2008—2016年陜西省雷電災(zāi)害特征分析

陳 潔，曹繼軍，蘇炳彥，吳 量

(1.渭南市氣象局，陜西渭南 714000；2.陜西省氣象局，西安 710014；3.河池市氣象局，廣西河池 547000)

1998年起大多數(shù)省市相繼開(kāi)展了雷電災(zāi)害調(diào)查工作，許多學(xué)者對(duì)各地雷電災(zāi)害特征進(jìn)行了大量研究[1-3]。雷災(zāi)事故調(diào)查分析是雷電防護(hù)技術(shù)的重要組成部分，通過(guò)對(duì)一個(gè)地區(qū)災(zāi)害程度、受災(zāi)對(duì)象和行業(yè)特點(diǎn)的分析，能夠更加準(zhǔn)確地掌握雷災(zāi)發(fā)生規(guī)律，為科學(xué)有效指導(dǎo)防雷減災(zāi)工作提供依據(jù)。李潤(rùn)強(qiáng)等[4]對(duì)2000—2007年陜西省雷電災(zāi)害的時(shí)空分布進(jìn)行了分析，王潔等[5]對(duì)2009年雷電分布和雷災(zāi)特征進(jìn)行研究，為劃分雷電災(zāi)害易損度提供了有力參考。本文對(duì)2008—2016年陜西省雷災(zāi)事故不完全統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行分析，對(duì)比以往相關(guān)研究結(jié)果，探討近些年雷電災(zāi)害的特征，并在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)對(duì)策和建議。

1 資料來(lái)源及處理

選取2008—2016年陜西省雷電災(zāi)害資料和閃電定位資料進(jìn)行研究。閃電定位資料摘自陜西省防雷中心編寫(xiě)的《陜西省雷電防護(hù)工作年報(bào)》(以下簡(jiǎn)稱《年報(bào)》)；為了充分收集雷災(zāi)資料，同時(shí)查閱了《年報(bào)》和中國(guó)氣象局雷電防護(hù)管理辦公室2008—2016年編寫(xiě)的《全國(guó)雷電災(zāi)害匯編》(以下簡(jiǎn)稱《匯編》)。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，2014—2016年這兩種來(lái)源的雷災(zāi)統(tǒng)計(jì)結(jié)果存在差異，在與省防雷中心雷災(zāi)調(diào)查鑒定專家逐條核對(duì)后，確認(rèn)兩種來(lái)源的資料均真實(shí)有效，校對(duì)合并后最終確定2014年、2015年和2016年雷災(zāi)總數(shù)分別為7起、7起和4起。需要說(shuō)明的是，《匯編》記錄中，2010年7月2日17時(shí)商洛市洛南縣廟坪鄉(xiāng)陶嶺村發(fā)生的19例雷災(zāi)事故，實(shí)為1起雷擊造成的多處人員或電氣設(shè)備事故。一般由同一時(shí)間同一雷擊點(diǎn)造成的多例損失事件通常記為1起雷電災(zāi)害事故，因此為了便于與其他年份比較，將2010年雷災(zāi)總數(shù)由原資料中的34起調(diào)整為16起。

2 雷電災(zāi)害時(shí)空分布特征

2.1 時(shí)間分布特征

2.1.1 年變化 2008—2016年陜西省共計(jì)收集上報(bào)雷電災(zāi)害144起，表1給出了逐年雷災(zāi)總數(shù)，同時(shí)查閱逐年《年報(bào)》得到雷暴日數(shù)和閃電頻次統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

表1 陜西省2008—2016年雷災(zāi)事件和閃電活動(dòng)統(tǒng)計(jì)

由表1可知，2008—2013年雷災(zāi)總數(shù)總體呈現(xiàn)震蕩上行趨勢(shì)。峰值出現(xiàn)在2011年，達(dá)31起；次峰值在2008年，為25起；2014年起雷災(zāi)數(shù)量突降至7起；2016年全年僅收集到4起。近幾年雷災(zāi)統(tǒng)計(jì)上報(bào)存在異常，一旦災(zāi)情未能及時(shí)上報(bào)就會(huì)造成統(tǒng)計(jì)結(jié)果偏小，由于雷電災(zāi)害資料本身就是不完全統(tǒng)計(jì)資料，因此，2014年起雷災(zāi)數(shù)量大幅下降不能簡(jiǎn)單地等同于全省雷災(zāi)減輕。

從陜西省雷暴日數(shù)觀測(cè)和閃電定位監(jiān)測(cè)的記錄來(lái)看，2008—2016年全省閃電活動(dòng)總體為波動(dòng)上升的趨勢(shì)，峰值同時(shí)出現(xiàn)在2013年，即全年107 d雷暴日共發(fā)生閃電223 458次。雷暴日數(shù)除2012年和2013年超過(guò)100 d外，其他年份在75～90 d之間；閃電頻次除2009年和2014年偏少外，其他年份均超過(guò)100 000次。總體而言，雷暴日數(shù)增加的年份，閃電頻次也會(huì)增多，但兩者并不是呈簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系。以2010年、2012年和2015年3年為例，雷暴日數(shù)以2012年的106 d最多，而當(dāng)年閃電頻次卻是122 578次，為3年中最少。因此，相對(duì)雷暴日數(shù)而言，閃電定位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更能直觀地反映閃電活動(dòng)的頻繁程度。

通常，閃電活動(dòng)頻繁的年份，雷擊發(fā)生概率變大，雷災(zāi)事故也會(huì)隨之增多。2008—2013年逐年閃電活動(dòng)頻度與雷災(zāi)數(shù)量就表現(xiàn)出了良好的一致性，這與其他地區(qū)的研究結(jié)果一致[1-3]。2014—2016年閃電活動(dòng)又逐步增強(qiáng)，但雷災(zāi)統(tǒng)計(jì)資料卻異常偏少，不適宜進(jìn)行分析研究。因此，一方面受災(zāi)主體需重視雷災(zāi)的上報(bào)工作，另一方面防雷監(jiān)管部門(mén)應(yīng)加強(qiáng)事故的調(diào)查鑒定工作。只有在充分收集雷災(zāi)資料的基礎(chǔ)上，才能客觀地研究災(zāi)害特征，從而提出合理科學(xué)的意見(jiàn)指導(dǎo)雷電防護(hù)工作。

2.1.2 月變化 表2給出了2008—2016年陜西省月累計(jì)雷災(zāi)數(shù)量和2009—2015年月平均雷暴日數(shù)(取一位小數(shù))。

表2 陜西省2008—2016年雷電災(zāi)害月累計(jì)數(shù)量

從表2可知，陜西省雷災(zāi)最早發(fā)生在3月，最晚在11月，與閃電定位監(jiān)測(cè)記錄的雷暴起始和結(jié)束時(shí)間一致；同時(shí)，雷災(zāi)數(shù)量與雷暴日數(shù)的月變化呈現(xiàn)較好的同步性。從數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)看，約78%的雷災(zāi)發(fā)生在6—8月，這段時(shí)間也是全省雷電活動(dòng)多發(fā)期。7月是雷暴高發(fā)時(shí)期，而雷災(zāi)數(shù)量則在8月達(dá)到極值，占比高達(dá)40%。12月至次年2月全省無(wú)雷暴出現(xiàn)。分析表明，雷電災(zāi)害具有明顯的季節(jié)變化，夏季充沛的水汽和旺盛的對(duì)流極易形成雷電活動(dòng)，也是雷電災(zāi)害頻發(fā)的季節(jié)，這與其他中緯度季風(fēng)氣候區(qū)的研究結(jié)果相同[6-7]。

2.2 空間分布特征

表3給出了各市2008—2016年雷電災(zāi)害數(shù)量，其中關(guān)中地區(qū)占43%，陜北地區(qū)占33%，陜南地區(qū)占24%。西安、延安和渭南為雷災(zāi)高發(fā)區(qū)，極大值在西安為26起，約占全省雷災(zāi)總數(shù)的18%。陜西省雷電災(zāi)害空間分布總體呈中間多，南北兩頭少。對(duì)比《年報(bào)》中全省雷電密度分布研究結(jié)果，歷年閃電主要分布在陜北中東部和陜南南部地區(qū)，關(guān)中地區(qū)尤其是西安屬雷電活動(dòng)偏少區(qū)。也就是說(shuō)，雷電活動(dòng)呈現(xiàn)啞鈴狀分布，而雷電災(zāi)害卻呈現(xiàn)紡錘狀分布，這與文獻(xiàn)[4]中2000—2007年雷電活動(dòng)和災(zāi)害分布研究結(jié)果一致。

表3 陜西省2008—2016年各市雷電災(zāi)害數(shù)量

雷災(zāi)的發(fā)生不僅與雷電活動(dòng)有關(guān)，還受地形地貌和人口、經(jīng)濟(jì)因素影響。陜西省地形特點(diǎn)是南北高、中部低，自北向南依次為陜北高原、關(guān)中平原和陜南山地，結(jié)合陜西省國(guó)土資源局公布的礦產(chǎn)資源分布結(jié)果，雷電活動(dòng)易形成于地勢(shì)高、礦產(chǎn)資源集中的陜北和陜南地區(qū)。而地形起伏度小，相對(duì)平坦的關(guān)中地區(qū)面積占全省19%，人口數(shù)量卻占全省的60%[8]；同時(shí)這里集中了全省80%的科技實(shí)力和工業(yè)基礎(chǔ)，是裝備制造、生物制藥、電子信息等產(chǎn)業(yè)的聚集地[9]。因此，即便關(guān)中雷電活動(dòng)少，但雷災(zāi)概率相對(duì)陜北陜南偏高。

值得注意的是，相比文獻(xiàn)[4]的研究結(jié)果，2008—2016年陜北地區(qū)雷災(zāi)占比上升了12%。由于陜北地區(qū)近年大規(guī)模建設(shè)能源項(xiàng)目[10]，僅2010年就有一大批重大項(xiàng)目包括輸油管道線工程、單晶硅制備加工工程、太陽(yáng)能光伏發(fā)電等工程在陜北能源化工基地開(kāi)工建設(shè)[11]，相對(duì)周邊空曠環(huán)境，戶外大量的能源設(shè)施設(shè)備本身就容易遭受雷擊，故陜北地區(qū)近些年雷電災(zāi)害事故明顯增多。

3 雷電災(zāi)害種類分布特征

按照損失或損害的種類，2008—2016年陜西省雷電災(zāi)害涉及人員傷亡、電子電氣設(shè)備損壞、供配電或通訊設(shè)施損壞、樹(shù)木損毀或火災(zāi)、建構(gòu)筑物損壞和易燃易爆場(chǎng)所事故共6類。其中電子電氣類事故最多為41%，其次是供配電或通訊設(shè)施事故為19%，其他四類事故占比在8%～11%之間。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008—2016年雷擊人員傷亡20例，造成16人死亡16人受傷，事故均發(fā)生在農(nóng)村。對(duì)比文獻(xiàn)[4]的研究結(jié)果，人員傷亡類占比明顯下降，從2000—2007年的33%減小到11%。究其原因，如文獻(xiàn)[12]中提出的人員傷亡占比下降與建筑物防護(hù)能力提升、及時(shí)的雷電天氣預(yù)警預(yù)報(bào)和廣泛的防雷知識(shí)科普宣傳等因素有關(guān)。

電子電氣設(shè)備損壞事故仍保持高發(fā)態(tài)勢(shì)，較2000—2007年增加4個(gè)百分點(diǎn)。城鎮(zhèn)地區(qū)事故以廠礦企業(yè)儀器儀表為主，住宅區(qū)事故以電梯等公用設(shè)施為主，農(nóng)村事故則以家用電器為主。而供配電系統(tǒng)或通訊設(shè)施受損，會(huì)造成大面積供電停止和通訊信號(hào)中斷，直接影響人們的生產(chǎn)生活。

易燃易爆場(chǎng)所事故占比從2%上升到10%，增長(zhǎng)幅度居6種類型之首，其他類型損失占比變化不明顯。易燃易爆場(chǎng)所雷擊概率的顯著增加，除了城鎮(zhèn)加油加氣站和陜北等地能源項(xiàng)目激增外，還與各類儀器設(shè)備的智能化控制系統(tǒng)有關(guān)。由于系統(tǒng)中普遍采用集成電路使得元器件，耐壓水平下降，卻缺少相應(yīng)的雷電過(guò)電壓防護(hù)措施，因此這類場(chǎng)所極易發(fā)生設(shè)備損壞事故。

特別要注意，2008—2016年收集到雷擊造成1處古建損壞、1處古建焚毀和3處森林火災(zāi)。一旦遺跡損毀或名貴古樹(shù)受災(zāi)，造成的不僅是經(jīng)濟(jì)損失，還有難以估量和不可挽回的文化損失，所以需重視這類場(chǎng)所的雷電防護(hù)工作。

4 結(jié)論與建議

(1)2008—2016年陜西雷災(zāi)發(fā)生時(shí)段與雷電活動(dòng)規(guī)律一致，主要集中在6—8月，以8月最嚴(yán)重。而雷電活動(dòng)的空間分布與雷災(zāi)分布不一致，關(guān)中地區(qū)雷少災(zāi)多。

(2)從雷災(zāi)種類分布來(lái)看，農(nóng)村仍是雷擊傷亡事故的多發(fā)區(qū)。這里多為田間野外等空曠地帶，人員缺乏正確的戶外避雷知識(shí)，因此在農(nóng)村仍需重視防雷的科普宣傳教育。電子電氣設(shè)備和儀器集中的企事業(yè)單位，尤其是供電或通訊部門(mén)，應(yīng)做好雷雨季節(jié)前防雷裝置安全性能的檢測(cè)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和整改問(wèn)題部位，消除安全隱患。易燃易爆場(chǎng)所，特別是陜北地區(qū)雷暴活動(dòng)頻繁地區(qū)的能化企業(yè)，應(yīng)重視雷電災(zāi)害事故的防范和控制。項(xiàng)目選址階段盡量避免選在易于形成雷暴的環(huán)境，建設(shè)施工階段要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范完善防雷措施，投入運(yùn)行后按時(shí)申請(qǐng)防雷裝置安全檢測(cè)，減少雷擊事故的發(fā)生，尤其要避免易燃易爆場(chǎng)所因雷擊造成或誘發(fā)的嚴(yán)重危害。