2019年輸電線路地質災害多源立體監測體系.ppt

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1、輸電線路地質災害多源立體監測體系,中國電力科學研究院 國網地質災害監測預警中心,2019.11.1,2019年第七屆輸電新技術年會,目 錄,我國是世界上地質災害最嚴重的國家之一，近年來極端天氣頻發，強降雨、強震的出現進一步加劇了地質災害的發生，甘肅舟曲、四川汶川、茂縣等都先后發生重大地質災害。據自然資源部統計，2018年全國發生地質災害2966起，造成直接經濟損失14.7億元，地質災害防治工作形勢嚴峻。,一、輸電線路地質災害形勢,地質災害隱患點主要類型分布圖,地質災害隱患點主要類型,主要類型,一、輸電線路地質災害形勢,不同電壓等級地質災害隱患分布圖,不同電壓等級分布特點,一、輸電線路地質災害形

2、勢,不同誘發因素比例分布圖,誘發因素分析,800kV（29.97%）、500kV（29.51%）,降雨（66.64%）,1、降雨：降雨入滲軟化了巖土體的物理力學性能，降低了滑帶土的抗剪強度，增大了坡體重度。（如：500kV文贛1回284#和 285#、500kV贛雷回014#、800kV錦蘇線1327#）,文贛1回 284#,文贛1回 285#,贛雷回 014#,錦蘇線 1327#,一、輸電線路地質災害形勢,2、修路開挖坡腳：切坡產生臨空面，使坡度變陡，坡體重心上移，改變了原坡體的穩定平衡狀態；（如：500kV盤龍1回200#、500kV贛紅1線18#）,一、輸電線路地質災害形勢,1、線路運檢

3、部門缺乏地質專業人員，難以判別地災隱患和發展趨勢。2、近年來高速公路、村村通公路處于高速建設階段，修筑公路造成邊坡擾動問題突出，公路建設前期運檢部門難以獲得相關情況和資料。如：500kV盤龍1回200#，500kV贛紅1線18#。,一、輸電線路地質災害形勢,3、建設棄土處理不徹底，造成桿塔附近棄土堆積，在不良地質地區容易受雨水沖刷，棄土首先滑移從而帶動原狀土滑坡。4、存在護坡、擋土墻、排水溝等地災隱患治理不規范，防治手段不足等問題，如擋土墻沒有基礎，造成擋土墻自身穩定性不足。,一、輸電線路地質災害形勢,5、溶洞、采空區等地下地災隱患難以發現，且受通道走廊的影響，線路規劃建設時難以完全規避。如：

4、800kV復奉線1314#。,主要誘因：地下溶洞。處理方式：截水溝、灌漿充填,復奉線1314#,一、輸電線路地質災害形勢,當前我國輸電線路地質災害防治形勢，主要表現在以下幾方面：防治難度大：輸送距離長，沿途地質條件復雜，災害種類多、分布廣、誘發因素多。防治要求高：線性串聯工程，任何一個塔位的故障都會直接影響整條線路的安全穩定運行。治理成本高：山區施工運輸條件惡劣，缺少監測數據，難以準確掌握地質災害風險狀態，事后治理代價大。,800kV錦蘇線1327#治理前后照片,500kV盤龍一線200#現場抗滑樁施工,一、輸電線路地質災害形勢,目前國內外開展的地質災害監測預警工作大體分兩種類型：基于降雨誘發

5、的地質災害氣象風險預測預警：研究降雨量、強度和過程與地質災害的對應關系，建立地質災害時空分布與降雨過程的統計關系?；跒淖凅w形變的監測預警：以地質災害位移監測數據為基礎，結合室內模型實驗開展監測預警；前者強調了地質災害受外界觸發因素影響的統計學研究，后者則強調的是地質災害位移的機理研究。,二、地質災害監測技術現狀,現狀：中國氣象局聯合國土資源部于2013年開始開展地質災害氣象預報預警工作。選取的指標主要有：地震烈度、巖土體類型、地層巖性、地貌分區、高程、地形起伏、降雨量等。問題：預警范圍小，對輸電線路地質災害防治的針對性不強。,風險預警圖,風險預警報告,二、地質災害監測技術現狀,現狀：常規形變

6、監測手段,二、地質災害監測技術現狀,需求：監測范圍大、精度高、受條件限制少（環境條件惡劣、無人區）。技術篩選：InSAR普查、局域監測，北斗實時單體監測。,二、地質災害監測技術現狀,InSAR局域監測利用雷達衛星開展地表形變監測，監測范圍大（50km*70km）、精度高（mm級），非接觸，全天候、不受云層及晝夜影響，對環境條件惡劣、人員難以到達的地區有較大優勢。北斗實時單體監測利用北斗高精度定位功能，監測災變體形變，分析風險趨勢，配合地面增強網建設，監測精度可達mm級。結合北斗短報文功能可在無信號地區使用。適合于高風險桿塔單體邊坡的實時監測。,二、地質災害監測技術現狀,國網地質災害監測預警中心

7、：組織開展公司地質災害監測預警體系的建設和研究，開展公司范圍內500（330）kV及以上電壓等級輸電線路地質災害隱患風險的排查、評估和常態化監測預警工作，負責國網地質災害監測預警系統主站和子站的日常運維，指導、協助各單位開展地質災害的防治和應急處置。,三、總體思路及技術框架,采用氣象衛星、雷達衛星、北斗衛星三種技術手段，按照“廣域監測、局域監測、單體監測”三種尺度，建立輸電線路地質災害大范圍探測、中范圍搜索、小范圍監測的多源立體監測預警體系，提高輸電線路地質災害防治水平。,三、總體思路及技術框架,地災中心自成立以來，緊密圍繞職能定位，針對輸電線路地質災害監測預警，在技術支撐、系統開發、設備研制

8、、標準制定和專著編寫等方面開展了系統性工作，取得了系列成果，為公司地質災害防治提供了有效支撐和應急響應服務。,重要輸電通道滑坡現場支撐,國網地質災害監測預警系統,國內首臺L波段GB-SAR,電網地質災害危險性分布圖,遙感衛星數據地面接收站,北斗監測站,四、多源立體監測技術及應用,1）開展地質災害隱患點普查，摸清隱患點特征，及早采取應對措施。自2016年以來，公司運檢部組織地質災害中心，每年5月份，連續四年牽頭開展了輸電線路地質災害隱患排查評估工作，獲取了輸電線路地質災害的主要類型、時空分布、線路和桿塔風險級別等信息。,1、汛前開展全網地質災害隱患點普查和汛期風險預測,不同電壓等級地質災害隱患分

9、布圖,不同誘發因素比例分布圖,為科學研判輸電線路地質災害的分布及其發生趨勢提供了支撐，為及早采取監測、防治等應對措施探尋了目標，爭取了時間。,四、多源立體監測技術及應用,2）針對重要輸電通道，開展地質災害隱患專項調查和環境巡視，為通道運維提供支撐。針對藏中聯網工程和復奉、錦蘇線等重要輸電通道，2019年5月份，完成了基于光學和雷達衛星的地質災害隱患調查和環境巡視。獲取了最新的通道環境狀態，探明了潛在的地質災害隱患，為線路巡查、監測預警、應急響應等提供支撐。,1、汛前開展全網地質災害隱患點普查和汛期風險預測,藏中聯網工程地質災害隱患分布圖,復奉、錦蘇線（四川段）通道附近某滑坡,四、多源立體監測技

10、術及應用,3）輸電線路地質災害中長期風險預測，宏觀掌握汛期線路風險態勢。綜合考慮地質環境因素，結合數值天氣預報，每年5月份，連續三年發布“國家電網公司年度汛期地質災害趨勢預測報告”，對電網地質災害汛期整體趨勢、特高壓線路汛期風險開展分析預測。,1、汛前開展全網地質災害隱患點普查和汛期風險預測,2019年度電網地質災害汛期整體趨勢預測,錦蘇、復奉、賓金 汛期風險,為線路地質災害巡檢和提前應對提供了參考，有效指導線路汛期防災減災。,四、多源立體監測技術及應用,1）建立三級值班制度，做好汛期常態化監測預警工作汛期（5月-10月）執行專人24小時值班，每天發布兩次未來24小時和72小時輸電線路地質災害

11、廣域風險預報，自2016年起，已在湖北、江西等地的多起滑坡事件中得到驗證。,2、汛期開展基于氣象、雷達和北斗衛星的常態化監測預警,動態關注高風險線路區段和桿塔，及時發布監測預警信息，時刻做好應急服務準備。,四、多源立體監測技術及應用,2）開展基于雷達衛星和InSAR技術的局域監測在全網范圍內，選取了10處重點監測區域（50km70km），收集100余景SAR影像數據進行差分干涉分析（精度毫米級），圈定滑坡隱患點，得到區域內輸電線路沿線各點地表形變信息，實現地質災害高精度、大范圍的風險探測。,2、汛期開展基于氣象、雷達和北斗衛星的常態化監測預警,InSAR形變監測結果實例,為滑坡識別、北斗站選址

12、和塔基洪水淹沒分析提供了支撐。解決了雷達衛星遙感監測的諸多技術難題，提升了線路在高海拔、無人區等惡劣環境下的安全保障能力。,InSAR監測預警界面,四、多源立體監測技術及應用,3）開展北斗衛星地面監測網試點建設和單體監測搭建了北斗差分解算平臺，統一設備入網標準，實現了監測站和基準站數據傳輸及管理，通過綜合差分解算，得到各監測點毫米級定位信息，實現對地質災變體形變的實時監測。已完成393個北斗監測站和70個基準站的數據接入和解算，實時發布監測信息。,2、汛期開展基于氣象、雷達和北斗衛星的常態化監測預警,北斗監測站,實時掌握桿塔邊坡穩定性，為應急響應、工程防治提供支撐。,解算結果實例,四、多源立體

13、監測技術及應用,1）四川九寨溝地震和新疆精河地震對架空輸電線路地質災害影響分析2017年8月8日，四川九寨溝縣發生7.0級地震。中心立即開展應急響應，依托系統北斗單體監測，對甘肅公司330kV天曬線某桿塔發出風險預警，經省公司現場查勘，發現塔基面裂開深10公分、寬3公分的裂縫。,3、針對突發事件，啟動應急響應，開展技術支撐工作,輸電線路地質災害廣域風險,滑坡遙感解譯,天曬線某桿塔處地裂縫,分析了地震對輸電線路地質災害的影響，開展了風險趨勢預測，提出了防治措施建議，為公司運檢工作開展提供了技術支撐。,四、多源立體監測技術及應用,2）湖南公司受淹輸電線路汛情分析2017年，受連續強降雨影響，湖南省

14、境內江河湖泊水位暴漲，多處線路受到洪澇災害影響，出現塔基被洪水淹沒、邊坡滑坡等情況。中心緊急調取6月光學遙感衛星數據及7月8日雷達遙感衛星數據，詳細分析了桿塔淹沒情況和未來汛情，為公司運檢工作開展提供了技術支撐。,3、針對突發事件，啟動應急響應，開展技術支撐工作,湖南公司受淹輸電線路汛情分析情況,四、多源立體監測技術及應用,3）四川公司800錦蘇線某桿塔所處邊坡變形分析2017年05月28日-08月20日期間，利用雷達衛星InSAR局域監測，發現某桿塔所處邊坡發生明顯變形，變形量為8.0cm。中心立即開展應急響應，赴現場查勘，探明了滑坡原因（水庫蓄水），分析了滑坡對#550桿塔的影響和后續風險

15、，并持續開展形變監測。,3、針對突發事件，啟動應急響應，開展技術支撐工作,差分干涉形變結果圖,現場破壞情況,密切關注滑坡風險動態，為線路風險防治提供支撐。,四、多源立體監測技術及應用,4）800kV靈紹線某桿塔山體滑坡調查及監測預警2018年7月26日，800kV靈紹線某桿塔西南側所處山坡發生滑坡。中心人員第一時間赴現場開展支撐，同時調取桿塔所處區域衛星遙感數據，分析區域變形情況，并對未來風險趨勢進行了分析，提出了防治建議。隨后對桿塔和地表開展了實時監測，為桿塔運維和防治措施提供支撐。,3、針對突發事件，啟動應急響應，開展技術支撐工作,滑坡后緣變形特征,北斗、地裂縫及桿塔監測,四、多源立體監測

16、技術及應用,1）遙感衛星數據地面接收站和超短基線場建設遙感衛星數據地面接收站，可接收氣象衛星數據和部分光學遙感數據，有效降低光學遙感數據采購成本，為開展常態化線路巡檢提供硬件支撐。超短基線場是北斗接收機檢定場的重要組成部分，可為北斗設備的穩定運行和常態化監測預警提供保障。,5、設備研制,遙感衛星數據地面接收站,超短基線場,四、多源立體監測技術及應用,2）L波段地基干涉合成孔徑雷達（GB-InSAR）研制實現對災害體全范圍、高精度的實時監測，特別對植被覆蓋茂密的西南山區具有較大優勢。作為星載SAR的有利補充，共同構建線路地質災害天基、地基組網協同監測體系。,5、設備研制,L波段地基干涉合成孔徑雷

17、達,現場實測,為輸電線路地質災害應急監測提供設備支撐。,四、多源立體監測技術及應用,1）制訂技術標準輸變電工程地質災害防治技術導則（Q/GDW 11527-2016）輸變電工程地質災害危險性評估技術導則（T/CSEE 0022-2016）輸變電工程地質災害區域分布圖繪制技術規程（T/CSEE 0131-2019）基于北斗導航系統的架空輸電線路監測規范系列標準（T/CSEE 0125.13-2019）2）編寫專著架空輸電線路地質災害防治工作手冊（ISBN 978-7-5198-0651-4）,6、總結成果，開展防治管理體系建設,四、多源立體監測技術及應用,優化重大地質災害應急流程，提高應急響應速度，深化輸電線路地質災害多源立體監測預警體系。采用人工智能等技術，開展定制化、精細化模型優化，提高預警準確性和精細化水平。持續擴大局域及單體監測預警范圍，逐步實現輸電線路地質災害高風險區域的全覆蓋。重要輸電通道全壽命周期管控。針對重要輸電通道，從工程規劃建設到運維的全過程、全壽命周期角度，深化通道沿線重大地質災害防治。,五、總結和展望,歡迎各位專家批評指正！,