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交通工程区气候背景的调査方法 |
发布时间:2014-10-03 |
气候背景调査分析对交通工程规划、设计、施工和运营至关重要,它直接 影响交通安全、通畅,影响其效益的发挥。那么如何开展交通工程区气候背景调査,才能达到预期的目的呢?根据江苏省气象科学研究所多年来从事交通工程 区气候背翻查分析的工作经验,可将调查分析工作分为以下几个部分(阶段): 1、充分的沟通。虽然总体来说,影响交通工程的主要气象灾害包括暴雨及其诱发的山洪、滑坡、崩塌、泥石流,雷暴、浓雾、冻雨、积雪、结冰、 龙卷、台风、大风、湍流、沙尘暴、高温、低温、风暴潮等,但不同的工程有其各自不同的特点,因其时空尺度的不同、性质不同,对气象灾害的敏感程度和影响程度也有所不同,即便是相对于同一工程而言,不同的阶段对气象条件的要求也各不相同。比如京九铁路贯穿我国南北,长江中下游至华南地区暴雨洪涝灾害极为严重,加之这一带地形、地质条件的特征,暴雨常引发滑坡、树塌、泥石流,严重危及京九铁路的正常运营。在可行性论证中对气象条件的调查阶段,建设方应更加关注沿线暴雨、洪水以及由其引发的滑坡、坍塌、泥石流的情况,包括发生的时间、地点、影响范围、程度及发生的概率等,以便据此适当调整路线规划或采取必要的防洪避险措施。青藏铁路是铁路建设史上的一个创举,它的修建受到气候变暖影响下的冻土环境变化的极大挑战,冻土退化、年平均地温升高、地下冰融化、多年冻土厚度减薄等都会直接影响和威胁青藏铁路路基、桥涵、大中型桥梁地基、旱桥地基 等的稳定性。另外,气候变化也将引起铁路沿线多年冻土退化、草场退化、 沙漠化、工程环境的破坏。气温的升高直接影响冻上工程环境,对于正在营 造的建筑物,将增大冻害的破坏强度和数量,而对于拟建的建筑物,这种不稳定的寒区工程环境也将增大建筑物设计原则的选取及冻上稳定性的确定难度,使寒区建筑物的工程设计面临着复杂的气候研究工作。因此,在全球变暖气候背景下,青藏铁路沿线多年冻土变化的趋势和影响,成为青藏铁路修 建过程中气候可行性设计论证中必须考虑的一个重要因素。对于超艮大跨径大桥而言,风的影响至关重要,桥梁设计风参数的正确取值,直接影响工程投资及工程使用的安全性。为此,类似桥梁的抗风设计应更加关注桥位风况及其影响;而在大桥施工阶段,长悬臂和水上施工更应关注风暴潮的影响, 建设者需要知道大风及风暴潮的时间分布,据此合理安排施工计划,减少不利气象条件的可能影响。在港口工程的设计和建设时,首先要考虑风的状况, 如各风向频率及各风向的最大风速、热带风暴登陆时的来向和强度等。在进行航海线路工程设计时,除了考虑陆地、半永久性冰厚、暗礁等不变因素外, 洋面上的主要气象灾害,如大风、低能见度和流冰等是必须考虑的。 因此,交通工程气象调查分析人员必须了解各类气象灾害对交通工程建 设、运营的可能影响,并在正式开展气象调查前与工程建设方以及设计、施工方进行充分的沟通,了解拟建工程的地珣位置、各路段工程结构的特点、 对气象灾害的敏感程度、运营安全要求等,并做好跟踪随访,及时掌握新的变化。这样,才能避免气象调査分析的盲目性,防止因对需求不了解,仅围绕气象开展调査,致使调査缺乏针对性,造成人力、物力的无谓浪费。 2、有效的规划和设计。交通工程气象调查分析有时因工程进展的需要, 或收集、研究当地气象状况的需要,调查分析可能持续数月、数年。有的工程项目往往提前10多年就开展气象观测,积累有关气象数据。同时,由于调査可能涉及的范围广,参与人员多(有时可能涉及多个部门),工作任务交叉,因此,对交通工程气象调査分析进行有效的规划、设计,编制工作大纲就显得尤为重要。 一般的交通工程气象调査分析工作大纲应明确开展工作的目的、意义, 工程规划、设计等部门对气象调査的需求,调查研究拟开展的工作内容,采用的各种技术思路、工作方法、实施依据,统一技术标准、观测规范,预期 可能取得的工作成果,以及工作计划进度利人员分工等。必要时应邀请相关专家对工作大纲进行评审论证,在论证的基础上汲取专家建议,修改完善工作大纲,以确保凋查分析工作的可行性、科学性和调查分析结果的有效性。 完整的资料收集。对拟建交通工程沿线或周边气象状况作出全面、 客观的分析,需依赖于对其沿线或周边气象信息的完整收集。资料收集不仅要收集邻近国家、部门所设气象观测站的观测资料,而且要收集水文站、生态站等与气象密切相关的资料,也要查阅当地档案、民政等部门所记载的灾情资料。不仅要收集历史观测记录,而且要收集观测台站的沿革资料,包括观测起止时间、观测地点变更、观测仪器变化、观测制度变化、台站海拔高 度、观测仪器高度、观测环境变化等,还要收集气象灾害对当地的影响情况, 为后续确定资料可靠性、规一化订正处理及评估灾害影响程度提供依据。 3、必要的野外踏勘。拟建工程可能跨越特殊的地理、地貌,沿线或周边可能存在一些特殊的天气气候,而这些区域的天气气候特征一般不一定是当地的气象观测站资料所能代表的,如新疆达坂“三十里风区”,这些特殊区域的不良气象条件由于不能直接反映在常规气象观测记录中而被人们所忽视, 而恰恰这些特殊区域的异常天气对交通形成严重影响。其原因之一就是对这些区域缺乏足够的认识,防御措施无法到位,灾害来临往往措手不及。因此对交通工程沿线或周边开展必要的野外踏勘,找出这些有可能与气象站气象状况存在明显差异的地段是非常必要的。当然,野外踏勘是一项艰苦而要求较髙的工作,必须具有相当的工作经验和责任心才能完成。 4、特殊的现场观测。特殊地理环境可能造成特殊的中小尺度天气特征。正如前文所述,这些特殊天气特征有时会表现得尤其猛烈,给交通工程建设、 运营带来意想不到的影响。这些区域的气候状况到底如何,不能只满足于定性的描述,需要对现场进行设点观测。有些工程对气象因素十分敏感,气象参数的取值大小直接影响工程设计和运营安全,而这些工程又必须建设在该区域,如大跨径桥梁往往建设在大江、大河、海峡、山谷区域,这些大桥由于其高、长、柔、大的结构特性使得其施工、运营对气象条件十分敏感。这些区域一般与标准场地的内陆气象观测站存在较大差异,尤其是一些特殊的设计气象参数并非是常规气象观测的内容。此时,工程区气象状况到底如何, 设计气象参数如何取值,这些问题的冋答需要在这些区域临时设置气象观测站开展观测和研究,以深入了解工程所在区域的特殊气象状况。 特殊气象观测站测点的选择必须具有代表性,不同测点之间的观测资料可以相互比较。也就是说,测点应该设置在那些对本工程迗来说最具典型的地段上,该地段的细致局部特征可以通过特征点上的观测资料加以研究。特殊气象观测站测点一般分为三类,即基本点、辅助点和对照点。基本点选在工程区最典型的区段,基本点的观测项目应较为齐全,而观测辅助点一般设在工程区基本点的另一端(如河流、峡谷的对面)辅助点的数量、位置可以根据工程区地理状况进行适当增减,其观测内容可视具体情况适当减少。 由于任何工程前期的野外观测都不可能持续很长的吋间,因此,测点位置同时应考虑临时野外观测资料与具有长序列气象资料的气象台站的联系, 即同时在附近气象台站设立同步观测站,采用相同仪器进行同步观测(这个选定的气象台站即是观测的对照点)。这样,就可以将工程区的短序列野外观测资料与邻近气象台站的资料进行对比,分析其异同,建立两者间的关系, 并据此将短序列资料订正为长期资料。 特殊的气象观测仪器必须选用符合气象观测要求的仪器,安装前须进行仪器检定,必要时还应该安装备份设备。同时,观测塔等基础设施的建设必须牢固,以确保观测的连续性和数据的可靠性。 另外,由于条件的限制,工程区内一些关键的区段甚至连定点观测都无法实现,如江海湖中央、峡谷地上空工程设施高处,此时,则可采用一些流动辅助观测来获取几天甚至几小时的资料,为研究这些区域与基本点气象状况差异提供基础数据。 5、辅助的调査手段。一些工程区的气象灾害状况,仅仅通过查阋气象、 水文资料难以反映其全貌,尤其对那些发生在气象观测站以外的中小尺度天气(如龙卷风),由于其发生范围小、时间短,记载会有遗漏,有些人迹罕至的区域遗漏可能更多,这需要通过一些辅助调査的手段进行调査分析。例如, 对当地有经验的老人进行调査访问,根据自然物候现象反推历史气候状况,对龙卷等级分类采用根据现象描述进行多位专家综合打分评定,根据树木年轮密疏推断当地降水情况等。这些辅助调査有助于对工程区气象状况的细致了解。 6、合理的统计分析。在获得交通工程沿线及周边区域各种完整的历史数据和现场同步观测数据的基础上,釆用合理的统计分析方法,对资料的真伪进行販别、检查、判断,对不同观测方式的资料进行规一化订正处理。在此基础上,采用合理的方法进行统计分析,区分不同的工程匠段,给出各工程区段的主要气象要素特征值及时空分布规律,揭示各种气象灾害发生的时空分布, 包括出现的地点、频率、危害程度及潜在的对工程建设、运营的危害。 7、综合编制报告。根据调查分析及统计计算结果,按照工作大纲要求, 将分散的各种数据、结论整理汇编成册,拫告应做到结构、层次分明,图文并茂,分析结论依据充分,报告还应同时提出交通工程施工和运营后可能出现的气候灾害问题及其防御建议等。 8、专家评审验收。某一交通工程气候调査报告是否全面反映了工程沿线及周边的气象全貌,采用的方法是否合理,提出的建议是否科学,是否满足工程建设的需要,专家对报告的评审验收也是调查分析不可缺少的环节。 通过专家评审,可以发现调查分析工作存在的遗漏甚至错误的结论,为调査报告的修改、完善及后续进一步的气象灾害影响评估提供依据。 至此,交通工程区的气候背景调査分析基本完成,工程建设方则以此为依据,进行合理的规划、设计和建设,并在建设、运营过程中采取适当的措施,规避和减轻气象灾害对交通产生的影响。 |