王 滨，李惠民，黄文芳，李源亮，罗 菲

(1.国网四川省电力公司经济技术研究院 成都城电电力工程设计有限公司， 四川 成都 610041；2.成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室， 四川 成都 610059)

茂县—银杏220 kV输电线路沿线地质灾害成因与特征研究

王 滨1，李惠民2，黄文芳1，李源亮2，罗 菲2

(1.国网四川省电力公司经济技术研究院 成都城电电力工程设计有限公司， 四川 成都 610041；2.成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室， 四川 成都 610059)

地处三个构造带间三角地带的茂县—银杏220 kV输电线路是四川电力网络中重要的输电工程，崩塌、滑坡、泥石流等等灾害，严重影响输电线路的安全和正常运行。为探究其与研究区内的崩塌、滑坡之间的关系，在线路沿线地质灾害详细调查的基础上，选取工程地质岩组、坡度、坡向、断裂构造、区域交通建设共5个影响因子，进行地质灾害成因与分布特征研究。结果表明：变质岩类半坚硬岩岩组、岩浆岩类坚硬侵入岩岩组中灾害数量最多，达灾害总数的71.6%； 20°～60°的坡度范围内灾害数量占总数的78.7%，滑坡仅分布于40°以下的斜坡中，而崩塌多分布于30°以上的斜坡； E、W向斜坡较其他方向更容易发生灾害；断层对崩滑灾害的显著控制范围约800 m； 区域交通建设的影响范围在400 m。研究成果对复杂山区输电线路的规划设计及防灾减灾具有重要参考价值。

地质灾害；输电线路；崩塌；滑坡；发育特征

我国西部地区是“全国电力网络”的主要能源产地。电力建设中的输电线路、变电站大多位于高山峡谷等极易发生地质灾害的区域，严重影响电网的建设和正常运行。1998年8月，受特大暴雨影响，广元青川县宝珠寺电站及送电线路发生大面积崩滑灾害，导致多数电塔遭到破坏，被迫迁移另选通道走廊[1]。二(滩)—自(贡)500 kV输电线路自1998年建成以来，在近20年运营期间屡遭地质灾害威胁，地灾治理、塔基改造花费巨大[2]。2008年，汶川发生里氏8.0级大地震，地震及其诱发的大量山体滑坡和崩塌灾害造成83座110 kV以上的变电站、200多条110 kV以上的输电线路停运，导致四川地区损失约400万kW的电能，为电网带来了巨大的经济损失[3]。

220 kV茂县—银杏双回输电线路位于四川西北部的阿坝州境内，是都江堰、理县、松潘县各级梯级电站的重要枢纽，为汶川至茂县的输电主干线。线路全长64.744 km，大多数架空输电线路分布于山区，跨越多种地形地貌，地层岩性复杂多变且发育有汶茂断裂、九顶山断裂。尽管该线路在选线初期，避开了灾害发生的密集区域。但仍有大量零星分布的一些潜在灾害，这些灾害具有隐蔽、敏感的特点。由于实际调查的难度、研究范围和深度不够，导致了这些潜在灾害成为了输电线路的主要威胁[4-6]。本文基于1∶50000地质灾害详查资料收集、遥感解译的优势和现场调查验证，对茂县—银杏输电线路2.5 km范围内的崩塌、滑坡灾害的发育特征展开研究，系统探明走廊带内崩塌、滑坡的空间分布规律及其与地质环境因子的关系[7-10]。研究成果对220 kV茂县—汶川输电线路防灾减灾措施的制定具有直接的指导意义，对复杂山区输电线路的规划设计及防灾减灾具有重要参考价值。

1 线路概况

1.1 地理位置

茂县—银杏220 kV双回输电线路已建工程走廊带地处东经103°28′—103°52′，北纬30°06′—31°43′，整条走廊长约64.744 km，北起茂县变电站，绕茂县县城沿岷江右岸向下游走线，经石鼓、雁门至汶川县城附近，于板子沟处跨越岷江，并沿岷江左岸继续走线，经高东山、草坡乡、沙坪关村，最终进入银杏变电站。

1.2 地质环境

整条线路走廊位于青藏高原东南边缘的高山峡谷区，区内地貌以中、低山地貌为主，区内海拔最高3 187 m，最低处为岷江，海拔923 m，相对高差最大达2 264 m。研究区地层岩性复杂，从黄水河群到三叠系，均有出露，第四系则主要分布在河谷两岸；岩性则以花岗岩、闪长岩、灰岩、千枚岩为主。同时，区内山高坡陡、河谷深切、河网密布，以岷江为主干，沿江分支众多，水系分布成典型的“叶脉状”，其自北向南依次流经茂县、汶川。

整条线路走廊位于秦岭东西向构造带、龙门山北东向构造与马尔康构造带间的三角地带，构造复杂，新老构造活动十分强烈[11-12]。走廊带内以茂县—汶川深断裂及其分支九顶山断裂，全长约56 km，其均为龙门山后山断裂。茂县—汶川深断裂带北起茂县，南经汶川、陇东延伸至泸定[7-9]。其走向与输电线路近于一致，对线路有严重的影响。

1.3 灾害发育类型

茂县—银杏输电走廊带内地震活动频繁不断，不良地质现象极为发育，具有点多面广、分布不均、规模大、危害严重等特点，对输电线路、输电塔基具有严重的威胁。主要发育灾害类型有滑坡、崩塌、泥石流、不稳定斜坡4种。经调查发现，发育灾害354处，其中崩塌206处、滑坡93处、泥石流34处、不稳定斜坡21处。以崩塌为主，其次为滑坡，其他灾害发育相对较少。因此，本文以输电线路走廊带较为发育的崩塌、滑坡灾害为重点(见图1)。

图1茂县—银杏220 kV输电走廊崩塌、滑坡灾害分布图

1.4 相关因素的选取

研究区内山高谷深、沟壑纵横，地层岩性复杂且新老构造发育，同时人类工程活动十分活跃。因此，我们选取工程地质岩组、地表坡度、地表坡向、地质构造、区域交通建设5个影响因子进行分析，探究沿线灾害发育及空间分布规律。

2 地质灾害与环境因子的关系

2.1 与工程地质岩组的关系

研究区内地层、岩性出露众多，根据岩土体类型、性质、结构及其构造特征划分工程地质岩组。其岩组划分方案见表1。灾害点与工程地质岩组关系见图2。

表1 走廊带岩(土)体工程地质类型及其岩组

图2灾害点与工程地质岩组关系

从走廊带内不同工程地质岩组类型中的灾害数量统计来看，松散岩类、碎屑岩类半坚硬岩岩组、变质岩类半坚硬岩岩组，灾害密度均接近1个/km2；岩浆岩类坚硬喷出岩岩组灾害密度最高，为1.6/km2。结果表明，走廊带内岩性变化大，岩组空间变化复杂，以变质岩类半坚硬岩岩组、岩浆岩类坚硬侵入岩岩组分布最为广泛，其中变质岩类半坚硬岩岩组区内以千枚岩、片岩等岩石组成，此类岩石易风化、抗剪强度较低、在外营力作用下，极容易发生崩滑灾害。比较而言，崩塌更容易发生在由花岗岩、闪长岩等较坚硬岩石的岩浆岩类坚硬侵入岩岩组中，其崩塌灾害高达101个，占总灾害比例的33.8%。因此工程地质岩组是地质灾害的分布的重要控制因素。

2.2 与坡度关系

根据所选择的区域，通过ArcGIS对DEM进行地表坡度提取，并将坡度按照10°的等间距分为<10°、10°～20°、20°～30°、30°～40°、40°～50°、50°～60°、>60°共7个等级，经计算得到灾害点数量与坡度关系图见图3。

图3灾害点与坡度关系

结果表明：整体上，灾害集中分布在10°～50°，占灾害总量的81.6%。灾害点密度在40°～50°达到峰值1.72个/km2，占灾害总量的23.1%。滑坡集中分布在20°～30°的范围内，主要是20°～30°的坡面，岩质和土质共存，相较缓坡而言，其易碎性更大，因此容易发生滑坡。当坡度大于30°时，破坏方式逐渐由滑坡转变为崩塌；而崩塌集中分布在30°～60°的范围内，一般该范围内岩体较为破碎且具有较好的临空面，所以崩塌灾害尤为发育。坡度大于60°时，坡面基本为岩体，其整体性较好，则不易发生灾害。而小于10°的范围内灾害点数量亦存在一定数量，其主要原因是在该范围内，有较多的人类工程扰动，影响了岩体的稳定性，从而诱发灾害。所以在输电线路重建塔位位置选定时，应该尽量绕避灾害密集发生的坡度范围，从而提高线路的安全性。

2.3 与坡向关系

根据所选择的区域，通过ArcGIS对DEM进行地表坡向提取，以正北方向为0°，将坡向划分为8个范围区间：N(0°～22.5°，337.5°～360°)、NE(22.5°～67.5°)、E(67.5°～112.5°)、SE(112.5°～157.5°)、S(157.5°～202.5°)、SW(202.5°～247.5°)、W(247.5°～292.5°)、NW(292.5°～337.5°)。得到灾害点数量与坡向关系图见图4。结果表明：E、W坡向上，灾害数量较多，E向共发生灾害79个，其中崩塌54个，滑坡25个，占灾害总数的26.42%；W向共发生灾害58个，其中崩塌40个，滑坡18个，占灾害总数的19.4%。造成该现象的原因可能是由于太阳辐射强度不同，该类位于山体的阴面，受日照的时间相对较少，影响了植被发育、水分蒸发量、坡面侵蚀等诸多要素，导致岩体易风化、更为松散破碎，影响斜坡岩土体物理力学特征及稳定性。因此，其E、W坡向发生的灾害数量更多，输电线路的走线方向选取时，其走线方向应尽快通过垂直于E、W向斜坡。

图4灾害点与坡向关系

2.4 与断裂构造的关系

经多位学者研究发现：在地震发生时，断层的错动对滑坡的影响尤为突出，约80%的大型滑坡集中分布于断层两侧5km的范围内，距离断层越远，滑坡分布的数量越少。因此，断层对崩滑灾害的控制效应极为显著。根据走廊带的大小及收集资料，以断层为中心线，选择左右400m的间距进行缓冲区划分成5个区间：0 m～400 m、400 m～800 m、800 m～1200 m、1200 m～1600 m、1600 m～2000 m。可得灾害点与断层关系图见图5。

图5灾害点与断层关系

图5表明：随着距断层距离的增加，灾害数量逐渐降低。距断层400 m的范围内，灾害点总数高达141个，其中崩塌98个，滑坡43个，占灾害总数的47.2%。距断层1600 m～2000 m，灾害点仅13个，占总数的4.3%。研究发现：断层纵切沿线，有许多大型滑坡、崩塌灾害发生。典型的如汶川雁门滑坡见图6(a)和汶川阳岭崩塌见图6(b)。前者位于志留系茂县群(Smx5)千枚岩、灰岩构成的斜坡上，九顶山断裂从该滑坡中部切过，该滑坡面积35×104m2，滑体平均厚度约60 m。滑坡前缘变形明显，至今处于缓慢变形状态，严重威胁距离滑坡600 m的一处输电塔。后者发育于志留系茂县群(Smx3)千枚岩、灰岩构成的陡坡上，汶茂断裂端从中部切过，危岩面积达2.4×104m2，周边中小型崩塌十分发育。而输电线拐点及路径从该崩塌体附近通过，落石导致线路受损，对输电线路的正常运行构成威胁。

图6滑坡与崩塌

2.5 与区域交通建设的关系

区域交通建设包括公路、铁路的修建。尤其是公路的建设，不可避免的要对斜坡坡脚进行开挖、坡顶加载等人类工程活动，破坏了岩土体的整体性及原有的自然结构。

调查发现：研究区内的国道213是都江堰至茂县的唯一主干道，也是输电线路维建的“生命线”。而公路沿线存在多处边坡坡脚开挖，严重影响边坡的稳定性，成为灾害隐患。同时诱发灾害对公路周边的输电线路构成严重的威胁。典型的如汶川龙山崩塌(见图7)。

图7龙山崩塌

龙山崩塌位于汶川龙门乡，该崩塌规模达1.25×105 m3。由于道路开挖，导致边坡失稳，最后发生崩塌。该走廊带内存在大量区域交通建设而引起的潜在灾害，严重影响下方输电塔及线路的安全。因此，根据搜集的灾害点资料及分布与道路距离大小，对道路进行多环缓冲区统计分析。将道路按照400 m的间距划分成5个区间：0～400 m、400 m～800 m、800 m～1200 m、1200 m～1600 m、1600 m～2000 m。得到灾害点与道路的关系见图8。

图8灾害点与道路关系

图8表明：在距离道路400 m的范围内，灾害数量最多，密度最大。其中崩塌灾害116个，滑坡灾害73个，共计189个，占灾害总量的63.2%，灾害点密度高达1.74个/km2。其主要原因有：道路工程开挖坡脚，破坏岩体结构，使坡形发生改变，导致局部产生应力集中，逐步破坏范围扩大，最终破裂面贯通形成滑坡；汽车移动荷载对滑坡的影响不可忽视，研究表明，汽车荷载会导致滑坡的稳定性降低6%～12%。

3 建 议

在复杂山区的输电工程，由于很多线路追求路径优势而强行跨越地质条件复杂且灾害易发的区域，导致地质灾害对线路的危害严重。因此，在前期勘察中应：

(1) 加强岩土勘察对线路设计的控制作用，使地质问题能够在选线及塔位的确定上具有一票否决权。

(2) 当线路必须跨越某些灾害易发地区，必须进行仔细的勘察研究，在不同的地质条件下采用合理的基础形式及防护措施，切忌进行基础大开挖及对岩体过大的扰动。

(3) 建立有效的输电线路地质灾害防治信息管理系统，对复杂地质条件下的塔位及线路实施有效的监管。并开展电网地质灾害的预测和分析的方法研究，不断提高电网系统的实时监测和应急处理的水平和电网系统运行的安全性。

4 结 论

本文选取工程地质岩组、坡度、坡向、断裂构造、区域交通建设共5个影响因子，分析了地质灾害与环境影响因子在输电线路走廊带的空间分布关系。研究成果对复杂山区输电线路的规划设计及防灾减灾具有重要参考价值。

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CauseandCharacteristicsofGeo-hazardsAlongMaoxian—Yinxin220kVTransmissionLine

WANG Bin1, LI Huimin2, HUANG Wenfang1, LI Yuanliang2, LUO Fei2

(1.StateGridSichuanEconomicResearchInstitute(ChengduChengdianElectricPowerEngineeringDesignCo.,Ltd.,Chengdu,Sichuan610041,China; 2.StateKeyLaboratoryofGeohazardPreventionandGeoenvironmentProtectionChengduUniversityofTechnology,Chengdu,Sichuan610059,China)

Maoxian—Yinxin 220 kV transmission line is located in three tectonic zone between the triangle area which is an important transmission project of Sichuan electric power network. Many disasters, such as rockfall, landslide and debris flow disasters etc. seriously affect the safety and normal operation of transmission line. On the basis of detailed investigation of geological disasters along the line, five influencing factors have been selected which are engineering geology, rock formation, slope, slope direction, fracture structure and regional traffic construction, the relationship between landslide and landslide in the study area was analyzed. The results show that: there are the largest number of disasters in metamorphic rock, semi hard rock group and magmatic intrusive rock group which account for 71.6% of the total number of disasters; In the slope range of 20～60 degrees, the number of disasters account for 78.7% of the total, and the landslide was only distributed in slopes below 40 degrees, while landslides were mostly distributed over slopes above 30 degrees; Slopes in the E and W directions are more prone to disasters than others; The obvious control range of fault to avalanche and landslide is about 800 m; The influence scope of regional traffic construction is 400 m. The research results are of important reference value to the planning,design and of transmission lines in complex mountainous areas and to disaster prevention and mitigation.

geo-hazard;transmissionline;rockfall;landslide;developmentcharacteristics

10.3969/j.issn.1672-1144.2017.05.033

2017-05-24

2017-06-28

国家电网公司科技研究项目(SGSCJY00JHJS201600026); 国家自然科学基金项目(41072229)

王 滨(1972—)，男，四川西昌人，硕士，主要从事特高压电网建设及规划工作。E-mail：8711352@qq.com

李惠民(1995—)，男，四川巴中人，硕士研究生，研究方向为地质灾害及岩土体稳定性。E-mail：546842543@qq.com

P642.2

A

1672—1144(2017)05—0183—05