公路風(fēng)吹雪雪害綜合防治措施

邢瑞民

(錫林郭勒盟乾圖交通設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 錫林浩特 026000)

1 公路風(fēng)吹雪雪害概述

由于受惡劣的自然環(huán)境及多種自然災(zāi)害的影響，嚴(yán)重制約了公路運(yùn)輸功能的發(fā)揮，其中風(fēng)吹雪雪害就是公路上經(jīng)常發(fā)生的災(zāi)害之一。如何解決我國(guó)公路風(fēng)吹雪雪害地區(qū)公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)中的雪害的預(yù)防、治理難題，提高公路風(fēng)吹雪雪害地區(qū)公路建設(shè)水平和質(zhì)量，是擺在公路設(shè)計(jì)、建設(shè)、養(yǎng)護(hù)運(yùn)營(yíng)人員面前的一個(gè)難題。近年來(lái)，相關(guān)專業(yè)人士通過(guò)對(duì)公路風(fēng)吹雪雪害地區(qū)的研究及應(yīng)用，提出了各類防治措施，對(duì)我國(guó)雪害地區(qū)公路的總體規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)管理等方面，將起到重要的指導(dǎo)作用。

2 公路風(fēng)吹雪雪害綜合防治

公路雪害綜合防雪措施是指兩種或兩種以上防雪措施的組合，適用于公路風(fēng)吹雪重度區(qū)或雪源豐富、風(fēng)吹雪雪害嚴(yán)重的局部路段。主要有：擋雪墻間的組合、防雪林間的組合、防雪林與擋雪墻組合、淺槽風(fēng)力加速堤與防雪林組合、淺槽風(fēng)力加速堤與防雪柵欄組合、育草蓄雪與掛草網(wǎng)圍欄組合等。

2.1 擋雪墻組合

2.1.1 積雪效果比較

2.1.1.1 單層與雙層擋雪墻的積雪效果比較。 在風(fēng)洞中對(duì)雙層擋雪墻與單層擋雪墻的積雪量進(jìn)行了模擬試驗(yàn)。對(duì)比組合選用1.5m和2.0m高的雙層擋雪墻與同等高度的單層擋雪墻對(duì)比，試驗(yàn)過(guò)程中還變換了風(fēng)雪流吹刮的方向，以觀測(cè)主風(fēng)向與擋雪墻夾角變化對(duì)積雪量的影響。由相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果可知，雙層擋雪墻的積雪量也與墻高呈正相關(guān)關(guān)系，即2.0m高雙層擋雪墻的積雪量>1.5m高雙層擋雪墻的積雪量。隨著風(fēng)雪流運(yùn)動(dòng)方向與擋雪墻夾角的增大，各種類型的擋雪墻積雪量都呈增加趨勢(shì)。不論風(fēng)雪流與墻的夾角如何變化，雙層擋雪墻積雪量都比單層擋雪墻的積雪量大，且前者的平均積雪量是后者平均積雪量的3.7倍。

2.1.1.2 擋雪墻背風(fēng)側(cè)積雪效果比較。 風(fēng)洞模擬試驗(yàn)結(jié)果顯示：擋雪墻背風(fēng)側(cè)積雪范圍(雪舌長(zhǎng)度)與吹刮的時(shí)間有關(guān)，吹刮時(shí)間越短，雪舌越短，吹刮時(shí)間越長(zhǎng)，雪舌越長(zhǎng)。試驗(yàn)中如果吹刮時(shí)間為3min，雪舌長(zhǎng)度相當(dāng)于7倍墻高；如果吹刮時(shí)間達(dá)到6min，雪舌長(zhǎng)度超過(guò)10倍墻高。吹刮時(shí)間實(shí)際上反映了自然界大風(fēng)的持續(xù)時(shí)間以及雪源的供給情況。在內(nèi)蒙古草原上，降雪量的影響比風(fēng)速的影響更大。如果沒(méi)有降雪或者只有少量降雪，擋雪墻背后的積雪范圍不可能很大。風(fēng)洞試驗(yàn)證明，在風(fēng)雪流雪源不充足時(shí)，雙層擋雪墻第二道擋雪墻背風(fēng)側(cè)的積雪范圍要小于單層擋雪墻背風(fēng)側(cè)的積雪范圍。但是在風(fēng)雪流雪源充足的情況下，不論單層還是雙層擋雪墻，背風(fēng)側(cè)積雪范圍都隨著擋雪墻高度的增加而增大。不透風(fēng)式單層擋雪墻背風(fēng)側(cè)最大積雪范圍為10H(H為擋雪墻墻高)，透風(fēng)式單層擋雪墻背風(fēng)側(cè)最大積雪范圍為14H。雙層不透風(fēng)式擋雪墻第二道墻背風(fēng)側(cè)積雪范圍為9H，透風(fēng)式擋雪墻第二道墻背風(fēng)側(cè)最大積雪范圍可達(dá)15H。就是說(shuō)，透風(fēng)式擋雪墻背風(fēng)側(cè)積雪范圍要大于不透風(fēng)式擋雪墻，而且，隨著孔隙度的增大，不論是雙層還是單層擋雪墻背風(fēng)側(cè)的積雪范圍都比不透風(fēng)式擋雪墻的積雪范圍大。

2.1.1.3 組合式擋雪墻的適用范圍與建設(shè)技術(shù)。 組合式擋雪墻的主要作用就是增加了積雪量。風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果證明，雙層擋雪墻的平均積雪量是單層擋雪墻平均積雪量的3.7倍。所以，在降雪量較大、上風(fēng)區(qū)雪源豐富，受地形限制擋雪墻僅能發(fā)揮阻雪作用時(shí)，可以考慮建設(shè)雙層擋雪墻。從調(diào)查資料看，如果地形條件允許，草原牧區(qū)一般不宜建設(shè)雙層擋雪墻，因?yàn)檫€有很多更好的辦法可以選擇，例如，可以選用輸雪的單層擋雪墻、可以采用掛草網(wǎng)圍欄與育草蓄雪組合的辦法防治雪害、可以建設(shè)防雪林等方法。

2.2 防雪林組合

由不同樹(shù)種組成的混交林，其積雪效果優(yōu)于單一樹(shù)種組成的純林，由灌木與喬木或灌木與灌木組成的混交林，其林內(nèi)積雪厚度要大于喬喬混交林(針闊或針針)的積雪厚度，前者的平均積雪厚度約為后者的1.2倍，根據(jù)最大積雪厚度計(jì)算的積雪量，前者約為后者的2.1倍。因此，防雪效果最佳的應(yīng)是喬灌混交林、灌灌混交林或灌木純林，其次是喬喬混交林，在喬喬混交林中，針闊混交林的防雪效果優(yōu)于闊葉混交林。

在防雪林建設(shè)時(shí)，從防雪效果及景觀建設(shè)的角度考慮，在當(dāng)?shù)貤l件許可的情況下，應(yīng)首先考慮喬灌混交林，其次是灌灌混交林或灌灌純林，以達(dá)到防風(fēng)阻雪的目的；只有在當(dāng)?shù)貤l件特別是水分條件好的情況下，才考慮建設(shè)針闊喬木混交林或闊闊喬木混交林。

2.3 防雪林與擋雪墻組合

當(dāng)擋雪墻位于林帶上風(fēng)區(qū)，風(fēng)雪流遇到擋雪墻的阻擋首先會(huì)在墻的前后堆積，然后才會(huì)在防雪林中堆積。而擋雪墻位于林帶下風(fēng)側(cè)，風(fēng)雪流遇到該組合時(shí)首先會(huì)在林地中堆積，這兩種組合有很大的積雪容量，可以阻截更多的積雪。

依據(jù)防雪林與擋雪墻組合的積雪數(shù)據(jù)分析表明，不論是土質(zhì)擋雪墻還是石質(zhì)擋雪墻，與林帶組合以后都可以增加積雪量，而且，擋雪墻與灌木林的組合比擋雪墻與喬木林的組合效果更好。林帶與擋雪墻組合以后，可以加大路面不積雪的保險(xiǎn)系數(shù)，提高了路域環(huán)境的美感度，能夠獲得更好的視覺(jué)效果。

在風(fēng)雪流強(qiáng)度大或風(fēng)雪災(zāi)害嚴(yán)重的地段，如果采用單一的防雪林或單一的擋雪墻難以奏效時(shí)，可考慮采用防雪林與擋雪墻的組合措施。在這種組合中，一定要明確哪種措施是主要措施，哪種是輔助措施。至于林帶和擋雪墻如何配置，可以根據(jù)地形、土壤和水分供給狀況的各種因素決定。如果將林帶布置在靠近公路一側(cè)，路域景色更優(yōu)美一些；如果將林帶布置在遠(yuǎn)離公路的上風(fēng)區(qū)，林帶下風(fēng)區(qū)再布置擋雪墻的話，一定要給擋雪墻留出足夠的空間，以免擋雪墻背風(fēng)面的雪舌延伸到公路上。

2.4 淺槽風(fēng)力加速堤與防雪林組合

對(duì)于同一規(guī)格的淺槽風(fēng)力加速堤，當(dāng)其與蓋度60%和80%的灌木防雪林組合時(shí)，林內(nèi)積雪厚度和積雪量隨著植被蓋度的提高而增加，林后至槽緣及背風(fēng)側(cè)路基坡腳處的積雪量和積雪范圍隨蓋度的增加而減少，兩種組合條件下，淺槽風(fēng)力加速堤內(nèi)淺槽中心處僅有極少量積雪，可忽略不計(jì)，淺槽的其他部位均無(wú)積雪。但是，淺槽的作用主要是輸雪，要求風(fēng)速越大越好，防雪林的作用是阻截風(fēng)雪流、削弱風(fēng)速，要求林帶越密越好。將淺槽風(fēng)力加速堤與防雪林搭配，顯然不是一種理想的組合模式。風(fēng)洞試驗(yàn)中雖然有林比無(wú)林時(shí)的吹雪效果好，但自然界的情況是復(fù)雜的，如果林帶與淺槽之間的距離太小，或者風(fēng)速?zèng)]有達(dá)到試驗(yàn)時(shí)的12m/s，加速堤的加速作用和輸雪作用就要受到林帶的抑制。故這種組合不值得推薦。

2.5 淺槽風(fēng)力加速堤與防雪柵欄組合

淺槽風(fēng)力加速堤與防雪柵欄組合的風(fēng)洞模擬試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)在淺槽風(fēng)力加速堤前設(shè)置透風(fēng)度20%、30%的防雪柵欄后，柵欄兩側(cè)都出現(xiàn)雪粒堆積，最大積雪深度與柵欄高度相近，淺槽風(fēng)力加速堤基本沒(méi)有積雪，路基背風(fēng)坡腳積雪厚度為0.5mm，積雪范圍為50mm×800mm。而沒(méi)有增設(shè)柵欄的淺槽風(fēng)力加速堤在淺槽中心及其他部位均有少量積雪，路基背風(fēng)側(cè)積雪厚為1.0m。這個(gè)結(jié)果說(shuō)明，增設(shè)柵欄以后，通過(guò)淺槽風(fēng)力加速堤的風(fēng)雪流含雪量有所減少，因此，有利于加強(qiáng)淺槽風(fēng)力加速堤的輸雪能力。

2.6 育草蓄雪與網(wǎng)圍欄組合

2.6.1 積雪效果比較。 調(diào)查表明，單一掛草網(wǎng)圍欄前5H～6H、圍欄后8H～10H的區(qū)域可積蓄大量的積雪，特別是在欄前、后1H范圍內(nèi)，積雪厚度可達(dá)到圍欄掛草高度，距離圍欄越遠(yuǎn)，積雪厚度越小，在圍欄背風(fēng)面8H～10H處積雪厚度只有十幾厘米至幾十厘米，雪堆的形態(tài)近似于三角形。單一的掛草網(wǎng)圍欄形成的積雪范圍有限，以其最大積雪范圍計(jì)算，也僅僅局限于其圍欄前后共計(jì)15H的區(qū)域，且一般均達(dá)不到最大積雪范圍。

2.6.2 適用條件。 圍欄封育是草原牧區(qū)恢復(fù)退化草場(chǎng)生產(chǎn)力的主要技術(shù)措施。由于這一技術(shù)適用性強(qiáng)，效果好，很快在內(nèi)蒙古草原牧區(qū)得到推廣。最近幾年，圍欄封育的面積成倍增加，而且都取得了比較理想的效果?？梢哉f(shuō)，圍欄封育恢復(fù)草場(chǎng)的技術(shù)措施完全可以在全國(guó)的草原牧區(qū)使用。因此，育草蓄雪的技術(shù)措施和使用掛草網(wǎng)圍欄阻擋風(fēng)雪流的技術(shù)措施是有效的，而且組合措施比其中的任何一項(xiàng)單一的技術(shù)措施更有效，更實(shí)用。為了防治公路雪害而進(jìn)行的育草蓄雪和網(wǎng)圍欄建設(shè)工作首先要沿公路布設(shè)，網(wǎng)圍欄應(yīng)與公路平行。

3 結(jié)束語(yǔ)

雖然國(guó)外在雪害成因、防治與預(yù)警技術(shù)等方面技術(shù)較為成熟，但由于各國(guó)氣候、土壤、降雪量、雪害形式等的差異，使我們不能照搬國(guó)外的技術(shù)。為此，立足國(guó)情，面向道路工程建設(shè)、養(yǎng)護(hù)與管理需求，單一的防治措施往往不能取得很好的防治效果，需要因地制宜采取綜合措施。筆者就如何解決我國(guó)公路風(fēng)吹雪雪害，提出6種公路雪害綜合防治措施，可有效抵制風(fēng)吹雪對(duì)公路造成的危害，以提高公路風(fēng)吹雪雪害地區(qū)公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。