西藏地區(qū)輸電線路建設中的地質環(huán)境問題分析：以山南—羊湖220KV輸電線路為例①

張 波

(成都理工大學環(huán)境與土木工程學院，四川成都610059)

0 引言

由于西藏地區(qū)特殊的自然地理環(huán)境，輸電線路建設中遇到的地質環(huán)境問題復雜多樣，大大增加了建設成本和建設難度.本文以山南—羊湖220kV輸電線路為例，對西藏地區(qū)輸電線路建設中的地質環(huán)境問題進行了簡要的分析和總結，同時結合以往經驗，提出了相應的對策和建議，可作為西藏地區(qū)輸電線路建設工作的參考.

1 山南—羊湖200kV線路簡況

1.1 工程概況

山南－羊湖220kV線路工程為單回線路，屬藏木電站220kV送出工程，為西藏電網“十二五”重點建設項目，由山南220kV變電站向北出線，在山南220kV變電站以北約2km處跨越雅魯藏布江，跨江后折向西走線，經乃東縣、扎囊縣、貢嘎縣，在娘索附近跨越雅魯藏布江，跨江后進入羊湖220kV變電站.線路總長155km.

送電線路采用鐵塔支撐，鐵塔型式有直線塔、懸垂轉角塔，耐張轉角塔和終端塔［1，2］.鐵塔主要分布在送電線路經過區(qū)地勢相對較高的山脊、斜坡中上部、斜坡山前地帶、山間盆地以及河谷地帶.架線鐵塔間距長短不一，一般300～500m，跨江(河)地段可達1000m以上.

1.2 地質環(huán)境條件

線路沿線屬高原溫帶半干旱季風氣候區(qū)，最低氣溫1月份為－17.6℃，最高氣溫8月份為43°C，多年平均降雨量在334.2～443.1mm間，降雨量具有時空分布不均的特點，主要集中在5－9月，占全年降雨的60%以上，這也是地質災害主要發(fā)生時間.

本工程大部分位于雅魯藏布江的右岸斜坡，由于輸電線路屬高架空工程，可充分利用雅江兩岸的有利地形，合理布置塔位，避免50～100年一遇的洪水形成的泥(水)石流對塔位及輸電線路的破壞.

工程區(qū)地處青藏高原東南部，區(qū)內山峰高聳疊障，平均海拔在3700m以上.兩岸谷坡坡度35°～50°，山上植被稀少，巖石物理風化強烈;山腳、山前有崩坡積、洪沖積等堆積物分布.

區(qū)內地貌單元按其成因可分為:河谷、山間盆地侵蝕堆積地貌區(qū)、構造侵蝕、剝蝕高山地貌，其中構造侵蝕、剝蝕高山地貌為工程區(qū)的主要地貌單元類型.

線路經過區(qū)域的地層巖性多樣，主要有三疊系(T)朗杰學群姐德秀組、江雄組、宋熱組砂質板巖;下白堊—上侏羅統(tǒng)(J)桑日群麻木下組、比馬組灰?guī)r;第三紀(E)始新世、漸新世黑云母花崗巖;第四系(Q)殘坡積、沖洪積、冰水堆積及沼澤沉積物.

線路沿線地下水類型主要有孔隙水、基巖裂隙水.孔隙水主要賦存于河谷堆積平原中的砂、礫、卵石層中，受大氣降雨和河水的補給，埋藏淺，連通性好，水量較豐富，位于岸邊低階地、河灘上的塔位基礎設計及施工需考慮地下水的影響.基巖裂隙水主要賦存于基巖裂隙中，受巖層裂隙發(fā)育程度的控制，一般連通性差，水量小，埋藏深，對基礎設計和施工無影響.

工程區(qū)內巖土體類型主要為較硬巖－軟質巖以及軟弱的松散巖類組成.在軟質巖中巖層產狀較陡的地段，塔基在坡腳下開挖，破壞了巖體的穩(wěn)定性，尤其極軟巖失水易干裂、遇水易軟化，巖體易形成沿層面間軟弱面的順層滑坡.軟弱的松散類巖土主要為第四系全新統(tǒng)松散巖類，其工程地質條件受諸多因素影響;巖性不同其物理力學性質差別很大，砂礫卵石(碎石、角礫)層承載力較高，但常含有較豐富的地下水.粉質粘土或粉質粘土夾碎塊石的殘坡積和崩坡積層，結構松散、富含上層滯水、力學強度低，由于碎塊石成分含量不均，在較小的范圍內其力學強度差異較大，此類堆積物常分布于斜坡及坡腳，易形成坍塌、坡面泥石流甚至滑坡.

工程區(qū)內人口較少，人類活動較簡單，主要為農業(yè)活動和修房筑路，對地質環(huán)境影響較小.

地質構造上，區(qū)域處于幾個大型構造帶之間的雅魯藏布北東西向構造帶(拉薩板塊).線路地震動峰值加速度及對應的地震基本烈度為Ⅶ度，屬地震高烈度帶.因此，工程區(qū)內選擇塔位盡量置于穩(wěn)定基巖，堅硬土，開闊平坦、密實、均勻的中硬土等抗震有利地段.避免將塔位置于地形陡峭、滑坡、崩塌等抗震不利地段.

該線路工程經過地帶為西藏高海拔區(qū)域，凍土及其引發(fā)的地質災害是本工程主要的地質問題.經本次的調查踏勘及附近已有線路工程經驗，線路沿線凍土普遍存在，但線路所經地段僅存在季節(jié)性凍土.

綜上，本線路沿雅魯藏布江兩岸建設，工程區(qū)內主要發(fā)育河谷、山間盆地，構造侵蝕、剝蝕高山地貌，地形地貌復雜.氣象水文條件中等;巖土體類型多樣，工程地質條件復雜;水文地質條件簡單—中等;人類工程活動對地質環(huán)境的影響程度小;地質構造復雜，穿過地震高烈度帶.綜合評定工程區(qū)內地質環(huán)境條件復雜程度為復雜.

1.3 地質環(huán)境問題現(xiàn)狀及潛在地質環(huán)境問題

根據(jù)現(xiàn)場調查及地質災害發(fā)育的地質環(huán)境條件分析研究，工程區(qū)內地質災害的類型及發(fā)育規(guī)律主要受地形地貌和巖土結構的控制.因工程區(qū)為“線路長廊”(長155km)，沿線主要經過河谷、山間盆地侵蝕堆積地貌區(qū)、構造侵蝕、剝蝕高山地貌單元，地貌單元中地質環(huán)境條件差異較大，導致線路經過不同地質環(huán)境條件區(qū)內的地質災害發(fā)生的條件、類型、規(guī)模及穩(wěn)定狀況等都有所不同.

經實地調查，工程區(qū)內共發(fā)現(xiàn)的地質災的類型有滑坡、崩塌、泥石流三類，共計19處;其中滑坡4處，崩塌2處，泥石流12處，不穩(wěn)定斜坡1處;存在的不良地質現(xiàn)象主要為季節(jié)性凍土，線路所經過的凍土區(qū)39處.其中滑坡、崩塌、不穩(wěn)定斜坡均為小型，位于擬建線路下方，距擬建線路較遠，危害程度小，危險性小.線路主要經過泥石流的堆積區(qū)，但由于本工程系高空跨溝跨河送電線路，塔基置于高處，故泥石流對本工程直接影響不大，危害程度小，危險性小.

本次評估線路沿線均屬于季節(jié)性凍土［3］，最大季節(jié)凍結深度0.60～1.20m.經過凍土區(qū)的線路總長度為52.6km，占線路總長度的33.9%.評估區(qū)內凍土為季節(jié)性凍土，且厚度較淺，對線路的危害程度小，危險性小.

鑒于輸電線路為線狀工程，由輸電塔相連，工程建設可能引發(fā)的地質災害主要為滑坡和泥石流，其可能性小，危險性小;工程建設加劇現(xiàn)有地質環(huán)境問題的可能性小，危險性小;工程建設遭受現(xiàn)有和新增地質環(huán)境問題威脅的可能性小，危險性小;工程建成后運行期間遭受現(xiàn)有和新增地質環(huán)境問題威脅的可能性小，危險性?。?，5］.

1.4 綜合評價

根據(jù)工程區(qū)內地質災害的類型、規(guī)模、活動狀況和發(fā)育密度等，結合地質災害的危害對象及可能造成的工程破壞與損失情況，本工程劃分為地質災害危險性大區(qū)(Ⅰ)、地質災害危險性中等區(qū)(Ⅱ)和地質災害危險性小區(qū)(Ⅲ)3個大區(qū)43個小區(qū).見表1.

表1 各分區(qū)線路危險區(qū)分區(qū)統(tǒng)計表

1.5 場地適宜性評價

本線路建設用地適宜性分為適宜、基本適宜、適宜性差三個級別:其中地質環(huán)境條件區(qū)為適宜性建設用地區(qū)16個，建設用地基本適宜區(qū)16個，建設用地適宜性差區(qū)11個.擬建線路經過的大多數(shù)地區(qū)(總長 149.8km，占擬建線路總長的 96.64%)，適宜或基本適宜作為擬建項目的用地，適宜性差區(qū)僅占擬建線路總長的3.36%.因此，綜合評定擬建線路的用地適宜性為基本適宜.見圖1.

圖1 工程區(qū)內建設用地適宜性分布圖

對各架線鐵塔區(qū)的地質災害防治應采取以避讓、預防和治本為主、不留后患的原則.為此，將工程區(qū)內可能發(fā)生威脅鐵塔安全和塔基施工可能產生的地質災害按危害程度進行防治分級，分為地質災害重點防治區(qū)、地質災害次重點防治區(qū)和地質災害一般防治區(qū)三級.其中地質災害重點防治區(qū)占全線建設用地的3.36%，其預防的主要地質災害是泥石流.地質災害次重點防治區(qū)占全線建設用地的25.86%，其預防的主要地質災害是滑坡、崩塌及沖溝泥石流.地質災害一般防治區(qū)占全線路擬選建設用地區(qū)的70.78%.

2 地質環(huán)境問題分析

2.1 地質環(huán)境問題類型

西藏地區(qū)位于高海拔地區(qū)，特殊的地質環(huán)境條件使得本區(qū)的地質環(huán)境問題不同于其他地區(qū)，而對于輸電線路建設工程來說，存在威脅的地質環(huán)境問題主要為泥石流和凍土.

2.1.1 泥石流

西藏地區(qū)特殊的地質環(huán)境條件，使得區(qū)內泥石流多發(fā)，其原因主要有一下幾點:

(1)從溝道條件上講，區(qū)內主要為侵蝕高山地貌區(qū)，構造作用強烈，多發(fā)育“V”型谷，具有岸坡陡峻，切割深度較大的特點，且溝道中上游陡峻，下游較為寬緩，呈現(xiàn)陡緩相間的空間變化特征，為泥石流的產生提供了有利的溝道條件.

(2)從物源條件上講，區(qū)內風化剝蝕作用強烈，廣泛分布第四系松散堆積層，主要為第四系冰水堆積物、第四系河湖積物、第四系殘坡積物、第四系沖洪積物及第四系沼澤沉積物，松散堆積物主要沿溝道兩側堆積，同時區(qū)內特殊的氣候條件使得山體植被較不發(fā)育，大片山體裸露，松散堆積物較易隨溝道水流遷移，從而為泥石流的產生提供了豐富的物源.

(3)從水流條件上講，區(qū)內氣候類型主要為高原溫帶季風半濕潤、半干旱氣候區(qū)，降雨量具有時空分布不均勻的特點，降雨主要集中在5～9月份，占全年降雨量的80%以上，且多暴雨，其中山南地區(qū)最大日降雨量為89mm，最大小時降雨量56mm.加上溝道匯水面積較大，為泥石流的產生提供了豐富的水流條件.

綜上，特殊的地形、豐富的松散堆積物、集中的強降雨，使得區(qū)內泥石流較為易發(fā)、多發(fā).

2.1.2 凍土

凍土是對具有負溫或零溫度并含有冰的土體和巖石的統(tǒng)稱.區(qū)內主要發(fā)育季節(jié)性凍土，季節(jié)性凍土是受季節(jié)性的影響，地表上部一定深度范圍內發(fā)生冬季凍結，夏季全部融化現(xiàn)象，呈周期性凍結、融化，而在這個深度以下則不發(fā)生凍結和融化現(xiàn)象.區(qū)內季節(jié)性凍土最大凍結深度在0.6－1.5m.不良凍土現(xiàn)象引起的凍土問題對塔基的影響主要表現(xiàn)為凍脹和融沉兩個方面.凍脹可以使基礎抬起或拔出，危及線路安全運行;而融沉則為凍土吸收熱量融化時，體積縮小，同時冰變成水的速率大于水能從土中排出的速率，從而使土中的孔隙水壓力增加，致使土體發(fā)生滑動和沉陷，造成基礎的失穩(wěn).

2.2 對策與建議

2.2.1 泥石流

由于輸電線路為線狀工程，塔位的分布又為點狀，因此，塔位的選擇是確保線路安全的重點.線路大多穿過泥石流的堆積區(qū)，塔基應選擇溝道兩側相對寬大、穩(wěn)定的山脊或基巖斜坡上，盡量避免塔位設置于泥石流堆積區(qū)內［6］.如無法避開，應對塔型、塔基埋深、塔高做優(yōu)化處理，確保塔位安全.

2.2.2 凍土

(1)高原由于凍土的存在，與其他非高原地區(qū)有很大的工程特性差異.線路建設單位對此應有足夠的認識、深入的研究和整體性的安排［7］.

(2)凍土區(qū)施工應做到盡量避免在高含冰量凍土地段大范圍開挖，避免對植被破壞，避免由于熱擾動使熱融滑塌及融凍泥流等產生，嚴禁在沼澤濕地開展工程活動等.且施工時間應盡量選擇氣溫較高的夏、秋兩季，避開冬、春兩季.

3 結論

西藏地區(qū)特殊的地質環(huán)境條件增加了區(qū)內輸電線路建設的難度，區(qū)內普遍存在的泥石流、凍土等地質環(huán)境問題對線路安全影響較大，在線路選線、設計、施工及運行過程中，需加強對區(qū)內地質環(huán)境問題的勘察與分析，制定切實有效的防治措施，從而確保輸電線路的安全，為西藏地區(qū)的長遠發(fā)展做出貢獻.

［1］DL/T 5122－2000，500kV輸電線路勘測技術規(guī)程［S］.

［2］DL/T 5219－2005，輸電線路基礎設計技術規(guī)定［S］.

［3］DZ/T 0061－93，凍土地區(qū)工程地質調查規(guī)程(比例尺1:10萬～1:20萬)［S］.

［4］胡鈞，劉小青.電力工程地質災害危險性評估工作研究［J］.電力勘測，2002，3:7 －11.

［5］劉濱，尹鎮(zhèn)龍，曾渠豐等.淺論電力工程地質災害危險性評估［J］.工程與管理，2003，6(8):27 －29.

［6］王得楷.泥石流災害危險性評估技術分析［J］.甘肅科學學報，2009，21(4):51 －53.

［7］劉厚健，程東幸.青藏直流聯(lián)網線路幾個重點凍土問題的內涵與認識［J］.工程勘察，2008，增刊(1):336 －341.