基于可拓学的水电工程规划阶段流域工程地质评价

【摘要】：水电工程规划阶段需要了解相关的工程地质条件,对工程规划进行地质论证。但是,在西藏无人区存在自然环境恶劣、交通不便等问题,制约了工程地质条件调查的开展,从而对工程规划论证造成严重的障碍。因此,建立一种适用于此类地区在规划阶段的工程地质条件调查和规划梯级优选的方法,有很重要的工程意义。拉月曲位于雅鲁藏布江大拐弯西北部,为雅鲁藏布江二级支流,流域半数以上就是无人区。其流域面积2835km2,干流平均坡降2.05%,河口多年平均流量为96.5m3/s,水利资源十分丰富。在流域中,初步规划洛木曲+东久河水电规划开发方案、拉木曲水电规划开发方案、珍洛玛曲水电规划开发方案、拉月曲水电规划开发方案及鲁朗河水电规划开发方案,共5个方案。其总共规划坝址16处,引水线路19条,多为“低坝长引水”方式。但是拉月曲流域工程地质评价存在如下问题:(1)流域一半以上地区为原始森林、自然保护区,常规的钻探、现场调查等手段无法很好的实施。(2)部分河段海拔高,人烟稀少,交通十分不便。(3)因降雨量大、构造活跃等原因,地质灾害频发,自然环境恶劣。(4)条件艰苦,相关的研究资料缺乏;植被整体覆盖好,通视条件差,遥感解译成果存在偏差。(5)通常的工程地质评价多是综合详细的调查结果定性评价,人为影响大;而定量评价多用在单个工程地质因素的评价中。由于以上问题的存在,工程规划地质论证十分困难。因此,需要探索新手段,进行工程地质条件调查和评价,完成梯级开发优选。首先,采用“资料分析—遥感解译—现场调查验证—室内修正”的过程,在充分收集区域相关资料基础上,完成室内遥感解译,并在现场调查成果指导下进行修正;根据现场可调查情况,将研究区分成详调段和踏勘段。分析解译成果、统计调查数据,总结区域的工程地质特点,针对工程地质条件差异,将详调段分成5段、踏勘段分成6段。结合工程布置开展分段定性评价,提取影响大的指标,对规划电站的坝址、厂房和引水线路分别建立评价指标体系及分级标准。设定坝前1km、坝后0.5km、河道两侧宽1km区域为坝址重点影响范围;距离引水线路0.1km,宽0.2km的条带状范围为引水线路重点影响区域;厂房0.5km范围内区域为厂房重点影响区域。使用指标在重点影响区域的平均值,计算最大关联度,判断指标的相对重要性,构造判断矩阵,计算指标权重。坝址和厂址影响指标相同,包括坡度、坡向、高程、降雨、岩性、断层影响、地灾密度、沟壑密度、植被指数和地形湿度指数10个指标,区别主要在权重分配上;引水线路选择断层影响、岩性、地灾密度、坡度和高程5个指标。在详调段计算发现,断层对三者布置的影响均最大。各指标栅格数据在Arc GIS中进行必要的预处理,保证栅格图层具有相同栅格大小、坐标投影和范围。指标栅格图层优度评价主要在“栅格计算器”中完成,按照“可拓距—关联度—综合关联度—优度评价”的可拓学计算顺序,分别得到坝址、厂址和引水线路基于评价指标的优度评价栅格数据,其重点影响范围内的优度栅格比例即表示相对优劣。结合拉月曲拟规划多采用“低坝长引水”的实际情况,同一梯级内,厂房、坝址和引水线路相对重要性采用0.45:0.3:0.25的比例,对各自的重点影响范围内的优度栅格进行加权求和,最终实现详调段梯级排序,完成水电工程规划阶段开发顺序模型的建立。结果显示,八果(高)、八果(低)的坝址工程地质条件相对好;拉月、德巫、白木、则巴(长)和东风(长)的厂址条件好;德巫、八果(高)、八果(低)、东风(长)和东风(短)引水线路的条件好;对于梯级,东风(长)方案工程地质条件最好,仲果方案最差。最后,在Visual Studio 2008平台上,利用C#语言,集成评价模型,构建评价排序系统。通过详尽的设计,系统实现了数据预处理、指标提取、数据库操作的数据处理模块、基于层次分析的模型编辑模块和基于可拓学的评价运算模块。采用组件式二次开发的方式,通过Arc GIS Desktop 10.0提供的Arc GIS Engine developer kit,在系统中集成必要的组件和常用的处理工具;使用sql语句,实现了数据库自动建立、数据自动增删、更新、查询和排序等功能。在拉月曲踏勘段,应用该系统对拟规划梯级进行排序,检验其适用性。结果显示,地灾密度、高程对坝址布置影响最大;植被指数和坡度对厂址影响最大。牛波、波朗梯级工程地质条件较好,而洛木、格东日梯级最差。评价结果较为理想,与现场调查和定性评价有一定的吻合性,构建的模型和系统可以在其他类似流域水电规划阶段梯级排序中使用,或可以为类似地区提供一定的参考。 【关键词】：拉月曲流域 可拓学 优度评价 梯级开发排序 工程地质评价
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV221.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 前言11-20
• 1.1 选题依据与研究意义11-13
• 1.2 工程概况13-14
• 1.3 国内外研究现状14-17
• 1.3.1 工程地质评价方法14
• 1.3.2 定量评价方法14-16
• 1.3.3 研究区的研究现状16-17
• 1.4 研究内容与思路17-20
• 1.4.1 主要研究内容17-18
• 1.4.2 技术路线18-20
• 第2章 研究区工程地质条件20-52
• 2.1 地形地貌20-21
• 2.2 地层岩性21-25
• 2.2.1 岩性解译标志21-24
• 2.2.2 解译结果24-25
• 2.3 地质构造25-36
• 2.3.1 区域地质构造概况25-26
• 2.3.2 构造解译标志26-31
• 2.3.3 解译结果及分析31-36
• 2.4 不良地质现象36-43
• 2.4.1 不良地质现象解译标志36-41
• 2.4.2 解译结果及分析41-43
• 2.5 水文地质条件43-52
• 第3章 拉月曲流域工程地质定性评价52-60
• 3.1 拉月曲流域工程地质分段52-53
• 3.2 拉月曲流域工程地质分段定性评价53-60
• 3.2.1 详细调查段工程地质评价54-57
• 3.2.2 踏勘段工程地质评价57-60
• 第4章 基于可拓理论的评价模型建立60-81
• 4.1 可拓理论概述60-63
• 4.1.1 基本理论概述60-63
• 4.1.2 评价步骤63
• 4.2 评价指标体系研究63-67
• 4.2.1 指标选取原则63-64
• 4.2.2 评价指标选取与分级64-66
• 4.2.3 评价指标体系建立66-67
• 4.3 可拓物元模型的构建67-72
• 4.3.1 可拓综合评价物元的构建67
• 4.3.2 指标权重计算67-70
• 4.3.3 可拓优度计算70-71
• 4.3.4 水电工程规划阶段开发顺序模型建立71-72
• 4.4 模型在拉月曲详细调查段应用与验证72-81
• 第5章 水电工程规划阶段开发评价系统81-91
• 5.1 系统开发目标81
• 5.2 系统结构及主要功能81-87
• 5.2.1 系统结构81-83
• 5.2.2 系统功能83-87
• 5.3 系统开发的关键技术87-90
• 5.3.1 系统开发方式与开发平台87
• 5.3.2 模型算法实现87-90
• 5.4 评价系统优缺点分析90-91
• 第6章 评价系统在拉月曲踏勘段的应用91-101
• 6.1 数据预处理91-96
• 6.2 数据输入96-98
• 6.2.1 待评物元确定96-97
• 6.2.2 模型编辑与权重计算97-98
• 6.2.3 数据库更新98
• 6.3 结果展示98-101
• 结论101-103
• 致谢103-104
• 参考文献104-107
• 攻读学位期间取得学术成果107

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