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公路风吹雪雪害防治技术研究_张贵平

GONGLUJIAOTONGKEJIYINGYONGJISHUBAN

1项目研究背景

我国有风吹雪雪害的区域占国土面积的55.2%,主

要分布在东北、华北、西北和西南地区。风吹雪雪害一直是困扰西部地区公路建设、车辆通行的一个难题。为此公路管理和养护部门不断完善防雪设施,每年都要耗费大量人力、物力、财力除雪保畅,降低交通事故发生的概率,但从根本上无法有效防治公路风吹雪的危害,远远不能满足社会经济发展的需求。粗略估计我国由风吹雪雪害造成的损失每年高达几十亿元。

多年来,有风吹雪雪害的国家都在进行不同程度的防治技术研究,并取得了一定的成果,在一定范围和一定程度上都可有效防治公路风吹雪雪害,但目前这些防治技术措施研究的不够透彻或缺乏系统性,对防雪设施适用性也缺乏合理的分析,在我国不能够充分发挥作用,难以做到因地制宜、因害设防。

为了减轻公路风吹雪雪害带来的损失,交通部西部交通建设科技项目管理中心于2002年7月启动了科研项目“公路风吹雪雪害防治技术研究”,由内蒙古锡林郭勒盟交通科学研究所主持承担。

2项目研究概况

研究项目立项后,为了及时掌握国内外风吹雪

的研究现状、动态和发展趋势,进一步开阔研究思路,课题组首先充实研究力量,特聘学术界“风雪流”资深专家担任技术顾问;邀请高校、科研院所参加研究工作,充分发挥各单位的学科优势联合攻关,先后召开了由公路养护、公路设计、气象、林业等部门及大学、研究院所等不同部门参加的不同形式的多层次讨会进行技术交流。保证了研究工作少走弯路,顺利实施,以取得高质量研究成果。

课题组3年多来地面行程5万余公里,对东北、华北、西北地区风吹雪雪害路段的多条等级公路进行了认真、翔实普查。通过走访各相应养护部门及沿线居民、查询道班记录等方式,使用多点风速风向自动记录仪、集雪量器、风吹雪集雪测量仪等先进的仪器对影响公路雪害的主要因素进行了大范围详细的调查。为公路风吹雪雪害成因特别是雪害与线路走向、路基断面形式、地形地物、植被等关系的研究提供了充分依据。

通过建立了多个典型雪害研究样本点,进行了现场测定,获取野外实测数据9万余组。针对野外实测的局限性,课题组在野外测定的基础上,制定了风洞试验方案,进行了920组风洞模拟实验获得数据70万余个,为进一步研究公路雪害防治提供了有力的科学数据。

课题组通过大量的理论分析析总结,在路线走向与主风向夹角的合理范围、路基断面合理设计的指标、各类防雪设施的合理设置参数、适用性等方面取得了丰硕的成果,在实体示范工程中的应用,这些研究成果具有很强的理论与实用价值。对提高风吹雪雪害地区工程设计水平、解决实际工程问题的能力,降低减少公路雪害的发生和被动除雪造成的损失,具有积极的促进作用。

3项目取得的主要研究成果

(1)通过对雪的物理性质、风雪流运动规律、雪

的密度与起动风速的关系等基础问题的研究,完善了风吹雪的基础理论,提高了风吹雪雪害研究的理论水平,而且对流体力学、空气动力学、雪生态学、植物生态学、灾害防治学等相关学科的发展也有重要的意义。

(2)提出了风吹雪雪害防治要以“标本兼治,以本为主”为原则,树立尊重自然,充分利用自然,使公路建设与自然相协调的新防雪理念。

公路风吹雪雪害防治技术研究

张贵平

(内蒙古锡林郭勒盟交通科学研究所,内蒙古

锡林浩特

026000)

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(3)提出了风吹雪雪害地区合理选线的原则,确定了避免风吹雪雪害的公路路线走向与主风向的合理交角;路基断面形式合理设计的高度、边坡、横断面形式等控制指标。

(4)提出了风吹雪雪害防治设施的设置要以“阻输结合、以输为主”为原则,辨证地运用了风雪流运动的基本规律,解决了阻与输的矛盾,达到了利用自然之力化解自然之灾的目的,提高了防雪设施的作用能力和雪害防治的等级,降低了雪害防治难度。

(5)首次提出浅槽风力加速堤防雪措施及其设置参数,并建立了判定其设计是否合理的数学模型。

(6)在挡雪墙具有阻雪功能的基础上,提出了挡雪墙具有输雪、导雪的功能,完善了其作用机理。首次建设了翼式、透风式挡雪墙。确定了各式挡雪墙的高度、孔隙度、距路距离等参数。

(7)首次提出了适合草原牧区特点的挂草网围栏、育草蓄雪等简便可行、经济有效的新防雪设施。确定了合理设置挂草网围栏的高度、孔隙度、结构、距路距离等参数,建立了育草蓄雪技术的植被高度、盖度与启动风速、蓄雪量的数学模型。

(8)首次完成了内蒙古自治区、黑龙江省、新疆农垦区主要研究区域的风吹雪雪害区划,并提出了不同风吹雪雪害地区公路风吹雪雪害防治的原则及对策。

(9)建设完成了翼式挡雪墙、透风式挡雪墙、单层挡雪墙等3处工程防治措施,挡雪墙与防雪林组合、防雪栅栏与防雪林组合等2处综合防治措施,以及1处防雪林生物防治措施,共3项实体示范工程,为公路雪害防治树立了成功的样板。保证了科研成果的实用性和可行性。

(10)自行研发了测定风吹雪雪害的专用新仪器集雪量器、风吹雪集雪测量仪、自然降雪记录仪、风吹雪近地表风速模拟仪,其中集雪量器已申请专利(专利号:ZL03218567.7)。这些仪器为后续研究创造了条件。

(11)《风吹雪雪害地区公路设计须知》和《风

吹雪雪害防治技术指南》的编写完成,为公路设计、管理、养护单位提供了理论技术依据,必将大大提高我国公路雪害防治的技术水平。

4项目推广应用前景

“风吹雪雪害地区合理选线及路基断面合理设计”——

—可广泛用于风吹雪雪害地区的公路勘测设计中,能够指导在不同地形、地貌等自然环境下,进行避免风吹雪雪害的选线及路基断面的设计工作,真正做到治标先治本,防患于未然。“工程防治公路风吹雪雪害措施”——

—系统完善的浅槽风力加速堤、挡雪墙(翼式、透风式挡雪墙)、防雪栅栏、挂草网围栏等工程防治措施,可在风吹雪雪害轻、中、重度区依据《公路风吹雪雪害综合防治技术指南》选择使用,能够真正做到因地制宜,因害设防。“生物防治公路风吹雪雪害措施”——

—育草蓄雪、防雪林等生物防治措施可广泛用于风吹雪雪害地区的公路建设中,特别是育草蓄雪防治措施在草原牧区尤为实用,通过围封及封育改良措施,可大大恢复路域植被,发挥其防雪功能。生物防治措施不仅可有效防治公路雪害,配以观赏性植物还可形成多功能景观格局,可极大提高司乘人员的视觉舒适度。“综合防治公路风吹雪雪害措施”——

—工程、生物防治措施相结合的综合防治措施,各种防治措施发挥协同作用,可因地制宜的应用于风吹雪雪害地区的各级公路。

5结语

随着我国基础设施力度逐年加大,西北部地区公路建设不可避免的遇到风吹雪雪害的问题,但公路风吹雪雪害防治技术的推广应用,将为公路建设选择合理线形、路基断面形式提供技术依据,为公路风吹雪雪害防治设施的设置提供技术指南,以指导公路建设、养护工作,做到防患于未然,减少公路雪害的发生和被动除雪造成的损失,保障公路的畅通。

张贵平简介

张贵平(1965-)内蒙古锡林郭勒盟交通科学研究所所长。长期从事公路勘察设计及建设与公路病害的研究。2003年参加了交通部西部交通建设科技项目《沙漠地区公路防风固沙及边坡防护技术研究》;2004年获得内蒙古自治区科技进步一等奖,获得内蒙古自治区全区职工投身西部大开发重大创新成果奖,个人获得经济技术创新工程活动奖章;2005年获得内蒙古自治区测绘协会、内蒙古自治区测绘学会优秀测绘成果铜奖。

科技成果推广

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