別(表9)：大型公共罐區、石化產業區為建筑物遭受雷擊損失高風險區；預留發展區1、預留發展區2、物流倉儲區、裝備項目制造區為建筑物遭受雷擊損失中等風險區。

表9　福建古雷石化基地雷電災害風險R2評估結果

2.3區域雷擊綜合風險R分級及區劃

采用五級分區法[5]將福建古雷石化基地6個子區域雷擊綜合風險劃分為極低風險區、低風險區、中等風險區、高風險區和極高風險區5個不同的風險等級區域。確定分級標準為：R≥0.2為極高風險區，0.15≤R<0.2為高風險區，0.1≤R<0.15為中等風險區，0.05≤R<0.1為低風險區，0≤R<0.05為極低風險區。根據R計算結果，可得福建古雷石化基地各個區域雷電災害風險R(表10)：大型公共罐區為綜合損失極高風險區；石化產業區為綜合損失高風險區；預留發展區1、預留發展區2、物流倉儲區、裝備項目制造區為綜合損失中等風險區。

表10　福建古雷石化基地雷擊綜合風險R評估結果

大型公共罐區與石化產業區雷電災害風險非常高，人員應盡可能避免雷電發生時在這一區域作業，該區域建(構)筑物密集，且價值高，建筑物損失風險也相對較大，綜合雷擊損失風險最高，應加強防護；其他區域也存在一定的風險，也應注意采取合理的防護措施。

參考文獻：

[1]田依林,楊青.突發事件應急能力評價指標體系建模研究[J].應用基礎與工程科學學報,2008,16(2)：200-208.

[2]程向陽,謝五三.雷電災害風險區劃方法研究及其在安徽省的應用[J].氣象科學,2012,32(1).

[3]GB/T21714.2—2008/IEC 62305-2：2006,雷電防護第2部分：風險管理[S].

[4]楊仲江.雷電災害風險評估與管理基礎[M].北京：氣象出版社，2010.

[5]郭虎.北京市雷電災害易損性分析、評估及易損度區劃[J].應用氣象學報, 2008,(4)：35-40.

曹波.3G無線鏈路在省市氣象局間的傳輸應用[J].陜西氣象，2015(1)：37-39.

中圖分類號：P429

文獻標識碼：B