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公路積水阻斷與降雨關系的探討

來源:華盛論文網 發表時間:2019-01-31 13:56 隸屬于:綜合論文 瀏覽次數:

摘要 利用2011—2013年全國公路積水阻斷資料,分析了公路積水阻斷的時空分布特征,并對公路積水阻斷與不同時效降雨的關系進行了探討。結果表明,公路積水阻斷事件發生時間主要集中在

  提要:利用2011—2013年全國公路積水阻斷資料,分析了公路積水阻斷的時空分布特征,并對公路積水阻斷與不同時效降雨的關系進行了探討。結果表明,公路積水阻斷事件發生時間主要集中在5—9月,其中7月最為頻繁,公路積水阻斷事件以07:00—14:00為第一多發時段,16:00—20:00為次多發時段。公路積水阻斷與前24h內的降水關系更為密切。區域不同,公路積水阻斷隨各強度降水變化的特點也不盡相同。經過開立方根處理后的降水因子與公路積水阻斷發生的頻次服從于高斯分布。其中,區域1公路積水阻斷與處理后的1h最大降水因子關系密切,相關系數大于0.91;區域2和3公路積水阻斷與處理后的6h最大降水因子關系密切,相關系數均在0.8以上;區域4公路積水阻斷則與處理后的24h最大降水因子關系密切,相關系數在0.75左右。對于任何一個區域,誘發公路積水阻斷的不同時效降水都處于一個較大的空間。對于給定的降水量只能判斷公路積水阻斷發生的可能性大小。

国产富二代app下载   關鍵詞:公路,積水阻斷,降水

  引言

  公路作為現代交通運輸的主要工具,在國民經濟增長和人民生活中發揮著越來越重要的作用。現代公路運輸體系所追求的快速、高效和安全,在很大程度上受氣象因素的影響和制約。雨、雪、霧等不利氣象條件會導致公路設施損毀、交通延誤、交通事故、環境污染等,增加了出行與物流成本。近年來在氣候變化的影響下,極端強降水事件發生的頻率呈增多態勢(秦大河等,2012),由此給交通運輸造成了嚴重的影響。如2012年“7·21”特大暴雨使得北京市城市道路積水95處,郊區12個鄉鎮道路中斷;地面60多條公交受阻;臺風蘇拉(2012年第9號強臺風)、“達維”(2012年第10號臺風)和“海葵”(2012年第12號強臺風)對東部沿海各省(市)公路、鐵路和航空等造成了很大的影響,導致多地交通一度癱瘓。

国产富二代app下载   推薦期刊:《氣象學報》主要刊登大氣科學各分支學科的創造性論文;國內外大氣科學發展動態的綜合評述;大氣科學新觀點、新理論、新技術、新方法的介紹;大氣科學研究工作簡報及重要學術會議報道;國內優秀大氣科學專著的評介。為適應我國大氣科學的迅速發展,擴大信息量,2002《氣象學報》將改版為大16開本,以便盡快地反映氣象科技工作者的最新研究成果。獲獎情況:第三屆中國出版政府獎提名獎。

  北歐、美國、加拿大、日本等經濟發達的國家和地區在道路交通安全與氣象條件的關系研究起步較早,研究也較深入,已經建立了完善的高速公路氣象監測及預報業務系統,并基于能量輻射平衡方法開展了路面積水、結冰等專業交通氣象預報和服務(JacobsandRaatz,1996;ShaoandLister,1996;CrevierandDelage,2001;Sass,1992)。另外,還開展了降水、雪等氣象災害對交通事故、交通流量、運行管理等影響研究。如20世紀70年代,美國學者SherretzandFarhar(1978)基于簡單的線性回歸等方法,統計研究了降水與交通事故之間的聯系。還有一些學者(Coolsetal,2010;AndreescuandFrost,1998)對氣象條件與行車速度、車流量以及交通事故的發生概率的關系進行了細致的評估。國內交通部門針對公路積水影響行車安全問題,在積水條件影響行車安全的機理試驗(張弛等,2014)、公路積水處治方法(張銘,2014;楊旭光,2014)、不同地形條件下公路積水對路基影響(景宏君,2004)以及公路積水監測預警方法(張星剛等,2015;董玉波,2013)等方面都開展了研究。氣象部門針對高速公路和城市道路服務的需求,開展了一些關于能見度(賀皓等,2003;吳兌等,2006;吳和紅等,2010)、路面溫度(朱承瑛等,2009;曲曉黎等,2010;劉熙明等,2004;田華等,2009;吳晟等,2006)、公路損毀(狄靖月等,2015)、城市內澇積水(尹志聰等,2015)等方面的監測、預報技術方法研究及應用系統開發,在實際工作中取得了很好的服務效果。此外,在氣象災害對公路交通安全的影響機理、氣象條件與交通事故關系分析以及防范對策等方面的研究工作也取得了可喜的進展(劉熙明等,2003;羅慧等,2007;凌良新等,2008;陳方等,2013;李迅等,2014)。但是,有關道路積水與降雨關系方面的分析工作比較少,都是針對單個城市或者某個地區,如尤鳳春等(2013)分析了北京強降雨與道路積水的關系,找出北京城區出現道路積水的降雨量特征和臨界指標,為北京道路積水預報服務工作提供了參考依據。全國范圍的此類研究并不多見。在全球氣候變化的大背景下,研究探討公路積水阻斷與降雨的關系,建立科學有效的預警方法,對于預防和減輕公路交通阻斷或事故風險具有非常重要的指導意義。本文利用近年來公路積水阻斷資料,探討不同強度降水與公路積水阻斷的關系,分析公路積水阻斷的關鍵氣象影響因子,為進一步做好夏季公路交通氣象預報服務提供科學參考。

国产富二代app下载   1資料和方法

  1.1資料

国产富二代app下载   本文使用的公路積水阻斷資料來源于交通運輸部路網中心提供的2011—2013年公路降雨(積水)阻斷信息資料,包括阻斷發生時間、受阻路段、阻斷原因和通行提示等信息;樣本數為428個,共27個省(區、市)。氣象資料為國家氣象信息中心提供的同期逐小時降水觀測資料。

  1.2公路阻斷位置與氣象站點資料匹配方法

  由于交通部門記錄公路積水阻斷點位置,通常使用的是道路樁號信息,為了便于分析公路積水阻斷路段與降雨的關系,本文利用ArcGIS路徑分析工具創建高速公路、國道等基礎道路數據的路徑文件,將道路阻斷信息處理生成與路徑文件相匹配的事件表,利用生成路徑事件層工具將阻斷信息定位到道路路徑上,從而獲取阻斷點的地理經緯度信息,最后,利用ArcGIS選取出積水阻斷點最鄰近的氣象站點。

  2公路積水阻斷的空間和時間特征

国产富二代app下载   分析2011—2013年27個省(區、市)公路積水阻斷樣本和地點分布(圖1)。從圖上可知,降雨導致的公路積水阻斷事件分布范圍廣泛,主要集中在我國東北、華北北部、西北、西南以及江南和華南地區,其中,以山西省最為多發,累計100余次;重慶市次之,累計60余次。燕科和董雷宏(2009)對2006—2007年為期1年的全國公路交通阻斷信息數據進行統計與分析時指出,阻斷信息的地區分布與當地信息報送工作開展的積極性及當地公路網密度和通行環境有密切關系。圖2為2011—2013年全國范圍內發生公路積水阻斷事件的時間分布。從圖上可以看出,公路積水阻斷事件月變化特征與我國汛期降雨的季節分布特征一致,公路積水阻斷事件主要集中在5—9月,以7月最為頻繁,6和8月次之。另外,公路積水阻斷事件發生的日時間變化呈雙峰曲線型特征,07:00—13:00為第一多發時段,17:00—18:00為次多發時段。其中,08:00最易發,占總樣本的18%左右。這可能是由于上述時間段為公眾出行的高峰時段,車流量較大,加之受降雨積水的影響,更容易導致道路阻斷。

圖1
圖2

国产富二代app下载   3公路積水阻斷與不同降水的關系分析

国产富二代app下载   道路積水與降雨強度關系密切(尤鳳春等,2013)。持續性降水和短時強降水都容易造成公路排水不暢形成積水。由于我國降水分布的地域性差異,同時,受公路積水阻斷樣本限制,本文綜合考慮地形和行政區劃特點劃分4個區(圖1a),分區域探討公路積水阻斷的發生與不同強度降水的變化特征。從各區域公路積水阻斷樣本前24h和前48h降水出現情況(表1)看,4個區域公路積水阻斷前24h有降水的樣本均達80%以上,其中區域1和4達93%以上。4個區域公路積水阻斷發生前24h和前48h有降水的樣本均達53%以上,其中區域1、3、4達70%左右。可見公路積水阻斷的發生與阻斷發生前24h降水和前48h降水有關。另外,分析4個區域公路積水阻斷發生前24h無降水且前48h有降水的樣本,僅占總樣本的5%左右。由此可以判斷公路積水阻斷與前24h的降水關系更為密切。故本文選取積水阻斷發生前24h降水量、前24h內小時最大雨強、前24h內6h最大雨量、前24h內12h最大雨量,進一步分析公路積水阻斷與降水關系特征。

表1

  3.1公路積水阻斷與小時最大雨強關系

  圖3為4個區域公路積水阻斷與前24h內小時最大雨強關系圖。從圖上可以看出,在1區的83次積水阻斷樣本中,有3%左右的積水阻斷發生在小時最大雨強僅為1mm以下;15%左右的發生在小時最大雨強為1~5mm時;17%左右的發生在小時最大雨強5~10mm時;13%左右的發生在小時最大雨強為10~15mm時,8%左右的發生在小時最大雨強為15~20mm時,20%左右的發生在小時最大雨強為20~30mm時,1%左右的發生在小時最大雨強為30~40mm時,23%發生在小時最大雨強>40mm時。尤鳳春等(2013)在分析北京區域強降水與道路積水關系中得出小時雨強≥40mm時就會出現道路積水,并對城市交通造成一定的影響。區域2公路積水阻斷發生次數在小時最大雨強為5~10mm時最多,占總樣本數的30%左右,在小時最大雨強<10mm的范圍內公路積水阻斷總體發生次數占總樣本數的65%左右。區域3公路積水阻斷發生次數在小時最大雨強為1~5mm時最多,占總樣本數的29%左右;公路積水阻斷發生次數在小時雨強>40mm時次多,占總樣本數的15%左右。而區域4公路積水阻斷發生次數在小時雨強20~30mm最多,占總樣本數的21%左右,小時雨強10~15mm為次多,占總樣本數的16%左右。總體來看,公路積水阻斷事件發生次數與小時最大雨強的強度關系具有明顯的地域特征,區域不同最易發公路積水阻斷的小時最大雨強強度也不同,其中區域1和4易發阻斷的小時最大雨強強度較區域2和3的強度明顯增強。這可能與上述地區的地形和地質條件等因素有關。區域2和3多高原、山地,地勢起伏比較大,地形環境復雜多變,地質條件脆弱,較小的小時雨強就可以在地勢低洼處形成積水或降雨通過入滲、沖刷等作用破壞路基、邊坡穩定性,導致路面塌陷等造成阻斷;而區域1和4多丘陵和平原,地勢起伏平緩,則需較大的小時雨強才能形成積水,造成阻斷。

圖3

  3.2公路積水阻斷與6和12h最大雨量關系

  圖4為4個區域公路積水阻斷發生前24h內的6h最大雨量與積水阻斷頻次關系圖。從圖上可以看出,區域1、3、4的公路積水阻斷次數在6h最大雨量<40mm以下時變化幅度較小,且均在總樣本數的18%以下,而在最大雨量>40mm以上時,阻斷次數明顯增加,其中區域1可占總樣本數的48%左右,區域3占總樣本數的31%左右,區域4占總樣本數的45%左右。對區域2而言,公路積水阻斷次數在6h最大雨量的不同區間范圍內變化幅度較小,在5~10mm和>40mm以上時阻斷次數較多,占總樣本數的18%左右。公路積水阻斷發生前24h內的12h最大雨量與積水阻斷頻次關系(圖略),與6h最大雨量的變化趨勢相同。

圖4

国产富二代app下载   3.3公路積水阻斷與24h累積雨量關系

  圖5為4個區域公路積水阻斷發生前24h內的累積雨量與積水阻斷頻次關系圖。從圖上可以看出,區域1、2、4公路積水阻斷次數隨前24h累積雨量的變化趨勢接近,均在累積雨量為50~100mm時阻斷次數最多。而區域3公路積水阻斷次數則在累積雨量為1~10mm范圍時最多;在50~100mm范圍時為次多。

圖5

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聲明:《公路積水阻斷與降雨關系的探討》