常寧高速公路風(fēng)吹雪雪害預(yù)警系統(tǒng)及防治措施研究

常寧高速公路風(fēng)吹雪雪害預(yù)警系統(tǒng)及防治措施研究

1道路風(fēng)險(xiǎn)、大風(fēng)和雪害的報(bào)警理論1.1建立預(yù)警模型中國對道路風(fēng)速和雪地害的研究起步較晚，因此沒有足夠的道路風(fēng)速和雪地有效數(shù)據(jù)。因此，目前只能研究道路風(fēng)速和雪地害的理論和方法。基于我國對公路風(fēng)吹雪雪害的研究現(xiàn)狀,要建立可信的公路風(fēng)吹雪預(yù)警系統(tǒng),那么可以首先利用某公路區(qū)域的歷史數(shù)據(jù),然后結(jié)合數(shù)學(xué)建模建立預(yù)警模型,這里要充分做到使定量模型與定性模型相結(jié)合、統(tǒng)計(jì)模型與數(shù)值模型相結(jié)合,之后再建設(shè)新的公路時(shí),可以參考相似地區(qū)的預(yù)警模型,這樣可以在一定程度上正確預(yù)測風(fēng)吹雪雪害對該交通的影響。建立風(fēng)吹雪雪害預(yù)警模型要建立在充分的區(qū)域的天氣狀況以及積雪數(shù)據(jù),從這些數(shù)據(jù)中得到積雪的相關(guān)規(guī)律,同時(shí)要考慮到某公路風(fēng)吹雪的形成機(jī)理的獨(dú)特性,結(jié)合風(fēng)吹雪雪害的流體力學(xué)方程組以及積雪的規(guī)律,然后對以后的積雪進(jìn)行預(yù)測,這樣就可以建立有效的公路風(fēng)吹雪雪害的統(tǒng)計(jì)預(yù)測模型,最后就可以編制統(tǒng)一的軟件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。1.2查詢與查詢基于以上的分析可知,公路風(fēng)吹雪雪害預(yù)警模型的建立主要是基于該區(qū)域的氣象信息、積雪信息以及其他相關(guān)輔助信息,這樣就可以建立預(yù)測軟件進(jìn)行查詢。該軟件系統(tǒng)的輸入包括該路段的氣象信息、積雪信息以及輔助信息,而且預(yù)測的主預(yù)測模型是基于積雪的分析,同時(shí)考慮到公路現(xiàn)場的積雪實(shí)測數(shù)據(jù)以及歷史雪害信息等加以修正,充分利用定性與定量分析、專家的推理以及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)仿真進(jìn)行雪害綜合預(yù)測分析,進(jìn)而給出預(yù)測結(jié)果,這樣就可以推出是否發(fā)生雪害與雪害的危害程度信息,并且結(jié)合該公路的具體情況發(fā)布雪害預(yù)警,那么司機(jī)等就可以及時(shí)了解該公路的運(yùn)行狀況。1.3基于風(fēng)吹雪害的洞穴仿真分析在構(gòu)建我國公路風(fēng)吹雪雪害預(yù)警模型時(shí)要積極參考國外發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn),并且結(jié)合我國不同地區(qū)的實(shí)際情況,對公路風(fēng)吹雪雪害的形成機(jī)理進(jìn)行深入研究與分析,進(jìn)而進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)分析,這樣可以彌補(bǔ)我國缺少足夠數(shù)據(jù)的缺陷,進(jìn)而在某建設(shè)路段定點(diǎn)進(jìn)行人工觀測,就可以取得實(shí)際的數(shù)據(jù)資料,最終利用計(jì)算機(jī)仿真手段進(jìn)行修正以及調(diào)整。2不同情況下的預(yù)防和處理措施2.1風(fēng)速、降雪量、風(fēng)吹雪的影響及對策建議(1)風(fēng)吹雪輸送雪的機(jī)理。根據(jù)風(fēng)吹雪的形成機(jī)理可知,在一定的速度下,風(fēng)吹雪輸送雪的數(shù)量是有限的,而在該速度的風(fēng)能夠輸送的最大輸雪強(qiáng)度稱為飽和輸雪強(qiáng)度。風(fēng)吹雪的輸雪強(qiáng)度是逐漸達(dá)到飽和的,就是當(dāng)風(fēng)吹雪發(fā)生后,在運(yùn)動(dòng)過程中不斷增加新的雪粒子,從而使輸雪強(qiáng)度不斷增大,最后達(dá)到一定速度下的飽和狀態(tài)。所以風(fēng)速、降雪量以及風(fēng)吹雪的長度都會(huì)影響風(fēng)吹雪的強(qiáng)度。在達(dá)到飽和輸雪強(qiáng)度的狀態(tài)下,如果由于某種原因而風(fēng)速下降,則一部分雪粒子將下落,形成堆積,輸雪強(qiáng)度變小;但輸雪強(qiáng)度的減小,將會(huì)引起風(fēng)吹雪的速度隨之增大,吹蝕作用加劇,使得風(fēng)挾帶的雪粒子的數(shù)量不斷增加,直至達(dá)到飽和,而在達(dá)到飽和之前,風(fēng)速也在逐漸下降。(2)減少輸送雪的措施。根據(jù)上訴分析可知,可以通過減少輸送雪的數(shù)量來達(dá)到減輕風(fēng)吹雪雪害的危害。減少輸送雪的數(shù)量的措施有:一方面在設(shè)計(jì)公路時(shí),要盡量避開大規(guī)模的雪源區(qū)域,若不能有效地避開大規(guī)模雪源區(qū)域,那么就要應(yīng)盡可能縮短上風(fēng)區(qū)雪源的寬度,使得風(fēng)吹雪在到達(dá)公路時(shí)沒有足夠的發(fā)育距離,從而始終處于不飽和狀態(tài);另一方面在公路上可以建立防雪柵、擋雪墻等設(shè)施以及防雪林等植物設(shè)施隔離風(fēng)側(cè)雪源區(qū)域,使風(fēng)吹雪在到達(dá)公路之前先損失部分雪粒子,從而使之處于不飽和狀態(tài)。通過采取上述措施可以保證風(fēng)吹雪到達(dá)公路后處于不飽和狀況,那么就不會(huì)形成積雪。2.2地形地貌的變化公路風(fēng)吹雪雪害的危害程度受到風(fēng)向與路線走向的夾角的影響,這主要是由于公路地形會(huì)嚴(yán)重影響氣流。當(dāng)風(fēng)向與公路路線走向平行時(shí),則公路的風(fēng)吹雪雪害的危害就比較小;而當(dāng)風(fēng)向與公路路線垂直時(shí),則公路的風(fēng)吹雪雪害的危害就很大;而在橫斷面上地形的突變往往會(huì)引起氣流的附面層分離,會(huì)產(chǎn)生旋渦減速區(qū),造成較嚴(yán)重的積雪,所以在設(shè)計(jì)與建設(shè)公路時(shí)要充分考慮到當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件。由于風(fēng)向與路線走向越是接近平行就越不容易形成雪害,所以要盡量使風(fēng)向與路線的夾角變大來降低雪害的危害。2.3飽和狀態(tài)所形成的耗氣由于風(fēng)速會(huì)影響風(fēng)吹雪形成,若風(fēng)吹雪的流速增加,那么原來的飽和狀態(tài)將變?yōu)椴伙柡蜖顟B(tài),所以就不會(huì)形成積雪。基于這個(gè)事實(shí),可以通過采取增大路面風(fēng)速的措施,比如利用導(dǎo)風(fēng)板進(jìn)行下導(dǎo)風(fēng),或者可以通過道路的橫斷面設(shè)計(jì)來提高路面風(fēng)速。2.4合理控制纖網(wǎng)區(qū)域的雪粒位置,避免公路雪由于橫斷面的影響,當(dāng)風(fēng)吹雪流經(jīng)公路上空時(shí)會(huì)形成一定形態(tài)的流場,在特定的區(qū)域形成一定強(qiáng)度的渦漩減速區(qū)。渦漩減速區(qū)內(nèi)部由于壓力小、能量損失,雪粒子在此大量沉降形成積雪,因此,避免渦漩減速區(qū)的出現(xiàn)或者控制其位置可以減少公路積雪?；诟淖兞鲌鲂螒B(tài)的防治措施有針對路塹修建敞開式路基、針對路堤修建流線型路基,以及增大邊坡坡腳與道路的距離避免積雪發(fā)生在路面上等。2.5風(fēng)吹雪的公路養(yǎng)護(hù)由于風(fēng)吹雪的飽和輸雪量與其流速成正比,因此在公路設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)盡量確保風(fēng)吹雪在通過公路時(shí)不遇到障礙、不引起速度的較大降低。這種對于風(fēng)吹雪來說的無障礙,不僅要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)方面上,而且在公路的施工與日常養(yǎng)護(hù)時(shí)也要注意公路周邊地形、地貌的整治以及利用。雖然路基邊坡上的