袁丁，李杰，李金標(biāo)，劉文德

（四川省交通勘察設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610017）

1 引言

近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國的高速公路網(wǎng)也向山嶺重丘地區(qū)快速延伸。在前期公路選線過程中，往往將地形地質(zhì)條件、氣象水文、城鎮(zhèn)規(guī)劃、環(huán)境敏感點、工程規(guī)模、投資金額等作為主要控制因素。惡劣的氣候是高速公路運營安全的重要因素[1-3]，工程師們通常對宏觀氣象條件較為關(guān)注，但是在復(fù)雜地形條件下，不同公路路段的氣象條件差異較大[4-6]。由于對微地形和微氣候特性的認(rèn)識不足，高速公路在通車運營過程中可能會遭遇微氣候條件帶來的危害。本文通過探討高速公路走廊帶內(nèi)的微地形微氣候特性，從氣象學(xué)角度為高速公路的選線提供一定的參考。

2 路線走廊帶氣候及地貌

某高速公路位于四川省廣元市北部山區(qū)，路線起于萬家鄉(xiāng)以北，止于周家河，推薦方案路線全長約70km。項目區(qū)地處秦嶺山脈南麓，地面海拔高程550m～1950m，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年均氣溫12℃～15℃，年極端最高氣溫38℃～39℃，極端最低氣溫-9.1℃～-8.2℃，無霜期192 天～250 天，年均降雨量1300mm，年均日照212 天[7]。在這樣的氣象環(huán)境下，項目區(qū)路面一般不容易結(jié)冰，但在微地形形成的微氣候作用下，局部區(qū)域在冬季則有結(jié)冰的現(xiàn)象。

路線走廊帶內(nèi)研究布設(shè)了從曾家山東側(cè)邊緣穿越的高線位和從鹽井河峽谷穿越的低線位，如圖1 所示。高線位因地形起伏大，橋隧比較高，工程規(guī)模較大；低線位因地形起伏相對較小，橋隧比較低，工程規(guī)模較小。因此，僅從工程規(guī)模的角度比選，低線位更好，但路線方案的確定往往需要進(jìn)行多因素綜合比選。本文主要從氣象水文角度來分析高、低兩個線位方案的優(yōu)缺點。

圖1 路線走廊高、低線位沿線地形示意圖

3 高、低線位微地形微氣候分析

微地形是相對于大區(qū)域地形而言，微氣候也是相對于大區(qū)域氣候而言，都是相對概念。比如某一區(qū)域總體上屬于寬緩溝谷地形，但該區(qū)域內(nèi)某局部區(qū)域因為山體陡峻，河道狹窄，形成典型的峽谷地形，該局部區(qū)域相對于整個大區(qū)域就屬于微地形。

由于山區(qū)地形條件的復(fù)雜性，小范圍的微地形可能會在同一區(qū)域內(nèi)造就不同的微氣候，而微氣候?qū)Ω咚俟仿访娑窘Y(jié)冰的影響顯著，在規(guī)劃選線階段開展微地形辨識的工作是必要的[8]。

微地形的種類是多種多樣的，從高速公路路面冬季結(jié)冰的角度分析，本文研究中主要涉及的微地形、微氣候分類見表1。

本文中的高線位主要布設(shè)在曾家山東側(cè)山腰寬緩處，地形相對開闊，風(fēng)力以自然風(fēng)為主，且高速公路受日照充分；低線位萬家至國華段主要從鹽井河峽谷谷底附近穿越，典型地形地貌如圖2、圖3所示。沿線地形屬于表1地貌分類的第5種類型-峽谷風(fēng)道型，由于公路所在的鹽井河溝谷兩岸山體高聳，巖壁陡峭，沿河道溝谷形成了一條狹窄的通道，在狹管效應(yīng)作用下，沿線風(fēng)力較大，同時，因地形狹窄，高速公路受日照時間較短，冬季低溫天氣下，路面上的積水極易冷凝成冰。

圖2 鹽井河峽谷萬家至國華段地貌

圖3 萬家至國華段高、低線位示意圖

表1 微地形、微氣候分類一覽表

4 高、低線位水文地質(zhì)條件分析

路線沿著深切河谷布設(shè)，河谷坡度大，巖溶地下水水力梯度較大，地下水以較快的管道流為主[9]。路線走廊帶西側(cè)的曾家山出露了大量的碳酸鹽巖，巖溶發(fā)育，高、低線位雖然都從平面上繞避了大部分巖溶強烈發(fā)育區(qū)（圖4），但高、低線位在空間立面上所處的水文地質(zhì)情況有的不同。區(qū)域內(nèi)的巖溶侵蝕基準(zhǔn)面位于鹽井河河谷附近，區(qū)域內(nèi)的巖溶地下水通道自上而下以垂向發(fā)育為主，接近鹽井河河谷附近，巖溶地下水通道以水平向為主，如圖5所示。高線位處于曾家山山腰相對寬緩地帶，路線穿越垂直滲流巖溶帶或位于其上方，沿線無明顯的巖溶通道出露，地下水不發(fā)育，高速公路路面相對干燥；而低線位處于鹽井河河谷附近，靠近巖溶侵蝕基準(zhǔn)面，路線穿越水平潛流巖溶帶或從巖溶水出露點附近通過，地下水發(fā)育，加之河谷附近空氣含水量相對較高，導(dǎo)致高速公路路面相對潮濕。

圖4 高、低線位水文地質(zhì)條件平面圖

圖5 高、低線位水文地質(zhì)條件橫斷面示意圖

5 高、低線位暗冰發(fā)育程度分析

高速公路路面冬季結(jié)冰主要出現(xiàn)在明線路段，尤以橋面結(jié)冰居多。影響結(jié)冰的因素主要是溫度和濕度，高線位由于風(fēng)速較小，受日照時間較長，其沿線環(huán)境溫度較高，空氣相對干燥，所以路面在冬季不易結(jié)冰，車輛營運安全性較好。低線位萬家至國華段路線長約30km，其中明線長約20km，受峽谷風(fēng)道影響，沿線環(huán)境溫度較低，同時，特殊的水文地質(zhì)條件導(dǎo)致該路段公路路面潮濕，容易在冬季結(jié)冰，威脅車輛營運安全。萬家鄉(xiāng)西南側(cè)鹽井河河谷旁的省道303 線建設(shè)及運營中，地下水從邊坡巖石裂縫中流出，冬季結(jié)冰形成涎流冰[10]，如圖6 所示，這一現(xiàn)象驗證了該高速公路低線位萬家至國華段路面冬季易結(jié)暗冰的結(jié)論。

圖6 鹽井河旁省道303線橋墩內(nèi)側(cè)發(fā)育涎流冰

6 結(jié)語

①在復(fù)雜地形條件下，高速公路不同路段可能因微地形影響微氣候。

②溫度和濕度是影響路面結(jié)冰的重要因素，風(fēng)速越大，受日照時間越短，環(huán)境溫度就可能越低；地下水越發(fā)育、路線越靠近河流，公路路面就可能越潮濕。在二者共同作用下，公路路面冬季易結(jié)暗冰，威脅車輛營運安全。

③公路路線選擇應(yīng)重視微地形、微地貌的分析，從而為高速公路選線提供參考。