淺析我國公路風吹雪雪害的防治措施

1防雪設(shè)備研究不夠深入風、雨、雪災(zāi)害發(fā)生的地區(qū)占總面積的55.2%，主要分布在中國東北部、華北、西北和西南部。風吹雪雪害一直是困擾西部地區(qū)公路建設(shè)、車輛通行的一個難題。為此公路管理和養(yǎng)護部門不斷完善防雪設(shè)施，每年都要耗費大量人力、物力、財力除雪保暢，降低交通事故發(fā)生的概率，但從根本上無法有效防治公路風吹雪的危害，遠遠不能滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的需求。粗略估計我國由風吹雪雪害造成的損失每年高達幾十億元。多年來，有風吹雪雪害的國家都在進行不同程度的防治技術(shù)研究，并取得了一定的成果，在一定范圍和一定程度上都可有效防治公路風吹雪雪害，但目前這些防治技術(shù)措施研究的不夠透徹或缺乏系統(tǒng)性，對防雪設(shè)施適用性也缺乏合理的分析，在我國不能夠充分發(fā)揮作用，難以做到因地制宜、因害設(shè)防。為了減輕公路風吹雪雪害帶來的損失，交通部西部交通建設(shè)科技項目管理中心于2002年7月啟動了科研項目“公路風吹雪雪害防治技術(shù)研究”，由內(nèi)蒙古錫林郭勒盟交通科學研究所主持承擔。2公路雪害治理的實踐經(jīng)驗研究項目立項后，為了及時掌握國內(nèi)外風吹雪的研究現(xiàn)狀、動態(tài)和發(fā)展趨勢，進一步開闊研究思路，課題組首先充實研究力量，特聘學術(shù)界“風雪流”資深專家擔任技術(shù)顧問；邀請高校、科研院所參加研究工作，充分發(fā)揮各單位的學科優(yōu)勢聯(lián)合攻關(guān)，先后召開了由公路養(yǎng)護、公路設(shè)計、氣象、林業(yè)等部門及大學、研究院所等不同部門參加的不同形式的多層次討會進行技術(shù)交流。保證了研究工作少走彎路，順利實施，以取得高質(zhì)量研究成果。課題組3年多來地面行程5萬余公里，對東北、華北、西北地區(qū)風吹雪雪害路段的多條等級公路進行了認真、翔實普查。通過走訪各相應(yīng)養(yǎng)護部門及沿線居民、查詢道班記錄等方式，使用多點風速風向自動記錄儀、集雪量器、風吹雪集雪測量儀等先進的儀器對影響公路雪害的主要因素進行了大范圍詳細的調(diào)查。為公路風吹雪雪害成因特別是雪害與線路走向、路基斷面形式、地形地物、植被等關(guān)系的研究提供了充分依據(jù)。通過建立了多個典型雪害研究樣本點，進行了現(xiàn)場測定，獲取野外實測數(shù)據(jù)9萬余組。針對野外實測的局限性，課題組在野外測定的基礎(chǔ)上，制定了風洞試驗方案，進行了920組風洞模擬實驗獲得數(shù)據(jù)70萬余個，為進一步研究公路雪害防治提供了有力的科學數(shù)據(jù)。課題組通過大量的理論分析析總結(jié)，在路線走向與主風向夾角的合理范圍、路基斷面合理設(shè)計的指標、各類防雪設(shè)施的合理設(shè)置參數(shù)、適用性等方面取得了豐碩的成果，在實體示范工程中的應(yīng)用，這些研究成果具有很強的理論與實用價值。對提高風吹雪雪害地區(qū)工程設(shè)計水平、解決實際工程問題的能力，降低減少公路雪害的發(fā)生和被動除雪造成的損失，具有積極的促進作用。3風吹雪雪害防治技術(shù)(1）通過對雪的物理性質(zhì)、風雪流運動規(guī)律、雪的密度與起動風速的關(guān)系等基礎(chǔ)問題的研究，完善了風吹雪的基礎(chǔ)理論,提高了風吹雪雪害研究的理論水平，而且對流體力學、空氣動力學、雪生態(tài)學、植物生態(tài)學、災(zāi)害防治學等相關(guān)學科的發(fā)展也有重要的意義。(2）提出了風吹雪雪害防治要以“標本兼治，以本為主”為原則，樹立尊重自然，充分利用自然，使公路建設(shè)與自然相協(xié)調(diào)的新防雪理念。(3）提出了風吹雪雪害地區(qū)合理選線的原則，確定了避免風吹雪雪害的公路路線走向與主風向的合理交角；路基斷面形式合理設(shè)計的高度、邊坡、橫斷面形式等控制指標。(4）提出了風吹雪雪害防治設(shè)施的設(shè)置要以“阻輸結(jié)合、以輸為主”為原則，辨證地運用了風雪流運動的基本規(guī)律，解決了阻與輸?shù)拿?，達到了利用自然之力化解自然之災(zāi)的目的，提高了防雪設(shè)施的作用能力和雪害防治的等級，降低了雪害防治難度。(5）首次提出淺槽風力加速堤防雪措施及其設(shè)置參數(shù)，并建立了判定其設(shè)計是否合理的數(shù)學模型。(6）在擋雪墻具有阻雪功能的基礎(chǔ)上，提出了擋雪墻具有輸雪、導雪的功能，完善了其作用機理。首次建設(shè)了翼式、透風式擋雪墻。確定了各式擋雪墻的高度、孔隙度、距路距離等參數(shù)。(7）首次提出了適合草原牧區(qū)特點的掛草網(wǎng)圍欄、育草蓄雪等簡便可行、經(jīng)濟有效的新防雪設(shè)施。確定了合理設(shè)置掛草網(wǎng)圍欄的高度、孔隙度、結(jié)構(gòu)、距路距離等參數(shù)，建立了育草蓄雪技術(shù)的植被高度、蓋度與啟動風速、蓄雪量的數(shù)學模型。(8）首次完成了內(nèi)蒙古自治區(qū)、黑龍江省、新疆農(nóng)墾區(qū)主要研究區(qū)域的風吹雪雪害區(qū)劃，并提出了不同風吹雪雪害地區(qū)公路風吹雪雪害防治的原則及對策。(9）建設(shè)完成了翼式擋雪墻、透風式擋雪墻、單層擋雪墻等3處工程防治措施，擋雪墻與防雪林組合、防雪柵欄與防雪林組合等2處綜合防治措施，以及1處防雪林生物防治措施，共3項實體示范工程，為公路雪害防治樹立了成功的樣板。保證了科研成果的實用性和可行性。(10）自行研發(fā)了測定風吹雪雪害的專用新儀器集雪量器、風吹雪集雪測量儀、自然降雪記錄儀、風吹雪近地表風速模擬儀，其中集雪量器已申請專利（專利號：ZL03218567.7）。這些儀器為后續(xù)研究創(chuàng)造了條件。(11）《風吹雪雪害地區(qū)公路設(shè)計須知》和《風吹雪雪害防治技術(shù)指南》的編寫完成，為公路設(shè)計、管理、養(yǎng)護單位提供了理論技術(shù)依據(jù)，必將大大提高我國公路雪害防治的技術(shù)水平。4生物措施分用“風吹雪雪害地區(qū)合理選線及路基斷面合理設(shè)計”———可廣泛用于風吹雪雪害地區(qū)的公路勘測設(shè)計中，能夠指導在不同地形、地貌等自然環(huán)境下，進行避免風吹雪雪害的選線及路基斷面的設(shè)計工作，真正做到治標先治本，防患于未然?！肮こ谭乐喂凤L吹雪雪害措施”———系統(tǒng)完善的淺槽風力加速堤、擋雪墻（翼式、透風式擋雪墻）、防雪柵欄、掛草網(wǎng)圍欄等工程防治措施，可在風吹雪雪害輕、中、重度區(qū)依據(jù)《公路風吹雪雪害綜合防治技術(shù)指南》選擇使用，能夠真正做到因地制宜，因害設(shè)防?！吧锓乐喂凤L吹雪雪害措施”———育草蓄雪、防雪林等生物防治措施可廣泛用于風吹雪雪害地區(qū)的公路建設(shè)中，特別是育草蓄雪防治措施在草原牧區(qū)尤為實用，通過圍封及封育改良措施，可大大恢復路域植被，發(fā)揮其防雪功能。生物防治措施不僅可有效防治公路雪害，配以觀賞性植物還可形成多功能景觀格局，可極大提高司乘人員的視覺舒適度?！熬C合防治公路風吹雪雪害措施”———工程、生物防治措施相結(jié)合的綜合防治措施，各種防治措施發(fā)揮協(xié)同作用，可因地制宜的應(yīng)用于風吹雪雪害地區(qū)的各級公路。5公路風吹雪雪害防治技術(shù)的應(yīng)用前景與展望隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施力度逐年加大，西北部地