1、输电线路地质灾害多源立体监测体系,中国电力科学研究院 国网地质灾害监测预警中心,2019.11.1,2019年第七届输电新技术年会,目 录,我国是世界上地质灾害最严重的国家之一，近年来极端天气频发，强降雨、强震的出现进一步加剧了地质灾害的发生，甘肃舟曲、四川汶川、茂县等都先后发生重大地质灾害。据自然资源部统计，2018年全国发生地质灾害2966起，造成直接经济损失14.7亿元，地质灾害防治工作形势严峻。,一、输电线路地质灾害形势,地质灾害隐患点主要类型分布图,地质灾害隐患点主要类型,主要类型,一、输电线路地质灾害形势,不同电压等级地质灾害隐患分布图,不同电压等级分布特点,一、输电线路地质灾害形

2、势,不同诱发因素比例分布图,诱发因素分析,800kV（29.97%）、500kV（29.51%）,降雨（66.64%）,1、降雨：降雨入渗软化了岩土体的物理力学性能，降低了滑带土的抗剪强度，增大了坡体重度。（如：500kV文赣1回284#和 285#、500kV赣雷回014#、800kV锦苏线1327#）,文赣1回 284#,文赣1回 285#,赣雷回 014#,锦苏线 1327#,一、输电线路地质灾害形势,2、修路开挖坡脚：切坡产生临空面，使坡度变陡，坡体重心上移，改变了原坡体的稳定平衡状态；（如：500kV盘龙1回200#、500kV赣红1线18#）,一、输电线路地质灾害形势,1、线路运检

3、部门缺乏地质专业人员，难以判别地灾隐患和发展趋势。2、近年来高速公路、村村通公路处于高速建设阶段，修筑公路造成边坡扰动问题突出，公路建设前期运检部门难以获得相关情况和资料。如：500kV盘龙1回200#，500kV赣红1线18#。,一、输电线路地质灾害形势,3、建设弃土处理不彻底，造成杆塔附近弃土堆积，在不良地质地区容易受雨水冲刷，弃土首先滑移从而带动原状土滑坡。4、存在护坡、挡土墙、排水沟等地灾隐患治理不规范，防治手段不足等问题，如挡土墙没有基础，造成挡土墙自身稳定性不足。,一、输电线路地质灾害形势,5、溶洞、采空区等地下地灾隐患难以发现，且受通道走廊的影响，线路规划建设时难以完全规避。如：

4、800kV复奉线1314#。,主要诱因：地下溶洞。处理方式：截水沟、灌浆充填,复奉线1314#,一、输电线路地质灾害形势,当前我国输电线路地质灾害防治形势，主要表现在以下几方面：防治难度大：输送距离长，沿途地质条件复杂，灾害种类多、分布广、诱发因素多。防治要求高：线性串联工程，任何一个塔位的故障都会直接影响整条线路的安全稳定运行。治理成本高：山区施工运输条件恶劣，缺少监测数据，难以准确掌握地质灾害风险状态，事后治理代价大。,800kV锦苏线1327#治理前后照片,500kV盘龙一线200#现场抗滑桩施工,一、输电线路地质灾害形势,目前国内外开展的地质灾害监测预警工作大体分两种类型：基于降雨诱发

5、的地质灾害气象风险预测预警：研究降雨量、强度和过程与地质灾害的对应关系，建立地质灾害时空分布与降雨过程的统计关系。基于灾变体形变的监测预警：以地质灾害位移监测数据为基础，结合室内模型实验开展监测预警；前者强调了地质灾害受外界触发因素影响的统计学研究，后者则强调的是地质灾害位移的机理研究。,二、地质灾害监测技术现状,现状：中国气象局联合国土资源部于2013年开始开展地质灾害气象预报预警工作。选取的指标主要有：地震烈度、岩土体类型、地层岩性、地貌分区、高程、地形起伏、降雨量等。问题：预警范围小，对输电线路地质灾害防治的针对性不强。,风险预警图,风险预警报告,二、地质灾害监测技术现状,现状：常规形变

6、监测手段,二、地质灾害监测技术现状,需求：监测范围大、精度高、受条件限制少（环境条件恶劣、无人区）。技术筛选：InSAR普查、局域监测，北斗实时单体监测。,二、地质灾害监测技术现状,InSAR局域监测利用雷达卫星开展地表形变监测，监测范围大（50km*70km）、精度高（mm级），非接触，全天候、不受云层及昼夜影响，对环境条件恶劣、人员难以到达的地区有较大优势。北斗实时单体监测利用北斗高精度定位功能，监测灾变体形变，分析风险趋势，配合地面增强网建设，监测精度可达mm级。结合北斗短报文功能可在无信号地区使用。适合于高风险杆塔单体边坡的实时监测。,二、地质灾害监测技术现状,国网地质灾害监测预警中心

7、：组织开展公司地质灾害监测预警体系的建设和研究，开展公司范围内500（330）kV及以上电压等级输电线路地质灾害隐患风险的排查、评估和常态化监测预警工作，负责国网地质灾害监测预警系统主站和子站的日常运维，指导、协助各单位开展地质灾害的防治和应急处置。,三、总体思路及技术框架,采用气象卫星、雷达卫星、北斗卫星三种技术手段，按照“广域监测、局域监测、单体监测”三种尺度，建立输电线路地质灾害大范围探测、中范围搜索、小范围监测的多源立体监测预警体系，提高输电线路地质灾害防治水平。,三、总体思路及技术框架,地灾中心自成立以来，紧密围绕职能定位，针对输电线路地质灾害监测预警，在技术支撑、系统开发、设备研制

8、、标准制定和专著编写等方面开展了系统性工作，取得了系列成果，为公司地质灾害防治提供了有效支撑和应急响应服务。,重要输电通道滑坡现场支撑,国网地质灾害监测预警系统,国内首台L波段GB-SAR,电网地质灾害危险性分布图,遥感卫星数据地面接收站,北斗监测站,四、多源立体监测技术及应用,1）开展地质灾害隐患点普查，摸清隐患点特征，及早采取应对措施。自2016年以来，公司运检部组织地质灾害中心，每年5月份，连续四年牵头开展了输电线路地质灾害隐患排查评估工作，获取了输电线路地质灾害的主要类型、时空分布、线路和杆塔风险级别等信息。,1、汛前开展全网地质灾害隐患点普查和汛期风险预测,不同电压等级地质灾害隐患分

9、布图,不同诱发因素比例分布图,为科学研判输电线路地质灾害的分布及其发生趋势提供了支撑，为及早采取监测、防治等应对措施探寻了目标，争取了时间。,四、多源立体监测技术及应用,2）针对重要输电通道，开展地质灾害隐患专项调查和环境巡视，为通道运维提供支撑。针对藏中联网工程和复奉、锦苏线等重要输电通道，2019年5月份，完成了基于光学和雷达卫星的地质灾害隐患调查和环境巡视。获取了最新的通道环境状态，探明了潜在的地质灾害隐患，为线路巡查、监测预警、应急响应等提供支撑。,1、汛前开展全网地质灾害隐患点普查和汛期风险预测,藏中联网工程地质灾害隐患分布图,复奉、锦苏线（四川段）通道附近某滑坡,四、多源立体监测技

10、术及应用,3）输电线路地质灾害中长期风险预测，宏观掌握汛期线路风险态势。综合考虑地质环境因素，结合数值天气预报，每年5月份，连续三年发布“国家电网公司年度汛期地质灾害趋势预测报告”，对电网地质灾害汛期整体趋势、特高压线路汛期风险开展分析预测。,1、汛前开展全网地质灾害隐患点普查和汛期风险预测,2019年度电网地质灾害汛期整体趋势预测,锦苏、复奉、宾金 汛期风险,为线路地质灾害巡检和提前应对提供了参考，有效指导线路汛期防灾减灾。,四、多源立体监测技术及应用,1）建立三级值班制度，做好汛期常态化监测预警工作汛期（5月-10月）执行专人24小时值班，每天发布两次未来24小时和72小时输电线路地质灾害

11、广域风险预报，自2016年起，已在湖北、江西等地的多起滑坡事件中得到验证。,2、汛期开展基于气象、雷达和北斗卫星的常态化监测预警,动态关注高风险线路区段和杆塔，及时发布监测预警信息，时刻做好应急服务准备。,四、多源立体监测技术及应用,2）开展基于雷达卫星和InSAR技术的局域监测在全网范围内，选取了10处重点监测区域（50km70km），收集100余景SAR影像数据进行差分干涉分析（精度毫米级），圈定滑坡隐患点，得到区域内输电线路沿线各点地表形变信息，实现地质灾害高精度、大范围的风险探测。,2、汛期开展基于气象、雷达和北斗卫星的常态化监测预警,InSAR形变监测结果实例,为滑坡识别、北斗站选址

12、和塔基洪水淹没分析提供了支撑。解决了雷达卫星遥感监测的诸多技术难题，提升了线路在高海拔、无人区等恶劣环境下的安全保障能力。,InSAR监测预警界面,四、多源立体监测技术及应用,3）开展北斗卫星地面监测网试点建设和单体监测搭建了北斗差分解算平台，统一设备入网标准，实现了监测站和基准站数据传输及管理，通过综合差分解算，得到各监测点毫米级定位信息，实现对地质灾变体形变的实时监测。已完成393个北斗监测站和70个基准站的数据接入和解算，实时发布监测信息。,2、汛期开展基于气象、雷达和北斗卫星的常态化监测预警,北斗监测站,实时掌握杆塔边坡稳定性，为应急响应、工程防治提供支撑。,解算结果实例,四、多源立体

13、监测技术及应用,1）四川九寨沟地震和新疆精河地震对架空输电线路地质灾害影响分析2017年8月8日，四川九寨沟县发生7.0级地震。中心立即开展应急响应，依托系统北斗单体监测，对甘肃公司330kV天晒线某杆塔发出风险预警，经省公司现场查勘，发现塔基面裂开深10公分、宽3公分的裂缝。,3、针对突发事件，启动应急响应，开展技术支撑工作,输电线路地质灾害广域风险,滑坡遥感解译,天晒线某杆塔处地裂缝,分析了地震对输电线路地质灾害的影响，开展了风险趋势预测，提出了防治措施建议，为公司运检工作开展提供了技术支撑。,四、多源立体监测技术及应用,2）湖南公司受淹输电线路汛情分析2017年，受连续强降雨影响，湖南省

14、境内江河湖泊水位暴涨，多处线路受到洪涝灾害影响，出现塔基被洪水淹没、边坡滑坡等情况。中心紧急调取6月光学遥感卫星数据及7月8日雷达遥感卫星数据，详细分析了杆塔淹没情况和未来汛情，为公司运检工作开展提供了技术支撑。,3、针对突发事件，启动应急响应，开展技术支撑工作,湖南公司受淹输电线路汛情分析情况,四、多源立体监测技术及应用,3）四川公司800锦苏线某杆塔所处边坡变形分析2017年05月28日-08月20日期间，利用雷达卫星InSAR局域监测，发现某杆塔所处边坡发生明显变形，变形量为8.0cm。中心立即开展应急响应，赴现场查勘，探明了滑坡原因（水库蓄水），分析了滑坡对#550杆塔的影响和后续风险

15、，并持续开展形变监测。,3、针对突发事件，启动应急响应，开展技术支撑工作,差分干涉形变结果图,现场破坏情况,密切关注滑坡风险动态，为线路风险防治提供支撑。,四、多源立体监测技术及应用,4）800kV灵绍线某杆塔山体滑坡调查及监测预警2018年7月26日，800kV灵绍线某杆塔西南侧所处山坡发生滑坡。中心人员第一时间赴现场开展支撑，同时调取杆塔所处区域卫星遥感数据，分析区域变形情况，并对未来风险趋势进行了分析，提出了防治建议。随后对杆塔和地表开展了实时监测，为杆塔运维和防治措施提供支撑。,3、针对突发事件，启动应急响应，开展技术支撑工作,滑坡后缘变形特征,北斗、地裂缝及杆塔监测,四、多源立体监测

16、技术及应用,1）遥感卫星数据地面接收站和超短基线场建设遥感卫星数据地面接收站，可接收气象卫星数据和部分光学遥感数据，有效降低光学遥感数据采购成本，为开展常态化线路巡检提供硬件支撑。超短基线场是北斗接收机检定场的重要组成部分，可为北斗设备的稳定运行和常态化监测预警提供保障。,5、设备研制,遥感卫星数据地面接收站,超短基线场,四、多源立体监测技术及应用,2）L波段地基干涉合成孔径雷达（GB-InSAR）研制实现对灾害体全范围、高精度的实时监测，特别对植被覆盖茂密的西南山区具有较大优势。作为星载SAR的有利补充，共同构建线路地质灾害天基、地基组网协同监测体系。,5、设备研制,L波段地基干涉合成孔径雷

17、达,现场实测,为输电线路地质灾害应急监测提供设备支撑。,四、多源立体监测技术及应用,1）制订技术标准输变电工程地质灾害防治技术导则（Q/GDW 11527-2016）输变电工程地质灾害危险性评估技术导则（T/CSEE 0022-2016）输变电工程地质灾害区域分布图绘制技术规程（T/CSEE 0131-2019）基于北斗导航系统的架空输电线路监测规范系列标准（T/CSEE 0125.13-2019）2）编写专著架空输电线路地质灾害防治工作手册（ISBN 978-7-5198-0651-4）,6、总结成果，开展防治管理体系建设,四、多源立体监测技术及应用,优化重大地质灾害应急流程，提高应急响应速度，深化输电线路地质灾害多源立体监测预警体系。采用人工智能等技术，开展定制化、精细化模型优化，提高预警准确性和精细化水平。持续扩大局域及单体监测预警范围，逐步实现输电线路地质灾害高风险区域的全覆盖。重要输电通道全寿命周期管控。针对重要输电通道，从工程规划建设到运维的全过程、全寿命周期角度，深化通道沿线重大地质灾害防治。,五、总结和展望,欢迎各位专家批评指正！,