文獻標(biāo)識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2018.S1.067
0 引言
架空輸電線路作為電能輸送的重要載體,呈現(xiàn)線狀分布導(dǎo)致其跨越不同的地形地貌單元,、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造單元,、水文地質(zhì)單元等, 在上述因素的作用下,,很容易遭受地質(zhì)災(zāi)害(包括山體滑坡,、泥石流等)的影響,導(dǎo)致塔倒線斷,,嚴重影響社會穩(wěn)定,、經(jīng)濟發(fā)展和人們的正常生活。
如何防范地質(zhì)災(zāi)害對輸電線路的威脅,,勘測,、設(shè)計工作是關(guān)鍵環(huán)節(jié),對于保障輸電線路整體安全,、建設(shè)施工安全,、投產(chǎn)后的運行安全至關(guān)重要。
余鳳先等應(yīng)用地理信息系統(tǒng)具有的定性,、定量,、定位分析功能進行九龍—石棉500 kV送電線路的優(yōu)選工作,形成工程地質(zhì)分區(qū),,對工程地質(zhì)條件較復(fù)雜的區(qū)域進行局部方案比選,,推薦條件較優(yōu)的路徑[1]。高傳東提出了應(yīng)用GIS技術(shù)提取山區(qū)災(zāi)害多發(fā)區(qū)段影響選線方案的信息,,應(yīng)用層次分析方法實現(xiàn)災(zāi)害選線多因素的綜合分析及多方案綜合比選[2],。孔金玲應(yīng)用GIS技術(shù)提取公路選線方案的評價指標(biāo)信息,,應(yīng)用層次分析方法實現(xiàn)公路選線多因素的綜合分析及多方案綜合比選[3],。Baharuddin等通過GIS系統(tǒng)在制作滑坡災(zāi)害地圖的基礎(chǔ)上利用斜坡圖、地形圖,、土地利用圖和地質(zhì)地圖,,在GIS中使用加權(quán)疊加方法將多個影響因素納入預(yù)測最優(yōu)路線分析。
1 地質(zhì)穩(wěn)定性評價目的
利用GIS綜合分析影響輸電線路的各種地質(zhì)因素,,通過對其賦權(quán),、影響程度等,在GIS環(huán)境下采用緩沖區(qū)分析、圖層疊加并附以相應(yīng)的圖表和統(tǒng)計方法為輸電線路方案優(yōu)選提供技術(shù)支持[4],。
2 地質(zhì)穩(wěn)定性評價指標(biāo)體系的建立
地質(zhì)穩(wěn)定性評價指標(biāo)的選取,,包含了地層巖性、地質(zhì)災(zāi)害距離,、地質(zhì)構(gòu)造3項,,在確定指標(biāo)后,分析各指標(biāo)對穩(wěn)定性的貢獻值Q,,結(jié)合專家經(jīng)驗法,、自然間斷點法、標(biāo)準(zhǔn)化法等方法對各指標(biāo)賦予0~10 范圍內(nèi)的值,,值越高表示對災(zāi)害發(fā)生的可能性就越大,。
2.1 地質(zhì)災(zāi)害
地質(zhì)災(zāi)害是輸電線路選線的重要影響因素,根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的類型可分為:滑坡,、崩塌,、泥石流、不穩(wěn)定斜坡,、地面塌陷,、地裂縫等。通過研究線路通過區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害的空間分布,,主要是依據(jù)與線路的距離來判斷其影響[5],。
利用前期高分辨率遙感影像解譯方法,獲得研究區(qū)內(nèi)崩塌滑坡地質(zhì)災(zāi)害點的分布數(shù)據(jù)(見圖 1) ,,利用Arc GIS 對研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)進行5 km范圍的緩沖分析,,得到研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害緩沖區(qū)數(shù)據(jù),并按自然間斷法對緩沖區(qū)數(shù)據(jù)進行聚類分析,,將數(shù)據(jù)劃分為 10級,。依照分類結(jié)果將地質(zhì)災(zāi)害緩沖區(qū)數(shù)據(jù)按照距離的遠近劃分為10個范圍,并從10~1進行等間距賦值,。
2.2 地質(zhì)構(gòu)造
地質(zhì)構(gòu)造是影響線路所經(jīng)區(qū)域內(nèi)災(zāi)害發(fā)生的主要原因,,選擇有利于線路通過的地質(zhì)構(gòu)造也是保證線路安全可靠的主要措施。
斷裂構(gòu)造的存在會對周圍的地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生影響,,造成斷裂構(gòu)造附近巖體破碎,,增加了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性,另外一般而言距離斷裂構(gòu)造越近地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的可能性越大,。
結(jié)合上述分析結(jié)果,,在距斷裂構(gòu)造5 km范圍內(nèi),按照0.5 km等間距為一組,,并按照距離的遠近從10~1等間距賦值,。
同樣利用高分辨率遙感影像獲得研究區(qū)范圍內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造(見圖 1)。
2.3 地層巖性
地層巖性及其結(jié)構(gòu)特征是影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育和分布的重要內(nèi)在因素之一,遙感解譯得到研究區(qū)內(nèi)巖石類型分布,,依據(jù)巖石硬度等級劃分標(biāo)準(zhǔn)劃分為10級,,對不同的巖性賦予不同的硬度等級,硬度從大到小分別為10~1,。同樣利用高分辨率遙感影像獲得研究區(qū)范圍內(nèi)的巖石硬度分布范圍,,見圖1。
3 評價模型的構(gòu)建
構(gòu)建評價模型,,就是利用所選取的指標(biāo),并賦予相應(yīng)的權(quán)重,,在一定的數(shù)學(xué)模型下計算各個指標(biāo)對輸電線路的影響程度,。
由于每一個影響因素對輸電線路的地質(zhì)穩(wěn)定性的貢獻大小不同,因此不同因素有不同的權(quán)重Pi,,權(quán)重的計算方法為,,首先將各個影響因素Qi按照其對輸電線路地質(zhì)穩(wěn)定性重要性的不同進行由小到大的排序;其次,,確定各個影響因素之間的重要性程度Vi+1,i,,用倍數(shù)表示,其中令V1,0=1,。最后,,按照下式計算各影響因素的權(quán)重:
其中,U1=V1,0,,U2=V2,,1×V1,0,,…,,Ui=Vi,i-1×Vi-1,,i-2×…V1,,0,據(jù)此計算獲得的影響因素對應(yīng)的權(quán)重,。
研究區(qū)內(nèi)輸電線路地質(zhì)穩(wěn)定性的計算公式如下:
4 豐徐線地質(zhì)穩(wěn)定性的分析
4.1 地質(zhì)穩(wěn)定性影響因素的獲取
在充分收集和熟悉豐徐線沿線地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上,,在高分辨率遙感上建立典型地質(zhì)災(zāi)害類型、構(gòu)成要素,、地貌,、地質(zhì)構(gòu)造、巖(土)體類型,、水文地質(zhì)現(xiàn)象和土地覆蓋類型等的高分辨率遙感影像下的解譯標(biāo)志,。利用高分辨率遙感影像解譯輸電線路走廊范圍內(nèi)的各種地層巖性分布范圍、斷裂構(gòu)造(主要包括斷裂破碎帶和活動斷裂帶)位置及規(guī)模、地質(zhì)災(zāi)害(主要包括滑坡,、崩塌,、泥石流、采空區(qū)等),。
4.2 影響因素數(shù)據(jù)的處理
影響因素的處理包括派生數(shù)據(jù)的生成,、重分類及賦權(quán)。
派生處理是指對地質(zhì)災(zāi)害,、地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù),,利用GIS方法,依據(jù)輸電線路距離各影響因素的遠近,,采用線性模型表達各個影響因素對輸電線路的影響程度,。其中對于地層巖性數(shù)據(jù)則是利用依據(jù)巖性與巖石硬度等級關(guān)系,對于不同類型的巖性分別賦予相應(yīng)的巖石硬度,。
重分類是指對地質(zhì)災(zāi)害,、地質(zhì)構(gòu)造所生成的派生數(shù)據(jù)進行分級,使其變成具有一定權(quán)重的無量綱,。
賦權(quán)則是對各個影響因素Qi按照其對輸電線路地質(zhì)穩(wěn)定性,、重要性的不同分別賦予相應(yīng)的權(quán)重,如表1所示,。
4.3 地質(zhì)穩(wěn)定性分析
依據(jù)穩(wěn)定性評價模型,,在GIS 環(huán)境下通過空間疊加計算,從而獲得基于柵格格式的地質(zhì)穩(wěn)定性數(shù)據(jù),,如圖2所示,。
將輸電線路500 m范圍內(nèi)的地質(zhì)穩(wěn)定性數(shù)據(jù)匯總,該數(shù)字作為地質(zhì)穩(wěn)定性評價的指標(biāo),,如圖3所示,。
在輸電線路選線的過程中,通過變換輸電線路的空間位置(如圖4所示),,則可以獲得相應(yīng)路線的穩(wěn)定性指標(biāo),,表2所示的是不同設(shè)計路線的地質(zhì)穩(wěn)定性指標(biāo)。
可以看出通過地質(zhì)穩(wěn)定性最優(yōu)獲得的最優(yōu)路線雖然在地質(zhì)穩(wěn)定性指標(biāo)方面非常優(yōu)秀,,但是存在空間分布不合理性,,這主要是由于設(shè)計路線的范圍限制,但是對于實際的設(shè)計路線具有很好的參考價值,。
5 結(jié)論
通過分析輸電線路地質(zhì)穩(wěn)定性影響因素,,運用GIS建立地質(zhì)穩(wěn)定性評價模型。將地質(zhì)穩(wěn)定性影響因素數(shù)據(jù)的獲取,、因素的定量化處理,、穩(wěn)定性評價單元的確定,、分值和參數(shù)計算、穩(wěn)定性級別判定等納入一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)流程,,實行全數(shù)字化處理的模式,,從而減少人工工作量,加快輸電線路地質(zhì)穩(wěn)定性評價工作進程,,提高穩(wěn)定評價成果的精度和質(zhì)量,,尤其是便于穩(wěn)定性評價成果的動態(tài)管理、更新和應(yīng)用,,為輸電線路選線中所涉及的地質(zhì)穩(wěn)定性問題提供了一種有效的解決方案,。
參考文獻
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作者信息:
楊繼業(yè)1,,李占軍1,,劉 然1,劉 濤1,,孫 巖1,,李冬雪1,高 勛1,,巴 林1,,林 濤2,張旭晴3
(1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司 經(jīng)濟技術(shù)研究院,,遼寧 沈陽 110015,;
2.大連電安工程建設(shè)監(jiān)理有限公司,,遼寧 大連116021;3.吉林大學(xué),,吉林 長春130026)