吳佳婕

摘 要 城市高架道路建設(shè)發(fā)展迅速，對(duì)城市交通運(yùn)行起著重要的作用。在我國地區(qū)，冬季的降雪、積雪、結(jié)冰對(duì)道路交通系統(tǒng)的正常運(yùn)行影響很大。本文對(duì)雨雪天氣下城市高架道路結(jié)冰的影響為切入點(diǎn)，由點(diǎn)到線到面的建立模型，研究主要影響因子。參考國內(nèi)外學(xué)者的理論與實(shí)際情況相結(jié)合，達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的目的。

關(guān)鍵詞 道路結(jié)冰;影響因子;雨雪

1研究的目的及意義

1.1 研究目的

根據(jù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展加快，人們出行方式越來越多樣化豐富化，交通關(guān)系城市發(fā)展命脈，道路安全是基礎(chǔ);但是氣象災(zāi)害的種類繁多，在雨雪天氣下道路結(jié)冰災(zāi)害事件發(fā)生頻率也高，給交通運(yùn)輸、人民生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成一定的影響。如2008年春節(jié)前夕，我國南方遭遇了50年不遇的冰凍災(zāi)害，此災(zāi)害持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，影響范圍廣，造成多條高架道路、機(jī)場(chǎng)等道路結(jié)冰先后封閉，交通事故大量增加;2014年2月寧波城區(qū)和山區(qū)出現(xiàn)了不同程度的積雪，多出高架積冰嚴(yán)重。因此，對(duì)道路結(jié)冰災(zāi)害原因以及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)措施的研究是十分必要的。因此調(diào)查與研究雨雪天氣造成的道路結(jié)冰對(duì)城市高架路面的影響，深入發(fā)展提高交通氣象服務(wù)不僅是滿足人民群眾日常生活的需要，而且對(duì)于確保交通安全與道路順暢，以及保障城市快速發(fā)展等都具有重要的意義。

1.2 研究意義

分析雨雪天氣對(duì)交通運(yùn)行的影響，可為高架道路的運(yùn)行提供理論基礎(chǔ)，將雨雪天氣給道路結(jié)冰的影響因素進(jìn)行分析和理論研究，從而為道路交通應(yīng)急系統(tǒng)、突發(fā)事件又到方案提供依據(jù)和指導(dǎo)。交通運(yùn)行頻繁，不良天氣嚴(yán)重阻礙了車輛通行，為城市道路運(yùn)行管理帶來了嚴(yán)重后果，雨雪等不利天氣對(duì)交通運(yùn)行影響的相關(guān)研究顯得尤為重要，深入研究雨雪天氣對(duì)高架路面結(jié)冰影響因素，提出改善相應(yīng)管理措施和保障城市道路交通高效有序運(yùn)行，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

針對(duì)不同城市不同類型的雨雪天氣的影響程度有利于完善城市道路運(yùn)行監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)功能，更加保障雨雪天氣下良好的交通安全和服務(wù)水平。雨雪天氣下預(yù)測(cè)、應(yīng)急措施和管理措施等一系列問題都有待深入和研究[1]。掌握雨雪天氣下高架道路運(yùn)行的特性有助于決策者做出更符合實(shí)際情況的專業(yè)判斷和管理對(duì)策，提高交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率，爭(zhēng)取最大程度的降低雨雪天氣帶來的不良影響。

2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

高架道路路面積雪結(jié)冰的處理問題，各國道路交通部門一直非常重視，而且做了大量的研究工作，但對(duì)于道路結(jié)冰影響因子處理的研究和探究道路結(jié)冰的預(yù)報(bào)規(guī)律還不多見，主要是因?yàn)楦鞯氐臍夂虿煌?，結(jié)冰程度也不同。國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)雨雪天氣對(duì)交通的影響以及預(yù)防處理措施的一些方法被廣泛應(yīng)用，其中還有不足的地方還在不斷地研究和試驗(yàn)中。

Kristopher J Sanders，Brian L Barjenbruch在《凍雨期間冰液比的分析和冰累積模型的建立》中充分利用了利用MICAPS實(shí)時(shí)探空資料，實(shí)現(xiàn)了大氣逆溫水平分布的自動(dòng)診斷分析，通過對(duì)大氣逆溫水平分布與凍雨落區(qū)關(guān)系的研究，根據(jù)基本概念模型研制出了凍雨落區(qū)的自動(dòng)診斷分析方法。在對(duì)2018年初我國南方冰凍天氣的檢驗(yàn)中表現(xiàn)出較強(qiáng)的診斷分析能力，有較好的業(yè)務(wù)應(yīng)用前景。

3主要研究?jī)?nèi)容和研究方法

3.1 研究?jī)?nèi)容

公路交通氣象要素監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)研究低能見度以及道路結(jié)冰是影響我國交通運(yùn)輸安全的主要?dú)庀鬄?zāi)害，針對(duì)公路的能見度、路面溫度等的監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)研究是目前我國公路交通氣象研究領(lǐng)域的一個(gè)重要方向[2]。利用統(tǒng)計(jì)分析模型根據(jù)實(shí)測(cè)資料以及氣溫、相對(duì)濕度等氣象因子與路面溫度的關(guān)系，建立了多元回歸統(tǒng)計(jì)模型來預(yù)報(bào)路面溫度，并在其他地區(qū)相應(yīng)的取得了較好的預(yù)報(bào)效果。這樣才能更好地開展公路交通氣象的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警和服務(wù)工作，提升公路交通氣象的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、專業(yè)模式、預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)支撐水平是實(shí)現(xiàn)公路交通運(yùn)輸安全、暢通和高效的重要保障。

通過此次研究，希望可以更好地了解雨雪天氣對(duì)道路路面的影響。準(zhǔn)確的低溫雨雪冰凍天氣預(yù)報(bào)能采取有效的防御措施，及時(shí)做好暴風(fēng)雪、強(qiáng)降溫天氣過程的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)、預(yù)警工作;對(duì)冷空氣活動(dòng)規(guī)律有深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)可能發(fā)生的災(zāi)害性天氣過程，政府部門能夠及時(shí)向各級(jí)人民政府、有關(guān)部門通報(bào)預(yù)測(cè)預(yù)警信息，并充分利用各種新聞媒體，充分發(fā)揮公眾廣播、手機(jī)短信等作用，及時(shí)向社會(huì)廣泛公布災(zāi)害預(yù)警信息。

3.2 研究方法

以最低氣溫、地面最低溫度、平均相對(duì)濕度、平均風(fēng)速等4個(gè)影響因子作為輸入變量，并得到了相應(yīng)的回歸方程，結(jié)冰預(yù)測(cè)結(jié)果良好，但模型中沒有考慮日常能量輻射收支條件對(duì)結(jié)冰發(fā)生的影響[2]。所以本文在以上4個(gè)影響因子的基礎(chǔ)上，加入考慮了地面溫度與氣溫的差值這項(xiàng)因子來代表當(dāng)日的能量收支情況（利用二者的日平均值進(jìn)行計(jì)算），并以當(dāng)日結(jié)冰現(xiàn)象的有無（不發(fā)生為0、發(fā)生為1），考慮到自由度數(shù)目df5，結(jié)合卡方檢驗(yàn)臨界值表查出對(duì)應(yīng)的卡方臨界值為11.070。結(jié)果顯示，模型計(jì)算的步驟、模塊、模型的檢驗(yàn)的卡方值都為1956.912，遠(yuǎn)大于卡方臨界值;說明此模型的構(gòu)建過程是科學(xué)的，具有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的。

注：B為預(yù)測(cè)模型的回歸系數(shù);S.E為標(biāo)準(zhǔn)差;df為自由度;wals作為一個(gè)統(tǒng)計(jì)量，用于檢驗(yàn)自變量對(duì)因變量是否有影響，該值越大，對(duì)應(yīng)的顯著性概率Sig越小，表示影響越顯著;Exp（B）為優(yōu)勢(shì)比。

根據(jù)引起道路結(jié)冰的氣象因子進(jìn)行分析，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)中常用的相關(guān)性分析等方法，分析降水、氣溫、地溫等氣象要素與道路結(jié)冰之間的關(guān)系，探究道路結(jié)冰的預(yù)報(bào)規(guī)律，提出適用于本地的定量化的道路結(jié)冰指數(shù)分級(jí)預(yù)報(bào)方法，為提高冬季災(zāi)害性天氣的其他各個(gè)地區(qū)的預(yù)報(bào)水平提供參考[3]。除此之外，也可利用GIS技術(shù)與CALMET模式對(duì)道路結(jié)冰評(píng)估研究，提高道路結(jié)冰災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估準(zhǔn)確度，劃分風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并對(duì)道路結(jié)冰災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行可視化分析，以理論基礎(chǔ)與預(yù)報(bào)系統(tǒng)相結(jié)合充分減輕了災(zāi)害帶來的損失。

4道路結(jié)冰的防治措施

4.1 及時(shí)清除積雪防止高架道路路面結(jié)冰

路面積雪如不及時(shí)清除會(huì)隨氣溫的變化形成結(jié)冰，最直接、最簡(jiǎn)單也是最有效防止結(jié)冰的方法就是及時(shí)清除積雪[4]。采用化學(xué)方法、人工清除法、機(jī)械清除法來清除冰雪仍然是目前推薦使用的方法，雖然存在許多缺點(diǎn)，但操作簡(jiǎn)便效 果最好。

4.2 做好橋面防水涂層

無論橋面板頂混凝土整澆層施工質(zhì)量如何好，在汽車動(dòng)荷載作用下，均不能完全保證不開裂，所以橋面板頂混凝土整澆層上面必須設(shè)置防水層。防水層不但自身要起到防水作用，而且要求其與水泥混凝土和瀝青混凝土都有很好的親和性，附著力強(qiáng)，保證水泥混凝土整澆層和瀝青混凝土面層牢固結(jié)合。根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，應(yīng)選擇適合的橋面防水涂層材料，保證橋面雨雪水不會(huì)滲漏，避免進(jìn)入橋梁縫隙間結(jié)冰。

4.3 提高泄水孔與橋梁結(jié)構(gòu)的結(jié)合度

橋面泄水孔與落水管設(shè)置常見的問題主要表現(xiàn)在下面幾方面：泄水孔小，不能及時(shí)將水泄走;泄水孔標(biāo)高高于周圍標(biāo)高，造成橋面積水;安裝泄水管時(shí)，泄水孔周邊混凝土振搗不密實(shí)，雪水沿著泄水孔周邊不密實(shí)部位滲漏。高架道路泄水孔與立管以及橋梁結(jié)構(gòu)連接處結(jié)合不緊密會(huì)漏水，冬季結(jié)冰后會(huì)形成冰柱，對(duì)橋下交通影響很大[5]。提高泄水孔與橋梁結(jié)構(gòu)的密封效果，使融雪水不會(huì)滲出是較好地防止泄水孔結(jié)冰的方法。

5結(jié)束語

我國大部分地區(qū)屬于冰雪地區(qū)，經(jīng)常有因道路、橋梁積雪冰凍、冰塊墜落而引發(fā)交通事故和安全事故。保證冰雪季節(jié)橋面及路面的安全，應(yīng)成為廣大道路工作者需要研究和解決的重要問題，尋求科學(xué)的除冰雪方法對(duì)道路交通的發(fā)展也具有現(xiàn)實(shí)和社會(huì)意義。每個(gè)城市應(yīng)依據(jù)不同的氣候特征不斷開發(fā)研究，力求研究出更好的預(yù)防和解決高架道路結(jié)冰的辦法。學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)和好的管理經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際情況將其應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中也是解決高架道路結(jié)冰問題的有益途徑。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐雨晴，何吉成.氣候變化對(duì)公路交通的影響研究進(jìn)展[J].氣象與減災(zāi)研究，2016，39（1）：1-8.

[2] 李蘭，陳正洪，劉敏，等.2008年低溫雨雪冰凍對(duì)武漢城市公共交通的影響評(píng)估[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2011，20（11）：1400-1404.

[3] 董維楊，王建軍. 國外道橋路面冬季防結(jié)冰鋪筑材料淺析[C].江蘇省公路學(xué)會(huì)優(yōu)秀論文集（2006-2008）.南京：江蘇省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)部，2009：721-728.

[4] 陳正洪.社會(huì)對(duì)極端冰雪災(zāi)害響應(yīng)程度的定量評(píng)估研究[J].華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2010（3）：119-122.

[5] Sanders K J，Barjenbruch B L. Analysis of Ice-to-Liquid Ratios during Freezing Rain and the Development of an Ice Accumulation Model[J]. Weather and Forecasting，2016，31（4）：1041-1060.