考慮極端氣候的季凍區(qū)道路結(jié)構(gòu)溫度場分布規(guī)律研究.pdf

1、道路結(jié)構(gòu)長期處于自然環(huán)境的影響中,其內(nèi)部的溫度分布受環(huán)境的影響不斷發(fā)生變化,我國53.5％的地區(qū)屬于季節(jié)性冰凍地區(qū),隨季節(jié)變化的溫度對道路結(jié)構(gòu)的承載能力和使用性能有著顯著的影響,深入了解和掌握季凍區(qū)道路結(jié)構(gòu)溫度場的分布特性具有重要的意義。然而,目前針對季節(jié)性冰凍地區(qū)尤其是東北地區(qū)道路結(jié)構(gòu)溫度場分布規(guī)律及溫度場預(yù)估模型的研究還比較匱乏。與此同時,20世紀(jì)以來,由于全球氣候異常,極端氣候事件頻繁發(fā)生,而關(guān)于極端氣候?qū)Φ缆方Y(jié)構(gòu)溫度場影響的研究

2、更是很少涉及。
　　針對上述問題,本文依托哈爾濱工業(yè)大學(xué)道路結(jié)構(gòu)試驗臺,以季節(jié)性冰凍地區(qū)典型道路結(jié)構(gòu)溫度場三年多的跟蹤觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),開展了季節(jié)性冰凍地區(qū)道路結(jié)構(gòu)溫度場分布規(guī)律及影響因素的研究,利用統(tǒng)計回歸方法建立了觀測點所在區(qū)域道路結(jié)構(gòu)溫度場的預(yù)估模型,分析了哈爾濱極端氣候的分布規(guī)律,并探討了部分極端氣候要素對道路結(jié)構(gòu)溫度場的影響。主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)基于實測道路結(jié)構(gòu)溫度、濕度及氣象資料數(shù)據(jù),分析了道路結(jié)構(gòu)

3、在周期性變化的環(huán)境因素影響下溫度、溫度梯度、熱流密度、熱量等參數(shù)的時間域分布特性,得出了一年中道路結(jié)構(gòu)日恒溫點的分布情況及變化規(guī)律;研究了道路結(jié)構(gòu)冰凍線的發(fā)展變化,探討了道路結(jié)構(gòu)在冰凍和融化過程中溫度和濕度的相互影響關(guān)系;討論了太陽輻射差異及積雪對路面溫度場的影響,通過對天然土層與路面罩層下不同深度的溫度及冰凍線的對比,分析了修筑道路結(jié)構(gòu)對下層土體溫度場的影響。
　　(2)歸納了現(xiàn)有的溫度場預(yù)估模型,并應(yīng)用實測數(shù)據(jù)對典型預(yù)估模型進(jìn)

4、行了適用性分析,探究了預(yù)估模型的優(yōu)點及不足。在此基礎(chǔ)上,以氣溫、輻射作為參數(shù)建立了路表溫度預(yù)估模型、路基及路面溫度沿深度的預(yù)估模型,并對預(yù)估模型的預(yù)測效果進(jìn)行了評價。結(jié)果顯示:該預(yù)估模型具有較高的精度,能夠準(zhǔn)確模擬觀測點所在區(qū)域道路結(jié)構(gòu)溫度場的一維分布。
　　(3)根據(jù)調(diào)研的歷史氣象資料,改進(jìn)了現(xiàn)有極端氣候指數(shù),提出了與路面溫度場相關(guān)性更強的極端氣候指數(shù),并分析了其所屬的 GEV分布模型;借助GEV分布模型確定了各項極端氣候指數(shù)的

5、閾值,通過閾值,對1951-2011年的極端氣溫、極端降水、變溫速率進(jìn)行了統(tǒng)計分析,得出了其分布規(guī)律的變化。在此基礎(chǔ)上,分析了極端低溫、持續(xù)低溫對道路結(jié)構(gòu)溫度及冰凍線的影響;探究了氣溫以較大的升降溫速率發(fā)生改變時,道路結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度、溫度梯度、熱量的變化;探討了外界氣溫在零度線反復(fù)波動時道路結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場與濕度場的變化情況。
　　本文在季節(jié)性冰凍地區(qū)溫度場分布規(guī)律、冰凍特性、預(yù)估模型、極端氣候變化規(guī)律及其對道路結(jié)構(gòu)溫度場影響方面進(jìn)行