邓波
新疆交通科学研究院有限责任公司
摘 要：风吹雪多发生在高纬度、高海拔和地形起伏变化较大的积雪地区，以G217线阿勒泰至布尔津公路工程沿线的风吹雪为例，进行了分析和总结，提出了治理措施。
关键词：公路;风吹雪;处治原则;治理措施;
作者简介：邓波（1981—），男，新疆乌鲁木齐人，硕士研究生，研究方向为公路工程勘察设计。;
引言
风吹雪是一种由气流挟带起分散的雪粒在近地面运行的多相流的天气现象，又称风雪流。根据强度的大小等方面分为低吹风、高吹风和暴风雪三类。它是一种较为复杂的特殊流体，有较大的危害性。因风吹雪发生时降低能见度，路面积雪后导致交通阻断、造成交通事故、围困通行人员，带来严重后果。为降低风吹雪雪害对公路通行的影响。诸多专家学者先后的对风吹雪形成机理、防治措施等方面进行了大量的研究，提出了适合大陆公路特点及国情的风吹雪防治措施。陈晓光等[1]提出了风吹雪对公路交通的危害有视线障碍危害、背风积雪危害，提出了风吹雪的防治对策有防雪林、防雪栅栏、防雪墙、防雪堤、导风栅栏、路基高度和输雪断面。《内蒙古自治区公路风吹雪雪害防治技术》（DB 15/T435—2006)[2]中提出的风吹雪防治措施有防雪墙、防雪栅栏、浅槽风力加速堤、导风板、防雪网、挂草网围栏、育草蓄雪、防雪林。张家平[3]对风吹雪运动进行了数学模拟，其中包括风洞试验数学模拟、雪粒受力分析及运动轨迹、连续介质双流体数学模拟、风吹雪的饱和路径长度。《公路路基设计规范》（JTG D30—2015)[4]中提出雪害防治设计应以防为主、防治结合，采取植物防治与工程治理相结合的防雪、稳雪、挡雪、导雪、排雪等综合措施。
1 积雪分布及既有老路雪害情况
路线全线存在雪害风险，通过调查现有老路G217线雪害资料，现有老路G217线主要存在两大类雪害路段：雪阻路段和风吹雪路段。既有道路雪害情况见表1。
表1 既有道路雪害 下载原图
经充分走访区域居民及现场实测，结合当地公路养护部门资料，G217线K18—K27段（盐池达坂进山前）冬季主导风向均为西北风（WN），属于一个风向带，与收集的气象资料吻合。
1.1 既有老路G217线基于风向的雪害分析
1.1.1 K0—K9段雪害分析
本段全年主导风向为NE、NNE及ENE，主要风速为2～5 m/s，与路线夹角较大。最大风向为WNW，但频率较低，最大风速11 m/s，最大风速方向与路线30～75°。本段地形稍有起伏。全段以填方路基为主，路基平均填高2.5 m，路基边坡为1∶1.5和1∶3。
本地区最大降雪厚度为73 cm，因此公路路基宜介于1.73～2.23 m。本段路线与最大风速风向角度较大，有较好的线外的防治工程条件。
1.1.2 K9—K28段雪害分析
本段全年主导风向为NE及ENE，主要风速为2～5 m/s，与路线夹角在45°左右。最大风向为NW及WNW，且频率不低，最大风速11 m/s，最大风速方向与路线夹角30°～75°。本段路线处与平原段，地形起伏较小，地势平坦。全段以填方路基为主，路基平均填高2.5 m，挖方对设置积雪平台，路基边坡为1∶1.5和1∶3。
1.1.3 K28—K43段雪害分析
本段落全年主导风向为ESE及SE。主要风速为2～5 m/s，与路线夹角在45°左右。最大风向为WNW及W，且频率不低，最大风速13 m/s，最大风速方向与路线夹角20°～60°。本段处于盐池达坂低山段，地形起伏较大，存在部分挖方段落。WNW风向风速大，大于雪害风速，雪害概率大，雪害风速与路线夹角较大。挖方段需设置积雪平台，路堑顶部设置挡雪板。
1.1.4 K43—K90段雪害分析
本段全年主导风向为WNW，主要风速为2～13 m/s，与路线夹角在45°左右。本段路线处与平原段，地形起伏较小，地势平坦。全段以填方路基为主，路基平均填高2.5 m，挖方段设置积雪平台，路基边坡为1∶1.5和1∶3。
1.1.5 K90—K105+939.167段雪害分析
本段夏季主导风向为WNW，主要风速为2～13 m/s，与路线夹角在0～30°左右。冬季主导风向为SSE，风速为0～11 m/s，与路线夹角为0～30°。本段路线处与平原段，地形起伏较小，地势平坦。全段以填方路基为主，路基平均填高2.5 m，挖方段设置积雪平台，路基边坡为1∶1.5和1∶3。
2 防雪处治原则
运用公路风吹雪防治主被动结合的设计理念，采用分离式路基、路基缓边坡，在缓边坡段落设置缆索护栏与积雪标杆等措施减少对风雪流的扰动，使风雪流能顺利通过路面，在地形复杂区域，并结合挡雪板、高路堤挡雪板、视线诱导标进行风吹雪综合防治。
根据雪害的四种类型，处治原则：（1）挖方路堑积雪段积雪：采用敞开断面工程与挡雪板工程结合治理或采用棚洞工程治理；（2）低地势、低路堤积雪：采用挡雪板工程治理；（3）低能见度：采用视线诱导标工程治理，严重段落布设挡雪板，降低风吹雪雪粒子浓度，或采用棚洞工程隔绝风吹雪。（4）林带、地面构造物及林带引起积雪：采用挡雪板工程治理。
针对不同风吹雪雪害类型，采用不同防雪工程进行治理，处置方案见表2。
表2 防雪处置方案 下载原图
3 雪害治理措施
3.1 挡雪板工程
挡雪板设置在风吹雪灾害主导风向的迎风侧，当风吹雪穿越挡雪板时，一部分由于受到挡雪板的阻挡作用，动能损耗，越接近挡雪板风速越小，越过挡雪板后风速逐渐增大，在一定距离恢复到来流风速，挡雪板前后形成涡旋减速区使得风雪流运行速度迅速下降，大量雪粒子堆积在挡雪板附近。
通过近年来的挡雪板的应用，为达到50 a一遇雪阻防治、并提升通车天数的设计指标，全线路基平均高度为4 m，确定采用透风率25%，高度为6 m的挡雪板进行防治。挡雪板设置在路线迎风侧，设置排数为2排。
3.1.1 断面输雪量
式中：Q—断面输雪量，kg/（m2·s);U—1 m高度上的风速，取值为8.7 m/s。得Q=0.023 5 kg/（m2·s）。
式中：m(Q输）—断面输雪重量，kg;T输—风吹雪时间,s。达到风吹雪起动风速及以上的天数约占30/43，多发时段是14时至20时，会持续约12 h，一般为11月至次年3月。求得m(Q输）=79 681 kg。
3.1.2 挡雪板断面阻雪量
式中：m(Q阻）—断面输雪重量，kg;P阻—风积雪密度，kg/m3，取390 kg/m3;V阻—单位挡雪板阻雪体积，m3，实测值为102 m3。求得m(Q阻）=39 780 kg。
3.1.3 挡雪板排数计算
多层挡雪墙的排数和间距可根据输雪量Q输的大小来确定。当挡雪墙阻雪量为Q阻时，排数应≥Q移/Q阻。
N=m(Q输）/m(Q阻）=2…………………………（4)
根据气象资料统计60%以上的风属于主风向，因此主风向迎风侧3排设置挡雪板。次风向迎风侧设置2排挡雪板。结合经济性考虑，进站道路主风向迎风侧设置1排挡雪板。见表3。
表3 挡雪板设置 下载原图
3.2 视线诱导标工程
视线诱导标是沿公路两侧边缘设置、用于指示公路行车道边缘线位置，指引车辆正常行驶的一种具有逆反射性能的交通安全设施。它的主要作用是在降雪量较大，路线被积雪埋没难以辨认地区指示路线位置以及在风雪弥漫、能见度降低时引导车辆通行。尤其在夜间视线诱导标的作用就更加明显。视线诱导标冬季效果见图1。
图1 视线诱导标冬季效果 下载原图
在K23+000—K37+000风吹雪低能见度段落，布设太阳能自发光视线诱导标志，路段长度14 000 m，间隔50 m，共设置560根。
3.3 积雪标杆工程
G217线K23+161—K35+000路段为分离式路基，路段长度11 839 m，分离式路基内测为1∶3缓边坡，冬季风吹雪天气时能见度低，在该处布置积雪标杆，清楚地表示道路线形，减少车辆驶离路基的事故。杆顶距离地面高度为1.5 m，基础为预埋钢套，堆土夯实埋填。积雪标杆单向布置布置间距为10 m，共设置2 373个。
4 结语
在公路项目沿线风吹雪处治过程中，要充分结合项目区域内的积雪分布、既有路的风吹雪情况、沿线风速、风向及风向与公路路线的夹角等多方面因素考虑，采用合理的治理措施，以达到最佳处治效果。
参考文献
[1] 陈晓光,李俊超,李长林,等.风吹雪对公路交通的危害及其对策研究[J].公路,2001(6):113-118.
[2] 内蒙古自治区质量技术监督局.内蒙古自治区公路风吹雪雪害防治技术:DB15/T 435—2006[S].北京:人民交通出版社,2007.
[3] 张家平.黑龙江省公路风吹雪灾害时空分布与防治技术研究[D].西安:长安大学,2012.
[4] 中华人民共和国交通部.公路路基设计规范:JTG D30—2015[S].北京:人民交通出版社,2015.
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