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        探究電力工程勘察設(shè)計(jì)中新技術(shù)的應(yīng)用

        2023-12-22 07:07:34廣州匯雋電力工程設(shè)計(jì)有限公司張順平
        電力設(shè)備管理 2023年22期
        關(guān)鍵詞:面波探地電力工程

        廣州匯雋電力工程設(shè)計(jì)有限公司 張順平

        1 電力工程勘察設(shè)計(jì)要點(diǎn)

        1.1 設(shè)計(jì)勘察設(shè)計(jì)周期

        電力工程勘察設(shè)計(jì)工作具有較強(qiáng)的復(fù)雜性、系統(tǒng)性與專業(yè)性,因此在工程項(xiàng)目前期,應(yīng)為勘察工作留出足夠時(shí)間,并對(duì)整個(gè)電力工程工期進(jìn)行合理規(guī)劃??辈煸O(shè)計(jì)實(shí)踐中,特別要做好重點(diǎn)區(qū)域的勘察工作,確保相關(guān)數(shù)據(jù)的真實(shí)性與準(zhǔn)確性,使其達(dá)到預(yù)期的參考價(jià)值。

        1.2 設(shè)計(jì)勘察設(shè)計(jì)綱要

        勘察設(shè)計(jì)綱要是電力工程勘察設(shè)計(jì)工作中的指導(dǎo)性文件,相關(guān)單位應(yīng)在開始工程勘察前完成綱要設(shè)計(jì),對(duì)具體的勘察內(nèi)容及時(shí)間進(jìn)度加以明確,確保嚴(yán)格按照勘察綱要要求推進(jìn)勘察設(shè)計(jì)工作,避免出現(xiàn)錯(cuò)漏、疏忽等情況。

        1.3 應(yīng)用多樣化勘察技術(shù)

        為提高電力工程勘察設(shè)計(jì)工作質(zhì)量和效率,應(yīng)加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用,確??辈鞌?shù)據(jù)的真實(shí)性與可靠性。采用傳統(tǒng)勘察手段往往難以達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的地質(zhì)參數(shù)要求,而在波速測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等實(shí)地勘察技術(shù)和試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用下,可準(zhǔn)確獲取巖層性質(zhì)、變形特征等參數(shù),并進(jìn)行有效分析。例如,在電力工程勘察設(shè)計(jì)中,可通過(guò)多道瞬態(tài)面波勘察技術(shù)分析巖層性能數(shù)據(jù);通過(guò)回歸分析技術(shù)獲取巖層承載力特征;采取克里格法統(tǒng)計(jì)原理對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析等。

        1.4 采用現(xiàn)代化勘察技術(shù)與設(shè)備

        近年來(lái),電力工程勘察技術(shù)與設(shè)備不斷更新?lián)Q代,為達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的勘察準(zhǔn)確性要求,相關(guān)單位應(yīng)加大在技術(shù)設(shè)備方面的投入,積極使用新型技術(shù)與設(shè)備,為勘察設(shè)計(jì)工作的開展提供支持。與此同時(shí),還需要對(duì)獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析,以電力工程地質(zhì)勘察工作為例,一是要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)、水文數(shù)據(jù)信息進(jìn)行詳細(xì)分析,二是要檢查工程地基結(jié)構(gòu)、施工方案等的合理性,以提高電力工程質(zhì)量[1]。

        1.5 建立完善的監(jiān)管機(jī)制

        電力行業(yè)應(yīng)針對(duì)勘察設(shè)計(jì)工作制定相應(yīng)的監(jiān)管機(jī)制,適當(dāng)提升準(zhǔn)入門檻,避免資質(zhì)較差、技術(shù)水平較低的單位擾亂市場(chǎng)秩序。而且,在健全監(jiān)管機(jī)制的作用下,可對(duì)電力工程勘察設(shè)計(jì)全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)管,確保滿足勘察綱領(lǐng)要求,避免出現(xiàn)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的情況。

        2 新技術(shù)在電力工程勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

        2.1 3S 技術(shù)

        隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及各種探測(cè)傳感器的發(fā)展,3S 技術(shù)在電力工程勘察設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。3S技術(shù)包括遙感技術(shù)(RS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS),對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行綜合利用可對(duì)勘察設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)展開全面分析,達(dá)到優(yōu)化電力線路路徑設(shè)計(jì)、縮短勘測(cè)設(shè)計(jì)工期、減少成本投入等目的。

        2.1.1 遙感技術(shù)

        遙感技術(shù)在電力工程勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要包括以下兩方面。一是獲取電力線路基本信息,在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中,相關(guān)人員可通過(guò)遙感技術(shù)獲取地形地貌、河流分布等基礎(chǔ)地理信息,明確現(xiàn)有電力線路鋪設(shè)情況,為定線定位設(shè)計(jì)提供參考。二是優(yōu)化電力工程線路,相關(guān)人員可通過(guò)信息處理平臺(tái)處理遙感圖像信息,對(duì)經(jīng)濟(jì)因素、安全因素等進(jìn)行綜合對(duì)比,選擇最優(yōu)的電路工程線路。相較于傳統(tǒng)勘測(cè)手法,遙感技術(shù)可以有效克服現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境的影響,可高效繪制地圖,直觀全面地獲取圖像信息,為電力工程中地質(zhì)判斷、線路選擇提供參考。

        2.1.2 GPS 技術(shù)

        陳小華:盈利應(yīng)該是正常經(jīng)營(yíng),而不是刻意做出來(lái),而且是不是好公司不該由盈利與否來(lái)評(píng)判。58到家目前人員是第一大投入,廣告很少。58到家逐漸具備隨時(shí)盈利的能力,但是現(xiàn)在不會(huì)把盈利放在主要目標(biāo)。

        GPS 技術(shù)在電力工程勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要包括以下兩方面。一是實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)家控制點(diǎn)的檢測(cè)與應(yīng)用,GPS 測(cè)量可克服通視條件和距離阻礙,最大限度提升國(guó)家控制點(diǎn)檢查的精度和可靠性。點(diǎn)間距離檢核的方法主要有兩種,分別是解算GPS 觀測(cè)值再得到點(diǎn)間弦長(zhǎng)以及通過(guò)國(guó)家控制點(diǎn)坐標(biāo)成果反算GPS 觀測(cè)值。

        二是控制投影變形處理,廠區(qū)GPS 控制測(cè)量往往需要與國(guó)家坐標(biāo)高程系統(tǒng)等進(jìn)行聯(lián)系,但測(cè)量期間正形投影會(huì)產(chǎn)生一定的投影變形,因此可通過(guò)GPS 控制測(cè)量投影變形,提高測(cè)量工作精度??偟膩?lái)看,GPS 技術(shù)在電力工程勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可提供空間參考基準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)電力工程空間地理數(shù)據(jù)的采集與更新,起到優(yōu)化電力線路輔助設(shè)計(jì)的作用。

        2.1.3 GIS 技術(shù)

        利用GIS 技術(shù)可以建立電力線路信息平臺(tái),為電力線路規(guī)劃與路徑選取提供便利,同時(shí)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合、空間圖形數(shù)據(jù)操作以及傳輸快速響應(yīng)的一體化。而且,基于GIS 領(lǐng)域,通過(guò)GIS 操作模式還可以實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理和分發(fā),相關(guān)人員可對(duì)電力工程勘測(cè)設(shè)計(jì)各項(xiàng)信息進(jìn)行快速查詢與分析,并實(shí)現(xiàn)專題地圖制圖輸出。

        2.2 探地雷達(dá)技術(shù)

        探地雷達(dá)技術(shù)用于探測(cè)地下目標(biāo)的一種無(wú)損探測(cè)技術(shù),具有速度快、分辨率高、操作便捷、成本低等優(yōu)勢(shì)。將該技術(shù)應(yīng)用于電力工程勘察設(shè)計(jì)領(lǐng)域可有效為現(xiàn)有的行業(yè)困難和技術(shù)問(wèn)題提供解決方案。在當(dāng)前的電力工程中,輸電線路選線已經(jīng)不局限于平原、丘陵地區(qū),若工程現(xiàn)場(chǎng)地形條件比較復(fù)雜且鉆機(jī)難以達(dá)到目標(biāo)塔位,就可以利用探地雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行探測(cè)分析,獲取電力工程數(shù)據(jù)信息并結(jié)合鉆機(jī)加以驗(yàn)證,起到縮減工期、節(jié)約成本的作用,進(jìn)而在電力工程勘察設(shè)計(jì)中發(fā)揮重要價(jià)值。

        探地雷達(dá)技術(shù)為利用高頻電磁波雷達(dá)對(duì)探測(cè)區(qū)域進(jìn)行深度掃描,獲取地下待測(cè)物質(zhì)及其周邊物質(zhì)相關(guān)信息,判斷其中存在的電磁差異。該技術(shù)原理是地下待測(cè)物質(zhì)可以接收波段脈沖波并進(jìn)行一定的波段反射,探地雷達(dá)對(duì)波段反射進(jìn)行收集、分析,得到地下待測(cè)物質(zhì)的具體數(shù)據(jù)。

        在應(yīng)用探地雷達(dá)技術(shù)的過(guò)程中,可通過(guò)由脈沖反射波形成的雷達(dá)圖反映出電磁波傳遞路徑、強(qiáng)弱情況等內(nèi)容,相關(guān)人員可根據(jù)圖像變化調(diào)整處理方法,并依據(jù)雷達(dá)圖波程、波頻信息探測(cè)地下管線位置,為電力工程勘察設(shè)計(jì)提供參考。采用探地雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與地震數(shù)據(jù)處理具有一定相似性,皆為增益處理、帶通濾波等普遍技術(shù)與二維濾波、反褶積等深度處理方法的結(jié)合,隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,可進(jìn)一步優(yōu)化探地雷達(dá)技術(shù)在電力工程勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用效果。

        探地雷達(dá)技術(shù)在電力工程勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用較為廣泛,以干擾探測(cè)為例,相關(guān)人員需要獲取不同干擾體的地下異常信息,進(jìn)而采取對(duì)應(yīng)的處理措施。

        2.2.1 山體干擾

        對(duì)某位于山地丘陵地區(qū)的電力工程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,受垂直山體影響,導(dǎo)致山體干擾數(shù)據(jù)剖面圖存在大面積強(qiáng)振幅干擾波形,如圖1所示。

        圖1 山體干擾數(shù)據(jù)剖面圖

        根據(jù)視速度公式對(duì)其進(jìn)行測(cè)算,公式表示為:

        其中,θ 表示的是山體與測(cè)線夾角,測(cè)線夾角為90°;c 表示的是電磁波空氣傳播速度,經(jīng)計(jì)算得到v=0.15m/ns,該計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況一致,因此可確定為山體干擾。值得注意的是,電磁波空氣傳播速度要明顯小于地下介質(zhì)傳播,因此會(huì)表現(xiàn)出更為劇烈的干擾振幅,從而對(duì)地下有效信息的反映及獲取造成一定干擾。

        2.2.2 架空線路干擾

        在架空線路下設(shè)置測(cè)線,當(dāng)測(cè)線與架空線路垂直時(shí),可以得到相應(yīng)的架空線路干擾數(shù)據(jù)剖面。該剖面呈現(xiàn)出雙曲線弧形,結(jié)合公式(1)進(jìn)行計(jì)算,可以得到介質(zhì)傳播速度為v=0.3m/ns,同時(shí)表面出現(xiàn)劇烈的振幅,因此可以判斷為是架空線路反射引起的干擾現(xiàn)象。通常情況下,在開展電力工程勘察設(shè)計(jì)的過(guò)程中,高等級(jí)架空線路涉及的線路較多,與更多相位數(shù)關(guān)聯(lián);民用照明涉及的線路較少,關(guān)聯(lián)相位數(shù)也少,在設(shè)置多個(gè)架空線路后,會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的弧形干擾,從而對(duì)有效信息的獲取造成不利影響。

        2.2.3 電線桿干擾

        當(dāng)測(cè)線與若干電線桿平行時(shí)也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的干擾問(wèn)題。電線桿干擾數(shù)據(jù)剖面與架空線路干擾數(shù)據(jù)剖面存在一定的相似性,且計(jì)算得到介質(zhì)傳播速度為0.3m/ns,振幅較強(qiáng),因此可以判斷為是電線桿反射引起的干擾現(xiàn)象。然而在實(shí)際電力工程勘察設(shè)計(jì)中,兩種干擾也存在一定差異。一是架空線路多為多根高壓線且產(chǎn)生多組高壓弧形,相較之下,電線桿弧形數(shù)量與影響范圍有限;二是由于二者采用的材質(zhì)不同,形成的弧形也有一定差異,一般來(lái)說(shuō)電線桿弧形相對(duì)較?。蝗羌芸站€路可引發(fā)多次振蕩。

        2.3 面波技術(shù)

        面波技術(shù)全稱為多道瞬態(tài)面波勘察技術(shù),作為一種新型物探技術(shù)在電力工程勘察領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。多道瞬態(tài)面波勘察技術(shù)利用頻散特性,可為電力工程地質(zhì)問(wèn)題提供解決方案。近年來(lái),隨著相關(guān)研究的持續(xù)深入,該技術(shù)被更多應(yīng)用于滑坡、斷裂帶等不良地質(zhì)體的探測(cè)中,為大量電力工程面波勘察工作的開展提供技術(shù)支持。

        以某高壓輸電線路工程為例,工程現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)山區(qū)、厚角礫層,存在軟弱夾層問(wèn)題,為獲取塔基地層信息,相關(guān)人員通過(guò)多道瞬態(tài)面波勘察技術(shù)輔以坑探手段展開地質(zhì)勘察。工程現(xiàn)場(chǎng)使用SWS 型面波儀,其技術(shù)原理是在彈性分界面處產(chǎn)生面波并沿界面?zhèn)鞑?。其表現(xiàn)特性主要包括以下幾方面:一是均勻介質(zhì)條件下,面波傳播速度與振動(dòng)頻率無(wú)關(guān),且表現(xiàn)出頻散特性。二是面波在多層介質(zhì)中表現(xiàn)出明顯的頻散特性。而且,在面波波長(zhǎng)一致的情況下,可以反映地質(zhì)條件的水平方向變化;在面波波長(zhǎng)不一致的情況下,可以反映地質(zhì)條件的不同深度垂直方向變化。通過(guò)設(shè)置檢波器可對(duì)面波傳播過(guò)程進(jìn)行檢測(cè),相鄰道長(zhǎng)度下面波傳播速度公式表示為:

        其中,VR表示的是面波傳播速度;Δx 表示的是道間距;Δt表示的是相鄰檢波器記錄的面波時(shí)間差;f 表示的是面波頻率;Δφ 表示的是相位差。

        3 新技術(shù)在電力工程勘察設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐與效果分析

        3.1 工程概況

        本工程項(xiàng)目為電力隧道工程,為提高勘察數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性與可靠性,項(xiàng)目開始期間以解決以往工程難題為著力點(diǎn),加強(qiáng)了對(duì)先進(jìn)技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用,在3S 技術(shù)等的支持下,為勘察設(shè)計(jì)工作提供支持。本工程施工內(nèi)容以隧道施工為主體,隧道全長(zhǎng)為167m,埋深10±0.3m,地下水位埋深為8.6~9.1m。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘察,工程現(xiàn)場(chǎng)淺部地層分布情況見(jiàn)表1。

        表1 電力隧道施工淺部地層分布情況

        3.2 常見(jiàn)問(wèn)題

        我國(guó)電力工程建設(shè)方面起步相對(duì)較晚,電力工程勘察設(shè)計(jì)技術(shù)水平也比較落后。因此,對(duì)于電力隧道工程項(xiàng)目來(lái)說(shuō),往往面臨一定問(wèn)題影響工程勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量。首先是勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量水平較低。一方面工程中可采用的技術(shù)手段相對(duì)落后,難以滿足勘察精準(zhǔn)度與及時(shí)性要求;另一方面,部分勘察設(shè)計(jì)單位為降低預(yù)算未對(duì)勘察設(shè)計(jì)項(xiàng)目進(jìn)行復(fù)核,導(dǎo)致勘察設(shè)計(jì)質(zhì)量降低。

        3.3 解決措施

        針對(duì)上述問(wèn)題,本工程計(jì)劃引入先進(jìn)新技術(shù)為電力隧道工程提供支持。通過(guò)GIS 技術(shù)、探地雷達(dá)技術(shù)等獲取地質(zhì)信息。經(jīng)技術(shù)探測(cè),電力隧道工程現(xiàn)場(chǎng)土層充填物以砂土為主混有少量礫石,含量約為30%。同時(shí),根據(jù)電力工程規(guī)定及施工方法要求,設(shè)計(jì)人員對(duì)工程地質(zhì)、水文條件、隧道寬度、埋置深度等條件進(jìn)行綜合分析,選擇“馬蹄型”斷面完成基礎(chǔ)設(shè)計(jì)并確定相應(yīng)的施工技術(shù)參數(shù)。設(shè)計(jì)工作需要在勘察設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行,在3S 技術(shù)的支持下,大幅提升了電力工程勘察數(shù)據(jù)獲取的精確性與可靠性,滿足了電力隧道工程對(duì)技術(shù)參數(shù)的精確性要求;同時(shí)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用還可以顯著縮短數(shù)據(jù)獲取的周期,保證在短時(shí)間內(nèi)完成地質(zhì)數(shù)據(jù)采集,為電力工程的順利推進(jìn)打下基礎(chǔ)。

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