關(guān)于雨雪天氣對城市高架路面結(jié)冰影響的分析

吳佳婕

摘 要 城市高架道路建設(shè)發(fā)展迅速，對城市交通運行起著重要的作用。在我國地區(qū)，冬季的降雪、積雪、結(jié)冰對道路交通系統(tǒng)的正常運行影響很大。本文對雨雪天氣下城市高架道路結(jié)冰的影響為切入點，由點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，給交通運輸、人民生活和經(jīng)濟發(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)時間長，影響范圍廣，造成多條高架道路、機場等道路結(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，對道路結(jié)冰災(zāi)害原因以及預(yù)測預(yù)報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

分析雨雪天氣對交通運行的影響，可為高架道路的運行提供理論基礎(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)。交通運行頻繁，不良天氣嚴(yán)重阻礙了車輛通行，為城市道路運行管理帶來了嚴(yán)重后果，雨雪等不利天氣對交通運行影響的相關(guān)研究顯得尤為重要，深入研究雨雪天氣對高架路面結(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行，具有重要的現(xiàn)實意義和工程應(yīng)用價值。

針對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行監(jiān)測預(yù)測功能，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、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行的特性有助于決策者做出更符合實際情況的專業(yè)判斷和管理對策，提高交通系統(tǒng)的運行效率，爭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)報規(guī)律還不多見，主要是因為各地的氣候不同，結(jié)冰程度也不同。國內(nèi)外學(xué)者針對雨雪天氣對交通的影響以及預(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實時探空資料，實現(xiàn)了大氣逆溫水平分布的自動診斷分析，通過對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)的自動診斷分析方法。在對2018年初我國南方冰凍天氣的檢驗中表現(xiàn)出較強的診斷分析能力，有較好的業(yè)務(wù)應(yīng)用前景。

3主要研究內(nèi)容和研究方法

3.1 研究內(nèi)容

公路交通氣象要素監(jiān)測與預(yù)報研究低能見度以及道路結(jié)冰是影響我國交通運輸安全的主要氣象災(zāi)害，針對公路的能見度、路面溫度等的監(jiān)測與預(yù)報研究是目前我國公路交通氣象研究領(lǐng)域的一個重要方向[2]。利用統(tǒng)計分析模型根據(jù)實測資料以及氣溫、相對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)計模型來預(yù)報路面溫度，并在其他地區(qū)相應(yīng)的取得了較好的預(yù)報效果。這樣才能更好地開展公路交通氣象的監(jiān)測預(yù)報預(yù)警和服務(wù)工作，提升公路交通氣象的實時監(jiān)測、專業(yè)模式、預(yù)報預(yù)警業(yè)務(wù)支撐水平是實現(xiàn)公路交通運輸安全、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道路路面的影響。準(zhǔn)確的低溫雨雪冰凍天氣預(yù)報能采取有效的防御措施，及時做好暴風(fēng)雪、強降溫天氣過程的監(jiān)測、預(yù)報、預(yù)警工作;對冷空氣活動規(guī)律有深刻的認(rèn)識，對可能發(fā)生的災(zāi)害性天氣過程，政府部門能夠及時向各級人民政府、有關(guān)部門通報預(yù)測預(yù)警信息，并充分利用各種新聞媒體，充分發(fā)揮公眾廣播、手機短信等作用，及時向社會廣泛公布災(zāi)害預(yù)警信息。

3.2 研究方法

以最低氣溫、地面最低溫度、平均相對濕度、平均風(fēng)速等4個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)測結(jié)果良好，但模型中沒有考慮日常能量輻射收支條件對結(jié)冰發(fā)生的影響[2]。所以本文在以上4個影響因子的基礎(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)合卡方檢驗臨界值表查出對應(yīng)的卡方臨界值為11.070。結(jié)果顯示，模型計算的步驟、模塊、模型的檢驗的卡方值都為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)計學(xué)意義的。

注：B為預(yù)測模型的回歸系數(shù);S.E為標(biāo)準(zhǔn)差;df為自由度;wals作為一個統(tǒng)計量，用于檢驗自變量對因變量是否有影響，該值越大，對應(yīng)的顯著性概率Sig越小，表示影響越顯著;Exp（B）為優(yōu)勢比。

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)分級預(yù)報方法，為提高冬季災(zāi)害性天氣的其他各個地區(qū)的預(yù)報水平提供參考[3]。除此之外，也可利用GIS技術(shù)與CALMET模式對道路結(jié)冰評估研究，提高道路結(jié)冰災(zāi)害風(fēng)險評估準(zhǔn)確度，劃分風(fēng)險等級并對道路結(jié)冰災(zāi)害風(fēng)險區(qū)進(jìn)行可視化分析，以理論基礎(chǔ)與預(yù)報系統(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 及時清除積雪防止高架道路路面結(jié)冰

路面積雪如不及時清除會隨氣溫的變化形成結(jié)冰，最直接、最簡單也是最有效防止結(jié)冰的方法就是及時清除積雪[4]。采用化學(xué)方法、人工清除法、機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，但操作簡便效 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，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，泄水孔周邊混凝土振搗不密實，雪水沿著泄水孔周邊不密實部位滲漏。高架道路泄水孔與立管以及橋梁結(jié)構(gòu)連接處結(jié)合不緊密會漏水，冬季結(jié)冰后會形成冰柱，對橋下交通影響很大[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)的除冰雪方法對道路交通的發(fā)展也具有現(xiàn)實和社會意義。每個城市應(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，根據(jù)實際情況將其應(yīng)用于實踐當(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.

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[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)會優(yōu)秀論文集（2006-2008）.南京：江蘇省科學(xué)技術(shù)協(xié)會學(xué)會學(xué)術(shù)部，2009：721-728.

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[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.