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交通工程规划设计过程中的防御措施

发布时间:2014-10-22

交通工程尤其是影响国计民生的重要交通工程的规划设计必须考虑影响 工程的各类气象因素。

  首先,在工程规划选址过程应该全面了解当地的气候情况,以期交通工程适应气候条件,并充分利用有利气象条件,避免和克服各种不利气象因素, 才能获得安全、经济的最佳规划效果。影响交通工程的气象灾害中有些在目前的技术条件下是难以抗御的;有些因采取抗御措施霈要投入大量的经费, 对这些灾害的防御只能在工程的规划阶段采取避让的方式。如对龙卷风,它的风力特别大,破坏力极强,目前人类尚无法抵抗,因此,在龙卷风多发地带,应尽量减少高耸结抅的交通设施。又如有的地方强对流天气发生频繁, 有的地方相对少一些,在建设机场等工程时,就要尽量避让强对流天气发生频率高的地方,以避免可能造成的危害。因此,在交通工程的规划选址阶段, 就要开展重大工程的气候可行性论证研究,对工程区的各类气象灾害的影响作出恰当的评估。这种评估既要考虑各种气象灾害对交通工程的可能影响, 还要从环境保护、防灾减灾的角度考虑工程对气候和环境的影响,提供工程的气候环境条件分析,从而提高工程在选址、施工建设和运营期间的安全性和可靠性。如京九铁路贯穿华北、长江中游及华南地区,暴雨洪涝灾害多发,严重影响着京九铁路的正常运营,在气候可行性论证中,需考虑暴雨洪水的影响以及应当采取的必要措施。青藏铁路沿线冻土退化、年平均地温升髙、 冻土层减薄等都会影响和威胁路基、桥涵、桥梁地基的稳定性,在全球变暖 气候背景下青藏铁路多年变化趋势成为青藏铁路规划建设中气候可行性论证和评估的重要内容。

  随着重大交通建设项目的需要和人们对气候与环境问题的认识不断深人, 气候可行性论证的内容和深度也在不断拓宽,从单一的大气环境评价、气候参数机制的论证,趋向交通工程与生态环境、气象条件对工程质量、建设、 营运的影响,交通工程对局地气候环境影响的综合评估,工程施工、运营中可能出现的气象灾害及其防御措施的论证,从而为交通工程的规划设计提供科学的决策依据.如江苏、广东、浙江等地气象部门与桥梁建设设计部门合作开展的超大跨径桥梁气象专题研究,深入研究桥梁建设中的各种气象问题。 青藏铁路建设过程中对高原生态环境的保护给予高度重视,是一条“工程未动,环保先行”的铁路,建设确定的环保目标包括江河水质不受污染、水土流失防护得力、高原植被有效保护、野生动物迁徙自由、铁路沿线景观不受破坏等。在铁路的规划、设计、施工中始终贯彻环保原则,幵工之前,国家有关部门对青藏高原的气候、环境、物种和生态进行了专题研究,为铁路建设提供了科学依据。

  一旦交通工程的规划方案确定,则进人设计阶段,在这一阶段,对气象灾 害的防御主要包括三个方面:一是工程设施本身为适应工程区的气候环境,保 证工程使用期的自身安全、车辆运行安全及乘坐交通工具人员舒适性而必须采 取的技术手段;二是减小工程建设及运营阶段工程对周边局地气象、生态环境影响而采取的必要措施;三是在施工设计过程需考虑工程施工特殊性及施工阶段可能出现的恶劣气象条件而必须采取的技术措施。这些措施、技术的采用需要依据建设阶段气象可行腾研究结果及大量的科学计算、模型实验实现。

  对于设计阶段对气象灾害的防御,我国大量的国家、行业标准、规范对抗御设计、计算方法给出了强制性或推荐性的规定,如《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》、《公路隧道交通工程设计规范》、《公路桥梁抗风设计规范》、《港口工程荷载规范》、《公路自然区划标准》等,这些规范、标准是在分析大量设计文件、工程报告、营运管理报告以及有关应用科研―等技术资料,总结我国防御经验,同时又采用或借鉴了国外交通工程的成功经验和先进技术的基础上作出的,基本规范了各类交通气象灾害的防御设计。如《公路桥梁抗风设计规范》不仅给出桥梁及施工阶段设计风速风荷载 计算方法和推荐值,也给出了桥梁基频、抗风稳定性、风致振动控制方法,还提出了风洞试验的具体要求,为桥梁的抗风设计提供了标准。

  诚然,由于规范、标准的制定往往落后于交通工程的发展,随着我国交通事业的快速发展,大量超大规模的世界级的交通工程进入规划设计阶段或开工建设,这些交通工程由于其重要性和对气象因素的敏感性,对气象灾害的防御要求往往超出了现行规范的范围,面临着许多迫切需要解决的科学问题。如前文提到的斜拉桥索风雨激振问题,青藏铁路面临的沿线生态脆弱问题,大型交通工程对局地环境的长期影响,未来气候变化引发的极端气候事件可能对交通工程的影响等,需要通过气象、交通、工程界科技人员的协作, 通过大量的科学研究和试验,在探索实践中不断深人对问题的理解,寻找科学的方法加以解决。可喜的是,我国的科技人员面对这些问题没有止步不前, 始终在积极努力,正在逐步形成具有中国特色、具有自主知识产权的新的成果。如同济大学研究人员在风洞中成功地再现了模拟降雨状态下的斜拉索风雨激振现象,建立了斜拉索风雨激振的计算模型,开展带人工水线的三维拉索模型研究,为防御斜拉索风雨激振提供了技术依据;江苏、广东、上海等地气象部门积极与桥梁建设科技人员合作,开展外场试验,获取强风湍流特征参数,为有关标准规范制定提供基础数据。青藏铁路建设中,为了保障可可 西里等地的藏铃羊自由迁徙,在沿线专门设置了33处野生动物通道;为保护藏北草原,青藏铁路在海拔4300m至4500m高度地段种植和移植草皮获得成功; 为了保护4000多万平方米的沼泽湿地,首次采用加筋挡土墙技术。