探究电力工程勘察设计中新技术的应用

广州汇隽电力工程设计有限公司 张顺平

1 电力工程勘察设计要点

1.1 设计勘察设计周期

电力工程勘察设计工作具有较强的复杂性、系统性与专业性，因此在工程项目前期，应为勘察工作留出足够时间，并对整个电力工程工期进行合理规划。勘察设计实践中，特别要做好重点区域的勘察工作，确保相关数据的真实性与准确性，使其达到预期的参考价值。

1.2 设计勘察设计纲要

勘察设计纲要是电力工程勘察设计工作中的指导性文件，相关单位应在开始工程勘察前完成纲要设计，对具体的勘察内容及时间进度加以明确，确保严格按照勘察纲要要求推进勘察设计工作，避免出现错漏、疏忽等情况。

1.3 应用多样化勘察技术

为提高电力工程勘察设计工作质量和效率，应加强先进技术的应用，确保勘察数据的真实性与可靠性。采用传统勘察手段往往难以达到高标准的地质参数要求，而在波速测试、标准贯入试验等实地勘察技术和试验检测技术的应用下，可准确获取岩层性质、变形特征等参数，并进行有效分析。例如，在电力工程勘察设计中，可通过多道瞬态面波勘察技术分析岩层性能数据；通过回归分析技术获取岩层承载力特征；采取克里格法统计原理对相关数据进行整理分析等。

1.4 采用现代化勘察技术与设备

近年来，电力工程勘察技术与设备不断更新换代，为达到标准的勘察准确性要求，相关单位应加大在技术设备方面的投入，积极使用新型技术与设备，为勘察设计工作的开展提供支持。与此同时，还需要对获取到的数据进行综合分析，以电力工程地质勘察工作为例，一是要对现场地质、水文数据信息进行详细分析，二是要检查工程地基结构、施工方案等的合理性，以提高电力工程质量[1]。

1.5 建立完善的监管机制

电力行业应针对勘察设计工作制定相应的监管机制，适当提升准入门槛，避免资质较差、技术水平较低的单位扰乱市场秩序。而且，在健全监管机制的作用下，可对电力工程勘察设计全过程进行监管，确保满足勘察纲领要求，避免出现质量不达标的情况。

2 新技术在电力工程勘察设计中的应用

2.1 3S 技术

随着计算机技术以及各种探测传感器的发展，3S 技术在电力工程勘察设计领域得到广泛应用。3S技术包括遥感技术（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS），对这些技术进行综合利用可对勘察设计数据展开全面分析，达到优化电力线路路径设计、缩短勘测设计工期、减少成本投入等目的。

2.1.1 遥感技术

遥感技术在电力工程勘察设计中的应用主要包括以下两方面。一是获取电力线路基本信息，在方案设计过程中，相关人员可通过遥感技术获取地形地貌、河流分布等基础地理信息，明确现有电力线路铺设情况，为定线定位设计提供参考。二是优化电力工程线路，相关人员可通过信息处理平台处理遥感图像信息，对经济因素、安全因素等进行综合对比，选择最优的电路工程线路。相较于传统勘测手法，遥感技术可以有效克服现场恶劣环境的影响，可高效绘制地图，直观全面地获取图像信息，为电力工程中地质判断、线路选择提供参考。

2.1.2 GPS 技术

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GPS 技术在电力工程勘察设计中的应用主要包括以下两方面。一是实现对国家控制点的检测与应用，GPS 测量可克服通视条件和距离阻碍，最大限度提升国家控制点检查的精度和可靠性。点间距离检核的方法主要有两种，分别是解算GPS 观测值再得到点间弦长以及通过国家控制点坐标成果反算GPS 观测值。

二是控制投影变形处理，厂区GPS 控制测量往往需要与国家坐标高程系统等进行联系，但测量期间正形投影会产生一定的投影变形，因此可通过GPS 控制测量投影变形，提高测量工作精度。总的来看，GPS 技术在电力工程勘察设计中的应用可提供空间参考基准，实现电力工程空间地理数据的采集与更新，起到优化电力线路辅助设计的作用。

2.1.3 GIS 技术

利用GIS 技术可以建立电力线路信息平台，为电力线路规划与路径选取提供便利，同时可实现数据融合、空间图形数据操作以及传输快速响应的一体化。而且，基于GIS 领域，通过GIS 操作模式还可以实现海量数据存储、管理和分发，相关人员可对电力工程勘测设计各项信息进行快速查询与分析，并实现专题地图制图输出。

2.2 探地雷达技术

探地雷达技术用于探测地下目标的一种无损探测技术，具有速度快、分辨率高、操作便捷、成本低等优势。将该技术应用于电力工程勘察设计领域可有效为现有的行业困难和技术问题提供解决方案。在当前的电力工程中，输电线路选线已经不局限于平原、丘陵地区，若工程现场地形条件比较复杂且钻机难以达到目标塔位，就可以利用探地雷达技术进行探测分析，获取电力工程数据信息并结合钻机加以验证，起到缩减工期、节约成本的作用，进而在电力工程勘察设计中发挥重要价值。

探地雷达技术为利用高频电磁波雷达对探测区域进行深度扫描，获取地下待测物质及其周边物质相关信息，判断其中存在的电磁差异。该技术原理是地下待测物质可以接收波段脉冲波并进行一定的波段反射，探地雷达对波段反射进行收集、分析，得到地下待测物质的具体数据。

在应用探地雷达技术的过程中，可通过由脉冲反射波形成的雷达图反映出电磁波传递路径、强弱情况等内容，相关人员可根据图像变化调整处理方法，并依据雷达图波程、波频信息探测地下管线位置，为电力工程勘察设计提供参考。采用探地雷达技术进行数据处理与地震数据处理具有一定相似性，皆为增益处理、带通滤波等普遍技术与二维滤波、反褶积等深度处理方法的结合，随着神经网络技术的发展，可进一步优化探地雷达技术在电力工程勘察设计中的应用效果。

探地雷达技术在电力工程勘察设计中的应用较为广泛，以干扰探测为例，相关人员需要获取不同干扰体的地下异常信息，进而采取对应的处理措施。

2.2.1 山体干扰

对某位于山地丘陵地区的电力工程进行数据采集，受垂直山体影响，导致山体干扰数据剖面图存在大面积强振幅干扰波形，如图1所示。

图1 山体干扰数据剖面图

根据视速度公式对其进行测算，公式表示为：

其中，θ 表示的是山体与测线夹角，测线夹角为90°；c 表示的是电磁波空气传播速度，经计算得到v=0.15m/ns，该计算结果与实际情况一致，因此可确定为山体干扰。值得注意的是，电磁波空气传播速度要明显小于地下介质传播，因此会表现出更为剧烈的干扰振幅，从而对地下有效信息的反映及获取造成一定干扰。

2.2.2 架空线路干扰

在架空线路下设置测线，当测线与架空线路垂直时，可以得到相应的架空线路干扰数据剖面。该剖面呈现出双曲线弧形，结合公式（1）进行计算，可以得到介质传播速度为v=0.3m/ns，同时表面出现剧烈的振幅，因此可以判断为是架空线路反射引起的干扰现象。通常情况下，在开展电力工程勘察设计的过程中，高等级架空线路涉及的线路较多，与更多相位数关联；民用照明涉及的线路较少，关联相位数也少，在设置多个架空线路后，会产生较为严重的弧形干扰，从而对有效信息的获取造成不利影响。

2.2.3 电线杆干扰

当测线与若干电线杆平行时也会产生相应的干扰问题。电线杆干扰数据剖面与架空线路干扰数据剖面存在一定的相似性，且计算得到介质传播速度为0.3m/ns，振幅较强，因此可以判断为是电线杆反射引起的干扰现象。然而在实际电力工程勘察设计中，两种干扰也存在一定差异。一是架空线路多为多根高压线且产生多组高压弧形，相较之下，电线杆弧形数量与影响范围有限；二是由于二者采用的材质不同，形成的弧形也有一定差异，一般来说电线杆弧形相对较小；三是架空线路可引发多次振荡。

2.3 面波技术

面波技术全称为多道瞬态面波勘察技术，作为一种新型物探技术在电力工程勘察领域得到广泛应用。多道瞬态面波勘察技术利用频散特性，可为电力工程地质问题提供解决方案。近年来，随着相关研究的持续深入，该技术被更多应用于滑坡、断裂带等不良地质体的探测中，为大量电力工程面波勘察工作的开展提供技术支持。

以某高压输电线路工程为例，工程现场经过山区、厚角砾层，存在软弱夹层问题，为获取塔基地层信息，相关人员通过多道瞬态面波勘察技术辅以坑探手段展开地质勘察。工程现场使用SWS 型面波仪，其技术原理是在弹性分界面处产生面波并沿界面传播。其表现特性主要包括以下几方面：一是均匀介质条件下，面波传播速度与振动频率无关，且表现出频散特性。二是面波在多层介质中表现出明显的频散特性。而且，在面波波长一致的情况下，可以反映地质条件的水平方向变化；在面波波长不一致的情况下，可以反映地质条件的不同深度垂直方向变化。通过设置检波器可对面波传播过程进行检测，相邻道长度下面波传播速度公式表示为：

其中，VR表示的是面波传播速度；Δx 表示的是道间距；Δt表示的是相邻检波器记录的面波时间差；f 表示的是面波频率；Δφ 表示的是相位差。

3 新技术在电力工程勘察设计中的应用实践与效果分析

3.1 工程概况

本工程项目为电力隧道工程，为提高勘察数据获取的准确性与可靠性，项目开始期间以解决以往工程难题为着力点，加强了对先进技术的创新与应用，在3S 技术等的支持下，为勘察设计工作提供支持。本工程施工内容以隧道施工为主体，隧道全长为167m，埋深10±0.3m，地下水位埋深为8.6～9.1m。经过现场地质勘察，工程现场浅部地层分布情况见表1。

表1 电力隧道施工浅部地层分布情况

3.2 常见问题

我国电力工程建设方面起步相对较晚，电力工程勘察设计技术水平也比较落后。因此，对于电力隧道工程项目来说，往往面临一定问题影响工程勘察设计质量。首先是勘察设计质量水平较低。一方面工程中可采用的技术手段相对落后，难以满足勘察精准度与及时性要求；另一方面，部分勘察设计单位为降低预算未对勘察设计项目进行复核，导致勘察设计质量降低。

3.3 解决措施

针对上述问题，本工程计划引入先进新技术为电力隧道工程提供支持。通过GIS 技术、探地雷达技术等获取地质信息。经技术探测，电力隧道工程现场土层充填物以砂土为主混有少量砾石，含量约为30%。同时，根据电力工程规定及施工方法要求，设计人员对工程地质、水文条件、隧道宽度、埋置深度等条件进行综合分析，选择“马蹄型”断面完成基础设计并确定相应的施工技术参数。设计工作需要在勘察设计基础上进行，在3S 技术的支持下，大幅提升了电力工程勘察数据获取的精确性与可靠性，满足了电力隧道工程对技术参数的精确性要求；同时相关技术的应用还可以显著缩短数据获取的周期，保证在短时间内完成地质数据采集，为电力工程的顺利推进打下基础。