ISSN 1004-4965

CN 44-1326/P

用微信扫描二维码

分享至好友和朋友圈

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

高速公路路面干湿状态判别及积水模型应用研究

李映夏 焦圣明 包云轩 袁成松 朱毓颖 谢晓金 王琳

李映夏, 焦圣明, 包云轩, 袁成松, 朱毓颖, 谢晓金, 王琳. 高速公路路面干湿状态判别及积水模型应用研究[J]. 热带气象学报, 2017, 33(4): 558-567. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.04.013
引用本文: 李映夏, 焦圣明, 包云轩, 袁成松, 朱毓颖, 谢晓金, 王琳. 高速公路路面干湿状态判别及积水模型应用研究[J]. 热带气象学报, 2017, 33(4): 558-567. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.04.013
Ying-xia LI, Sheng-ming JIAO, Yun-xuan BAO, Cheng-song YUAN, Yue-ying ZHU, Xiao-jin XIE, Lin WANG. DRY AND WET STATE DISCRIMINATION AND THE APPLICATION OF WATER/SNOW ACCUMULATION MODEL ON THE ROAD SURFACE OF EXPRESSWAY[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(4): 558-567. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.04.013
Citation: Ying-xia LI, Sheng-ming JIAO, Yun-xuan BAO, Cheng-song YUAN, Yue-ying ZHU, Xiao-jin XIE, Lin WANG. DRY AND WET STATE DISCRIMINATION AND THE APPLICATION OF WATER/SNOW ACCUMULATION MODEL ON THE ROAD SURFACE OF EXPRESSWAY[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2017, 33(4): 558-567. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.04.013

高速公路路面干湿状态判别及积水模型应用研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.04.013
基金项目: 

“十二五”国家科技支撑计划 2014BAG01B01

国家公益性行业(气象)科研专项 GYHY201306043

国家公益性行业(气象)科研专项 GYHY201406029

江苏省科技支撑计划 BE2015732

江苏省气象局北极阁基金 BJG201404

详细信息
    通讯作者:

    包云轩,男,江苏省人,教授,博士研究生导师,研究交通气象、大气环境、气象与农业防灾减灾、遥感与资源环境。E-mail:baoyunxuan@163.com

  • 中图分类号: P435

DRY AND WET STATE DISCRIMINATION AND THE APPLICATION OF WATER/SNOW ACCUMULATION MODEL ON THE ROAD SURFACE OF EXPRESSWAY

  • 摘要: 为了探明公路路面积水(积雪)过程和干湿状况的变化及其气象因子的影响,以江苏省金坛试验基地试验路段的道路气象数据作为模型输入数据,利用改进的Sass道路积水物理模型对3次降雨(雪)过程中的道路积水量进行模拟,通过对模型模拟结果的分级和与仪器记录、人工观测结果的对比,验证模型模拟路面状况的准确性,并探讨了气象因子对路面积水量的影响。研究结果表明:(1) 改进的Sass模型可用于对道路干湿状况的模拟,且准确性较高,可推广到高速公路路面状况的实时监测和预报;(2) 排水过程中,径流和蒸发在不同时期对排水量的贡献率差异较大,从总量上讲,径流对排水起了主要作用;(3) 气象因子对道路积水的影响主要体现在降水量直接影响道路积水,而其他气象因子则通过对蒸发量的影响来间接影响积水量。

     

  • 图  1  2015年1月的3次降雨(雪)过程中降水量和路面积水量随时间的变化

    a. 13—14日降雨过程;b. 24—25日降雨过程;c. 27—31日降雪过程。Wl:液态积水量;Ws:固态积水量;Pr:分钟降雨量;Ps:分钟降雪量。下同。

    图  2  2015年1月的3次降雨(雪)过程蒸发量和气象要素随时间的变化

    a1、a2、a3. 13—14日降雨过程;b1、b2、b3. 24—25日降雨过程;c1、c2、c3. 27—31日降雪过程。E:蒸发量;R:太阳净辐射;Ta:空气温度;Tr:路面温度;Trb:路基温度;RH:相对湿度;V2:2 m处风速,下同。

    图  3  2015年1月的3次降雨(雪)过程的蒸发、径流及其对排水贡献率随时间的变化

    a1、a2. 13—14日降雨过程;b1、b2. 24—25日降雨过程;c1、c2. 27—31日降雪过程。
    r:径流量;Dc:排水贡献率;Ec:蒸发对排水贡献率;rc:径流对排水贡献率;下同。

    图  4  2015年1月的3次降雨(雪)过程的路面状况分级结果

    a. 13—14日降雨过程;b. 24—25日降雨过程;c. 27—31日降雪过程。

    表  1  路面状况分级标准

    液态积水量/(kg/m2)固态积水量/(kg/m2)路面状况
    00干燥
    0~10潮湿
    >10积水
    ->0冰/雪
    下载: 导出CSV

    表  2  2015年1月的3次降雨(雪)过程的排水贡献率

    降雨(雪)过程总降水量
    /mm
    总排水量
    / mm
    径流贡献率
    / %
    蒸发贡献率
    / %
    13—14日13.513.390.79.3
    24—25日5.35.078.821.2
    27—31日9.69.175.524.5
    下载: 导出CSV
  • [1] 唐延婧, 裴兴云.贵州交通站资料应用于山区高速公路低能见度研究[J].热带气象学报, 2015, 31(2): 280-288.
    [2] 王佳, 郭根华, 罗梦森, 等. WRF模式对沪宁高速公路浓雾的模拟与检验研究[J].热带气象学报, 2014, 30(2): 377-381.
    [3] 王佳, 缪启龙, 严明良, 等.沪宁高速公路一次冬季浓雾过程的数值模拟分析[J].热带气象学报, 2011, 27(5): 723-730.
    [4] 冯涛, 李迅, 丁德平, 等.高速公路不同路况下的安全限速[J].气象科技, 2012, 40(5): 865-868.
    [5] SCHLOSSER L. Traffic accidents and road surface skidding resistance[C]//Transportation Research Record, Second International Skid Prevention Conference, Columbus Ohio, United States, 1977: 11-20
    [6] BURCHETT J L, RIZENBERGS R L. Frictional performance of pavements and estimates of accident probability[R]. Pavement Surface Characteristics and Material, 1982, 763: 73-97.
    [7] EISENBERG D. The mixed effects of precipitation on traffic crashes[J]. Accident Analysis & Prevention, 2004, 36(4): 637-647.
    [8] 罗慧, 李良序, 胡胜, 等.公路交通事故与气象条件关系及其气象预警模型[J].应用气象学报, 2007, 18(3): 350-357.
    [9] 李长城, 刘小明, 荣建.不同路面状况对路面摩擦系数影响的试验研究[J].公路交通科技, 2010, 27(12): 27-32.
    [10] CREVIER L P, DELAGE Y. METRo: A new model for road-condition forecasting in Canada[J]. J Appl Meteo, 2001, 40(11): 2 026-2 037.
    [11] SASS B H. A numerical model for prediction of road temperature and ice[J]. J Appl Meteo, 1992, 31(12): 1 499-1 506.
    [12] JANSSON C, ALMKVIST E, JANSSON P E. Heat balance of an asphalt surface: Observation and physically-cased simulations[J]. Meteo Appl, 2006, 13(2): 203-212.
    [13] 张德山, 丁德平, 穆启占, 等.北京奥运交通路段精细预报[J].应用气象学报, 2009, 20(3): 380-384.
    [14] HERTL S, SCHAFFAR G. An autonomous approach to road temperature prediction[J]. Meteo Appl, 1998, 5(3): 227-238.
    [15] BOUILLOUD L, MARTIN E. A coupled model to simulate snow behavior on roads[J]. J Appl Meteo Climat, 2006, 45(3): 500-516.
    [16] SHAO J, LISTER P J. An automated nowcasting model of road surface temperature and state for winter road maintenance[J]. J Appl Meteo Climat, 1996, 35(8): 1 352-1 361.
    [17] SHAO J, LAUX S J, TRAINOR B J, et al. Nowcasts of temperature and ice on overhead railway transmission wires[J]. Meteo Appl, 2003, 10(2): 123-133.
    [18] CHAPMAN L, THORNES J E. A Blueprint for 21st Century Road Ice Prediction[C]//Standing International Road Weather Commission. Forecast Technology-road Icing: Proceeding of 11th International Road Weather Conference. Sapporo, Japan, 2002: 1-7.
    [19] IIVANAINEN T, PETTERSSON M. Quality management for road weather data[C]//Transportation Research Board. Transportation Research E-Circular: Proceeding of Sixth International Symposium on Snow Removal and Ice Control Technology. Spokane, Washington: Transportation Research E-Circular, 2004: 12-135.
    [20] 孟春雷, 张朝林.路面气象数值预报模型及性能检验[J].应用气象学报, 2012, 23(4): 451-458.
    [21] 刘梅, 尹东屏, 王清楼, 等.南京地区冬季路面结冰天气标准及其预测[J].气象科学, 2007, 27(6): 685-690.
    [22] 季天剑, 黄晓明, 刘清泉, 等.沥青路面表面水膜厚度试验[J].公路交通科技, 2004, 21(12): 14-17.
    [23] 季天剑, 黄晓明, 刘清泉, 等.道路表面水膜厚度预测模型[J].交通运输工程学报, 2004, 4(3): 1-3.
    [24] BOUILLOUD L, MARTIN E, HABETS F. Road surface condition forecasting in France[J]. J Appl Meteo Climat, 2010, 48(12): 2 513-2 527.
    [25] 交通部公路规划设计院. 公路自然区划标准(中华人民共和国交通部部颁标准JTJ 003-86)[S]. 北京: 人民交通出版社, 1986.
    [26] CRAGO R D, BRUTSAERT W. A comparison of several evaporation equations[J]. Water Resources Research, 1992, 28(3): 951-954.
    [27] 毛锐.太湖水面蒸发量预报模型及其应用[J].湖泊科学, 1992, 4(4): 8-13.
    [28] 闵骞.利用彭曼公式预测水面蒸发量[J].水利水电科技进展, 2001, 21(1): 37-39.
    [29] 包云轩.气象学[M].北京:中国农业出版社, 2007:95-97.
    [30] 李德明, 张隐君.天气预报评分的统计检验[J].气象, 1981, 7(10): 11-14.
  • 加载中
图(4) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  893
  • HTML全文浏览量:  50
  • PDF下载量:  659
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-12-16
  • 修回日期:  2017-02-28
  • 刊出日期:  2017-08-01

目录

    /

    返回文章
    返回