基于Fluent新疆巴木公路风吹雪灾害防治研究

作     者：邵恩增 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：汤爱平

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：高速公路 风吹雪 分布特征 灾害防治 防风林 

摘      要：当发生风吹雪灾害时，公路路面会产生大量积雪，路面行车可见度大大降低，导致公路交通运输受阻，引发交通事故造成社会经济损失。巴里坤至木垒项目位于新疆东部天山北麓，该路段所途径区域极容易受到风吹雪灾害的影响。为减少灾害带来的不利后果，本文以高速公路风吹雪分布特征为研究对象进行了大量调研分析，最终得出受风吹雪灾害的易发区域和易发路段。此外还借助数值分析模型开展了研究比对，得出在不同气候环境影响下风场的运行轨迹和积雪的表现形式以及修建防风林实现的挡风阻雪效果，进而给出防风林高度、密度、厚度的建议。本论文主要工作内容及成果如下： （1）新疆东部天山北麓的地形和气候条件使得京新高速公路巴木段风雪灾害在空间上和时间上均呈现不均匀分布。因“乱风现象的出现，导致该项目工程的局部路段备受风吹雪灾害侵袭;与此同时，受到项目工程中局部路段气候差异和微地形条件变化的影响，使得经受风吹雪灾害的程度也不尽相同。综上所述，通过对工程项目气象站搜集的监测数据、雪情现场的实地数据进行研究，全方位认识了研究路段的气象规律、积雪分布情况和风吹雪灾害发生概率的有关情况，探索了不同天气条件下路基的风吹雪特征及灾害的发生机理。 （2）根据项目沿线风吹雪分布状况，选择不同风速、风向、降雪量等影响气候环境变化的因素为模拟设计参数，进行了一系列的仿真模拟。基于Fluent创建风吹雪分布的三维模型图，将仿真模拟结果和现场实地调研数据进行对比分析，验证了模拟结果的可靠性。此外，将引发灾害时的天气状况作为研究参数，最终得出积雪的分布情况，对推动公路风吹雪灾害的防护治理工作具有重要意义。 （3）基于风吹雪雪害的形成机理，文章对防风林的防护效果进行了分析和论证。以此为基础，将可能影响防护有效性的参数设定为模拟参数，发现在不同的高度、厚度和密度的条件下，防风林布设位置的差异性所起到的防风阻雪效果不尽相同，最终为公路风吹雪灾害路段的防护建设提供了有效参照。