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(yán)重影響社會(huì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)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(jì)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(yùn)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(jìn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)災(zāi)害選線多因素的綜合分析及多方案綜合比選^[2]?？捉鹆釕?yīng)用GIS技術(shù)提取公路選線方案的評價(jià)指標(biāo)信息，應(yīng)用層次分析方法實(shí)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(gè)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(jià)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(jì)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(jià)指標(biāo)體系的建立

    地質(zhì)穩(wěn)定性評價(jià)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(xiàng)，在確定指標(biāo)后，分析各指標(biāo)對穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)值Q，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)法、自然間斷點(diǎn)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(diǎn)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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)近劃分為10個(gè)范圍，并從10~1進(jìn)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(huì)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(yuǎn)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(jià)模型的構(gòu)建

    構(gòu)建評價(jià)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(jì)算各個(gè)指標(biāo)對輸電線路的影響程度。

    由于每一個(gè)影響因素對輸電線路的地質(zhì)穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)大小不同，因此不同因素有不同的權(quán)重P_i，權(quán)重的計(jì)算方法為，首先將各個(gè)影響因素Q_i按照其對輸電線路地質(zhì)穩(wěn)定性重要性的不同進(jìn)行由小到大的排序；其次，確定各個(gè)影響因素之間的重要性程度V_i+1,i，用倍數(shù)表示，其中令V_1,0=1。最后，按照下式計(jì)算各影響因素的權(quán)重：

其中，U₁=V_1,0，U₂=V_2，1×V_1，0，…，U_i=V_i，i-1×V_i-1，i-2×…V_1，0，據(jù)此計(jì)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(jì)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(dòng)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?cái)?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(yuǎn)近，采用線性模型表達(dá)各個(gè)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(jìn)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(gè)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(jià)模型，在GIS 環(huán)境下通過空間疊加計(jì)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(jià)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(jì)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(jì)路線的范圍限制，但是對于實(shí)際的設(shè)計(jì)路線具有很好的參考價(jià)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(yùn)用GIS建立地質(zhì)穩(wěn)定性評價(jià)模型。將地質(zhì)穩(wěn)定性影響因素?cái)?shù)據(jù)的獲取、因素的定量化處理、穩(wěn)定性評價(jià)單元的確定、分值和參數(shù)計(jì)算、穩(wěn)定性級別判定等納入一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)流程，實(shí)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(jià)工作進(jìn)程，提高穩(wěn)定評價(jià)成果的精度和質(zhì)量，尤其是便于穩(wěn)定性評價(jià)成果的動(dòng)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(xiàn)

[1] 余鳳先，黎澤文，何政偉，等.基于GIS的九龍—石棉500kV送電線路優(yōu)選[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2008(2):90-93.

[2] 高傳東，崔鵬，韋方強(qiáng)，等.基于GIS的山區(qū)道路災(zāi)害多發(fā)區(qū)段線路方案優(yōu)選——以迫隆藏布流域?yàn)槔齕J].鐵路航測，2003(4):19-22.

[3] 孔金玲.基于GIS技術(shù)的公路選線多方案綜合評價(jià)[J].武漢測繪科技大學(xué)學(xué)報(bào)，1999(3):213-215，220.

[4] 孟祥瑞，裴向軍，劉清華，等.GIS支持下基于因子分析法的都汶路沿線地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價(jià)[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2016，27(3):106-115.

[5] 賈永剛，廣紅，王義.GIS和SDSS在高速公路選線之中的應(yīng)用[J].地球科學(xué)，2001(6):653-656.

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(jì)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）