公路风吹雪雪害防治技术研究-报告简本-交通部西部交通建设科技项目

公路风吹雪雪害防治技术研究-报告简本-交通部西部交通建设科技项目内容摘要：

（1）阻雪在风雪流流经挡雪墙的初期时，连续运行的风雪流受到墙的阻挡作用而使气流流动速度下降，从而在墙前和墙后分别形成范围不等的弱风区。 风速的下降必然造成雪粒的跌落，并在墙前墙后的弱风区沉降；挡雪墙发挥阻雪的作用。 （2）输雪长期以来，对于挡雪墙的认识仅局限于其阻雪功能，经过大量调查和研究，发现在一定的地形条件下，当挡雪墙前后堆积一定的积雪，且紧贴墙面的积雪达到墙高后，墙、雪、路堤就构成一个类似于浅槽风力加速堤的平滑的输雪断面，使得后续更多的风雪流被加速顺利通过路面，这时挡雪墙就具有了输雪功能。 （3）导雪以前公路上设置的挡雪墙大都是与公路平行的直线形挡雪墙，由于直线形挡雪墙两端都存在着绕流，所以很容易出现长长的雪舌，尤其是路线与主风向不垂直时，雪舌发展下去很容易上路形成积雪。 为了解决这一问题，我们研究出了使挡雪墙两端气流改变运行方向的具有导雪功能的翼式挡雪墙。 就墙的直线部分或翼角部分发挥阻雪的作用，与一般的挡雪墙一致，所不同的是，当主风向与翼式挡雪墙直线部分有一定交角时，翼角部分往往与主风向成垂直或大角度相交状态，从而可充分发挥其削弱风速、改变气流运行方向的作用，发挥导雪功能，体现出“一墙两用”的功效。 风向绕流风向公路翼式挡雪墙的导雪示意图挡雪墙的积雪量是衡量挡雪墙发挥阻雪作用的重要指标，对积雪量影响程度由大到小依次为墙高、孔隙度、风向交角。 通过数量化统计对比分析，与挡雪墙积雪量呈正相关的因素是高为2m、孔隙度为30％、40％、50%、风向交角为60176。 、90176。 ；、孔隙度为0、交角为30176。 结果还表明高为2m的墙积雪量最大的，即墙越高，积雪量越大。 不透风式挡雪墙的积雪量最小，50%孔隙度挡雪墙的积雪量最大，其他孔隙度挡雪墙的积雪量介于二者之间。 对墙与风向交角来说，交角越接近90176。 积雪量越大。 墙与公路的距离直接影响到路面积雪的程度。 根据风速流场、积雪长度等方面的研究结果，在墙后存在风速最大而含雪量最小的部位，墙与这个部位的距离就是墙与公路的合理距离，这时公路路面有利于输雪不易积雪。 以“风速最大含雪量最小”为原则，依据野外和风洞风速流场实测值建立了数学模型：Ds＝kBH式中：Ds——挡雪墙距路距离（m）k——调整系数（该系数与不同地区雪的温度、湿度等因素有关）B——防护范围系数H——挡雪墙高度（m）挡雪墙可广泛适用于公路风吹雪雪害路段。 高 度：～；～。 孔 隙 度：单层挡雪墙的孔隙度最好不超过40%。 距路距离：单层不透风挡雪墙一般应为墙高的12～14倍；单层孔隙度为40%透风式挡雪墙与公路的距离一般应为墙高的14～16倍。 走 向：最好与公路平行、与主风方向垂直，若不能垂直，推荐设置翼式挡雪墙。 设置翼式挡雪墙时，应尽量保持翼墙与主风向垂直，设置简图如下：公 路主风向翼式挡雪墙公 路主风向翼式挡雪墙翼式挡雪墙公 路主风向 简图一 简图二 简图三翼式挡雪墙设置简图当翼式挡雪墙与主风向垂直并与公路平行时，两个翼墙均应指向上风方向，如简图一，以增加挡雪墙上风侧的积雪量。 当翼式挡雪墙主体墙与主风向斜交时，宜使用两个翼墙方向不同的翼式挡雪墙，如图简二、三，以改变气流和雪舌的方向，减轻雪舌对公路的威胁。 翼墙的角度、长度应因地制宜，依据主风向进行配置。 10 治标之工程措施——防雪栅栏防雪栅栏是设置在公路上风侧或公路两侧、由板条等材料制成的一种防治公路风吹雪雪害的人工建筑物。 防雪栅栏依据其移动性可以分为：（1）固定式防雪栅：在整个防雪期间不需移动，它的高度可以根据雪害地段移雪量的大小确定。 （2）移动式防雪栅：即指在整个防雪期间，根据栅前后的积雪情况，可以随时移动的栅栏。 （3）半固定网围栏式防雪栅栏：即指整个防雪期间，依据雪害防治需要而可以随时移动位置的栅栏。 设置时可利用草原牧区的网围栏做固定支架，而栅栏用的板条可以随时移动，并按照一定的孔隙度插入网围栏铅丝，插入时需使板条来回穿过网围栏铅丝，并利用板条上的铅丝，就近打结固定在铅丝上，根据需要制作成不同孔隙度的半固定式防雪栅栏。 风吹雪危害季节后，即可解开铅丝结，卸去板条，运回保存即可。 当风吹雪流经防雪栅栏时，风雪流受栅栏的阻雍作用，在一定距离内减速，形成一个弱风区，引起大部分雪粒在栅栏前的沉积，在迎风面形成雪堤。 此后防雪栅栏就发挥了类似挡雪墙输雪的作用。 达到控制公路雪害发生的目的。 （1）防雪栅栏应布设在雪害路段的上风侧，并与冬季的主导风向垂直或接近垂直。 当雪害路段走向与风向交角小于40176。 时，不宜使用防雪栅。 如果必须建立防雪栅栏，可以使用雁行式、人字型或折线型防雪栅。 （2）固定式防雪栅栏宜设在风雪流较小、持续时间久、风向变化不大、移雪量较小的路段上。 （3）移动式防雪栅栏宜设在风雪频繁，风向多变、风力较大、移雪量较多和便于移动位置的路段上。 （4）半固定网围栏式防雪栅栏适用于草原牧区，宜设在风雪流适中、持续时间久、风向变化不大的路段上。 （5）孔隙度为50%～70%的栅栏，适用于风吹雪较强、储雪场地较大的路段；20%～30%孔隙度的栅栏适用于风吹雪较弱、储雪场地较小的路段。 （6）单排防雪栅栏的阻雪能力主要与栅栏的高度H、透风度d有关，单位长度防雪栅栏的积雪量估算模型如下： 栅栏下风侧积雪长度估算模型如下： 式中： ——单位长度栅栏的积雪量（m3/m）；L堤——栅栏下风侧积雪长度（m）；H——栅栏的高度，～（m）；d——栅栏的孔隙度分子数值，取值范围为20～66。 （7）栅栏下风侧积雪长度再加上一个安全值（一般取5m～10m）就是栅栏与公路的距离。 透风度33％的防雪栅栏与公路的距离为12～15H，透风度66％的栅栏为20～25H。 （8）防雪栅栏与地面之间应有一定的间隙。 设置离地间隙的目的在于防止防雪栅被积雪掩埋而过早失效，由于气流通过离地间隙时会产生压缩加速效应，对栅栏附近的积雪会有影响。 离地间隙越大栅栏附近的积雪程度越小，而下风面积雪长度则越长，因此离地间隙的设置应根据当地的雪害情况而定，一般的离地间隙应比当地最大降雪深度大5cm～10cm。 （9）半固定网围栏式防雪栅栏的设置应该充分考虑网围栏的可利用程度。 若单一的半固定网围栏式防雪栅栏不能满足防雪要求时，推荐保持网围栏内的草本植物高度在20cm左右，以便发挥蓄雪功能，从而达到综合防雪效果。 11 治标之工程措施——挂草网围栏在内蒙古草原牧区，公路两侧广泛设置有网围栏，多数与公路平行且距公路20m～30m。 进入秋天后网围栏上就挂有大量干枯的风滚植物，就等于给公路增设了一道“透风式植物墙”，入冬降雪后，挂草网围栏前后可形成积雪范围不等的雪堤，从而有效阻止了雪粒的前移，避免了公路雪害的发生。 挂草网围栏的作用原理与透风式挡雪墙类似，发挥阻雪与输雪的作用。 影响挂草网围栏防雪效益的主要因素有：透风度、网围栏挂草的高度。 对野外大量的测定结果分析，虽然疏透结构比紧密结构的挂草网围栏的积雪范围较大，但由于疏透结构一般情况下挂草的高度小，而挂草高度越高其积雪量也就越大，所以紧密结构的总体积雪量就大。 透 风 度：根据网围栏挂草的多少，分为紧密结构的草网围栏（孔隙率在60％以上）、疏透结构挂草网围栏（孔隙率在60％以下）。 高 度：挂草网围栏的高度越高，阻雪量和阻雪范围越大；但网围栏越高，建设成本也越高。 从防护效益和经济成本综合考虑，～。 距 路 距离：挂草网围栏距公路的距离一般宜设置在网围栏高的16～20倍处（16H～20H）。 网围栏规格：为了防。