输电线路冰川与寒冻风化区地质条件模糊评价
【类型】期刊
【作者】周楠,程峰,徐玉波,杨生彬,程东幸(国网 新疆电力公司经济技术研究院;中国电力顾问集团 西北电力设计院)
【作者单位】国网 新疆电力公司经济技术研究院;中国电力顾问集团 西北电力设计院
【刊名】技术与市场
【关键词】 输电线路;冰川作用;寒冻风化作用;模糊评价
【ISSN号】1006-8554
【页码】P39-40,42
【年份】2019
【期号】第11期
【摘要】伊库输电线路穿越天山山脉,其冰川作用、寒冻风化作用强烈,受其影响产生诸多不良地质条件,给线路选线带来难题。分析冰川、寒冻风化作用区对选线影响的各个因素,确定评价指标,并根据专家经验选取各评价指标的权重系数,建立了二级模糊评价模型。采用该模型对该段线路的地质条件进行评价,评价结果与实际工程情况相符。该方法可为相似工程地质条件的评价提供借鉴。
【全文】 文献传递
输电线路冰川与寒冻风化区地质条件模糊评价
摘 要:伊库输电线路穿越天山山脉,其冰川作用、寒冻风化作用强烈,受其影响产生诸多不良地质条件,给线路选线带来难题。分析冰川、寒冻风化作用区对选线影响的各个因素,确定评价指标,并根据专家经验选取各评价指标的权重系数,建立了二级模糊评价模型。采用该模型对该段线路的地质条件进行评价,评价结果与实际工程情况相符。该方法可为相似工程地质条件的评价提供借鉴。
关键词: 输电线路; 冰川作用; 寒冻风化作用; 模糊评价
0 引言
冰川及寒冻风化区由于具有独特的地貌特征,易引发地质病害,在此类地区进行输电线路建设、合理的线路选择是首先要面对的问题。
伊犁~库车750 kV输电线路工程是连接南北疆电网,形成新疆750 kV环网的关键线路。该线路工程从750 kV伊犁变电站出线,向南穿越伊犁河谷平原区,翻越铁力买提达坂的天山山脉后,接入到750 kV库车变电站。其中穿越天山山脉,冰川、寒冻风化作用强烈,地质条件复杂,对线路选择影响大。并且由于该地区人烟罕见、交通不便,加大了选线难度。本文通过多因素综合评价对冰川、寒冻风化区的选址进行评价地质条件,为快速合理选线提供依据[1-2]。
1 多因素评价法步骤
1)确定评价指标。评价指标体系是从多角度和层次反映评价客体规模与数量水平。力求全面、系统、深化。
2)确定权重系数。对于评价目标,各评价指标相对重要性是不同的。权重系数确定的合理与否关系到综合评价结果的可信程度。
3)综合评价模型。所谓多指标综合评价,就是指通过一定的数学模型将多个评价指标值“合成”为一个整体性的综合评价值。
2 冰川、寒冻风化区塔基选址评价体系的建立
2.1 评价指标的建立
伊库输电线路跨越天山段冰川作用、寒冻风化作用强烈,呈现独特的地貌特征,同时,也带来诸多不良地质影响。对于该段线路的地质条件评价指标从地形地貌、地层条件、冰川地貌、不良地质及其他因素影响,全面确定各评价指标对冰川、寒冻风化区线路影响。根据地质调查可查明该区域内具体该区段工程地质条件的影响因素主要包括四大类、17个分项,具体分项见图1[2-8]。
图1 多层次评价因素集
2.2 权重系数的选取
权重系数的选取,直接决定了模糊综合评价的准确性。权重的确定方法有多种,如专家估值法、加权统计法、频数统计法、层次分析法等。虽然带有主观性,但仍能反映出实际工程情况[9]。本文采用加权统计法,向从事地质工作的专家进行咨询,确定各个因素的权重,具体权重值如表1。
表1 评价指标权重
一级指标权重二级指标权重地形地貌0.09海拔高程变化0.21沟谷0.25山坡0.54地层条件0.10土层厚度0.36基岩质量0.64不良地质0.36泥石流0.19危岩0.19崩塌0.19岩屑锥群0.19岩屑坡0.24冰川作用地貌0.39石海0.13角峰0.35刃脊0.28冰碛垄0.24其他0.06冲洪积物0.36地表水0.32地下水0.32
2.3 各因素评分
因素的评分指制约评价结果准确性的又一指标。在本文采用的评价体系中,各因素涉及地形地貌、地层条件、不良地质条件等不同类型指标,对各指标如何给出合理的评分是一难题。为对各指标进行合理评分,对各二级指标进行详细分析,根据各指标对输电线路影响给出明确的评分标准。下面给出各指标的评分的详细说明,海拔高程和沟谷高差对电力塔档距有影响;山坡坡度:缓坡<15°;陡坡15°~30°;峻坡>30°;土层厚度薄层<2 m;较厚层2~5 m;厚层>5 m,不同厚度占本段落比例,各坡度占本线路段落比例;基岩级别及其占本段落比例;泥石流、危岩、崩塌、岩屑锥群、岩屑坡、石海影响各不良地质情况规模,及与线路所处位置;角峰、刃脊影响立塔的困难程度;冰碛垄影响年代及立塔困难程度;冲洪积物与线路的位置关系及对塔基的影响程度;地表水、地下水对塔基的影响程度。
2.4 模糊综合评价
根据对目标段落各评价指标的评分A={A1,A2,…,An}及其二级指标权重P={P1,P2,…,Pn}、二级指标权重Q={Q1,Q2,…,Qn},通过公式C=A·P·Q计算各目标段落的评价分值,通过分值确定输电线路冰川与寒冻风化区地质条件。
3 评价计算
伊库输电线路冰川及寒冻风化作用区段长度约10 km,海拔2 500~3 500 m,具体位置为J11~J15所在区域(J为转点号)山间谷地分布较多冰碛物;J13~J15+600区域为典型的冰川侵蚀作用区,区内冰川地貌明显,分布有大量的冰斗、刃脊、角峰、石海等。同时,在强寒冻风化作用下,使得该区域内岩屑坡、岩屑锥裙发育。
根据上文对各影响因素评分标准,对各段线路的评价指标进行打分,具体分值如表2。
表2 各指标评价评分说明
评价指标评分说明评分依据海拔高程变化海拔高程对电力塔档距的影响沟谷沟谷高差变化对电力塔档距的影响山坡坡度:缓坡<15°;陡坡15°~30°;峻坡>30°各坡度占本线路段落比例《综合工程地质图图例及色标》(GB12328-1990)土层厚度薄层<2m;较厚层2~5m;厚层>5m,不同厚度占本段落比例基岩质量基岩级别及其占本段落比例《工程地质手册》(第四版)泥石流/危岩/崩塌/岩屑锥群/岩屑坡/石海各不良地质情况规模,及与线路所处位置《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)角峰/刃脊立塔的困难程度冰碛垄年代及立塔困难程度年代久远的冰碛垄定为Ⅰ类、年代较近的冰碛垄定为Ⅱ类冲洪积物与线路的位置关系及对塔基的影响程度地表水/地下水对塔基的影响程度
J11-J12段落地质条件综合评价计算:
A1=[2 2 4]
P1=[0.21 0.25 0.54]T
B1=A1·P1=[2 2 4][0.21 0.25 0.54]T=3.08
同理,B2=A2·P2=3.36
B3=A3·P3=2.24
B4=A4·P4=0.76B5=A5·P5=3.32
C=B·Q=[3.08 3.36 2.24 0.76 3.32]·[0.09 0.10 0.36 0.39 0.06]T=1.91
同样可计算J12-J13段落地质条件综合评价计算值为3.30;J13-J14段落地质条件综合评价计算值为3.96;J14-J15段落地质条件综合评价计算值为3.99。根据评价值J11-J12、J12-J13、J13-J14、J14-J15的地质条件越来越差。
4 结语
本文所采用的模糊理论对地质条件进行评价是在前人工作经验的基础上,采用二级模糊综合评价模型,对伊库输电线路跨越天山段冰川与寒冻风化区各段线路的地质条件进行了评价,评价结果与实际工程情况相符。说明采用模糊数学方法对冰川与寒冻风化区地质条件评价是可行的。
参考文献:
[1] 朱诚著.现代冰缘地貌研究[M].南京:江苏科学技术出版社,1994.
[2] 熊黑钢,刘耕年,崔之久,等.天山北坡乌-库公路沿线自然灾害特征及其对公路的影响[J].新疆大学学报(自然科学版),1993,10(4):92~99.
[3] 黄勇.高寒山区岩体冻融力学行为及崩塌机制研究——以天山公路边坡为例[D].成都:成都理工大学,2012.
[4] 刘耕年,熊黑钢.中国天山高山冰缘环境中的寒冻风化剥蚀作用及其影响因素[J].冰川冻土,1992(4):332~341.
[5] 钱进,刘厚健,俞祁浩,等. 青藏±500 kV输电工程典型冻土地段稳定性模糊综合评价[J]. 科学技术与工程,2008(20):5558-5562+5566.
[6] 霍张丽,梁收运. 模糊数学方法在滑坡稳定性评价中的应用[J]. 西北地震学报,2007(1):35-39.
[7] 刘利,肖文,郑波涛,等. 模糊分析法在公路边坡稳定性评价中的应用[J]. 公路交通技术,2007(1):10-13.
[8] 张永双,郭长宝,石菊松,等.玉龙雪山西麓冰碛(水)砾岩的工程地质特性研究[J].现代地质,2007,21(1):150~156.
[9] 谢季坚编. 模糊数学方法及其应用[M]. 武汉:华中科技大学出版社, 2013(2).
doi:10.3969/j.issn.1006-8554.2017.11.015
周楠(1986-),男,学士,研究方向:线路工程评审、建设管理。