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随着我国经济建设的快速发展,能源需求日益增长,带动了长距离输油气管道建设的快速发展,21世纪初“西气东输”工程的实施,将我国管道建设推向了高潮。川气东送管道是继西气东输管道之后穿越地质环境条件复杂、沿线发育地质灾害类型多样的又一条输送距离长、高压、大管径天然气管道。
川气东送工程是国家“十一五”重点工程,管道首站位于川东北普光,末站上海,干线呈近东西向延伸,自西向东途经四川、重庆、湖北、安徽、江苏、浙江、上海五省两个直辖市。在川渝段,管道沿线地质环境条件复杂、地质灾害类型多样,如滑坡、崩塌等,而输气管道多为浅埋薄壁钢管,埋深多在0.8~2.5m,自身抵御能力较差,对管道安全运营存在较大威胁。地质灾害可能导致管道发生变形和失效,管道一旦破裂,后果严重,不仅可能造成重大人员伤亡和经济损失,而且工业和民用用气中断,社会影响巨大。
通过管道沿线区域的地质灾害危险性评价及区划,可以了解管道沿线各类地质灾害分布情况及发育规律、预测管线运行后可能遭受的危害,为管道运行提供防灾、减灾依据,并且为确保管线安全,减少经济损失提供保障。通过单体管道地质灾害风险评价,可以进行较准确的风险管理,并且可以在随时间推移过程中得到更新的资料,很方便地进行实时风险评价,得出的实时风险状况,能及时反馈至管理层。因此,川气东送管道川渝段沿线地质灾害危险性评价和单体管道地质灾害风险研究,对管道安全运营具有指导意义,同时对其它遭受多种地质灾害的长距离管线工程的地质灾害危险性评价同样具有借鉴意义。
本论文主要完成的工作包括,搜集管道沿线区域地质资料、管道沿线野外地质灾害调查,室内整体与分析等。区划:以川气东送管道川渝段作为地质灾害危险性评价对象,建立地质灾害危险性评价指标体系,运用层次分析法确定评价因子权重,采用模糊综合评判法对所划分的每区段进行定量化的综合评价,根据危险性定量评价结果,对管道沿线的地质灾害危险性进行综合分区评价。单体评价:以川渝段所调查的单体危岩体崩塌为研究对象,从单体灾害的地质灾害危险性、管道易损性和环境影响三方面的表现状态出发,构建管道地质灾害风险评价体系,进行定性化和基于模糊综合评判定量化风险评价,并对评价结果进行比较。通过研究,获得如下几点认识:
(1)阐述了川气东送管道川渝段沿线地质灾害发育的区域地质环境,总结出管道沿线地质灾害发育类型以滑坡和崩塌为主,其分布特征具有垂直分带性、山地性和相对集中性。分析了地质灾害影响因素主要有地质、气象和人类工程活动三种。为管道沿线地质灾害危险性评价奠定了基础。
(2)基于模糊综合评判法对川气东送管道川渝段进行了管道沿线地质灾害危险性评价及综合分区。考虑沿线所发育滑坡、崩塌的主要控制因素及管道地质灾害的特殊性,筛选出地层岩性、地面坡度、地形相对高差、断裂构造密度、地震烈度、多年平均降雨量、河流、沟谷发育程度、植被覆盖率、管道受威胁长度、人工活动影响、灾害分布密度、灾害规模等12个评价指标,并建立相应的指标体系;将管道沿线划分34个环境地质评价单元,其评价结果:高易发段13个,占总段的38.2%;中易发段12个,占总段的35.3%;低易发段9个,占总段的26.5%;其中,中、高易发段比例为73.5%,说明地处川渝山区段的川气东送管道,沿途地质灾害比较活跃。
(3)根据危险性定量评价结果,对管道沿线的地质灾害危险性进行综合分区(段)评价,整个管道线路共分为四个区(段):Ⅰ区(段):普光-宣汉-立架山3#隧道出口(K000~K044+053)地质灾害高危险段;Ⅱ区(段):立架山3#隧道出口-梁平城东乡(K044+053~K106+519)地质灾害中危险段;Ⅲ区(段):梁平城东乡-梁山镇(K106+509~K111+904)地质灾害低危险段;Ⅳ区(段):梁山镇-忠县长江隧道入口(K111+904~K164+539)地质灾害高危险段。
(4)进行了单体管道地质灾害风险评价研究,探讨了定性评价和基于模糊综合评判法定量评价方法。定性评价从单体灾害的地质灾害危险性、管道易损性和环境影响三方面的表现状态出发,提出了高(Ⅰ)、中(Ⅱ)、低(Ⅲ)三级风险的定性评价准则。川气东送管道川渝段24个危岩体风险分级结果是:Ⅰ级风险2个,占8.3%;Ⅱ级22个,占91.7%。在定量评价上,选用模糊综合评判法,重点探讨了单体危岩体风险评价指标体系和评价模型中权重、隶属度以及指标分值的确定。24个危岩体风险分级评价结果是:Ⅰ级风险3个,占12.5%;Ⅱ级19个,占79.2%;Ⅲ级2个,占8.3%。两种方法的评价结果吻合率为87.5%。