本文關(guān)鍵詞：江蘇冬季高速公路路面干濕狀態(tài)判別及積水模型應(yīng)用

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【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,現(xiàn)代交通迅速發(fā)展,交通運(yùn)輸已成為國(guó)家經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和人民社會(huì)生活的重要命脈。與此同時(shí),各種不利天氣對(duì)交通影響也越來(lái)越明顯。其中,降水是改變路面狀況和影響交通安全的一個(gè)重要因素。降水對(duì)交通的影響主要表現(xiàn)為使得道路前方能見(jiàn)度和路面抗滑性能發(fā)生顯著變化,因此研究降水過(guò)程中道路表面狀態(tài)的變化十分重要。本文以金壇實(shí)驗(yàn)基地試驗(yàn)路段的道路氣象數(shù)據(jù)作為模型輸入數(shù)據(jù),利用改進(jìn)的Sass道路積水物理模型對(duì)冬季3次降雨(雪)程中的道路積水量進(jìn)行模擬,以探明公路路面積水(積雪)過(guò)程和干濕狀況的變化及氣象因子對(duì)其的影響,通過(guò)對(duì)模型模擬結(jié)果分級(jí)并與儀器記錄、人工觀測(cè)結(jié)果的對(duì)比,驗(yàn)證模型模擬路面狀況的準(zhǔn)確性,并探討了氣象因子對(duì)路面積水量的影響。研究結(jié)果表明：(1)氣象因子對(duì)地面積水的影響主要通過(guò)降水給地面帶來(lái)水分和通過(guò)太陽(yáng)凈輻射、溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)等因子影響蒸發(fā)量從而間接影響地面水分減少的快慢；(2)改進(jìn)的Sass模型能夠比較準(zhǔn)確的對(duì)道路的干濕狀況進(jìn)行模擬,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)江蘇高速公路路面狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并應(yīng)用到預(yù)報(bào)當(dāng)中；(3)排水過(guò)程中,徑流和蒸發(fā)在不同時(shí)期對(duì)排水量的貢獻(xiàn)率差異較大,從總量上講,徑流對(duì)排水起了主要作用；(4)模型輸出結(jié)果存在著滯后現(xiàn)象,一方面與氣象儀器觀測(cè)所得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存在滯后性有關(guān)；另一方面本研究將道路假定為無(wú)滲透表面,與實(shí)際有所區(qū)別,導(dǎo)致積水和排水過(guò)程與實(shí)際路面發(fā)生狀況(即人工觀測(cè)結(jié)果)有一定的差異。為了探究對(duì)道路狀態(tài)的預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性,本文以0.5°×0.5°的GFS分析場(chǎng)數(shù)據(jù)為初始場(chǎng)和邊界條件,對(duì)2015年1月13日到14日的一次降水過(guò)程利用WRF模式進(jìn)行模擬,對(duì)WRF模式不同參數(shù)化方案對(duì)結(jié)果的影響進(jìn)行分析。方面利用中尺度模式WRF在模擬氣象要素的優(yōu)勢(shì),另一方面討論不同陸面過(guò)程參數(shù)化方案對(duì)本次降水過(guò)程模擬結(jié)果的影響,以尋找最佳方案,為進(jìn)一步研究及業(yè)務(wù)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。本次耦合的陸面過(guò)程參數(shù)化方案分別為SLAB方案、RUC方案、NOAH方案,得到以下結(jié)論：(1)WRF模擬對(duì)此次降水過(guò)程的模擬效果較好,對(duì)降水中心和累計(jì)降水的模擬都比較準(zhǔn)確；(2)由于試驗(yàn)所采用的分辨率對(duì)局地較小尺度系統(tǒng)的模擬能力有限,3種陸面方案(SLAB、RUC、NOAH)模擬的降水量均較實(shí)況偏小。此外,模擬結(jié)果中降水開(kāi)始出現(xiàn)的時(shí)間與實(shí)況相比有所滯后,這與陸面過(guò)程方案的選擇及模式本身還須改進(jìn)有關(guān)；(3)三種方案對(duì)于溫度(氣溫、地面溫度)的模擬結(jié)果與實(shí)際情況較為一致,表明模式對(duì)于溫度特別是路面溫度的模擬具有一定的優(yōu)勢(shì)；(4)利用WRF對(duì)氣象要素進(jìn)行模擬,將模擬結(jié)果驅(qū)動(dòng)路面積水模型計(jì)算路面水膜并根據(jù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)地面狀態(tài)進(jìn)行分級(jí),結(jié)果表明該方法能夠?qū)β访鏍顟B(tài)進(jìn)行預(yù)報(bào),為交通氣象服務(wù)中對(duì)路面狀態(tài)的預(yù)報(bào)提供了依據(jù)；(5)從整體上看,NOAH方案要優(yōu)于其他兩個(gè)方案。
【關(guān)鍵詞】：高速公路 道路積水(雪)量模型 路面狀態(tài) 數(shù)值模式 陸面過(guò)程
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U418.6
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究目的和意義10-11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展11-16
• 1.3.1 WRF模式研究進(jìn)展11-12
• 1.3.2 道路狀態(tài)預(yù)報(bào)研究進(jìn)展12-16
• 1.4 研究?jī)?nèi)容16-19
• 第二章 資料與方法19-29
• 2.1 資料來(lái)源19
• 2.2 數(shù)值模擬19-26
• 2.2.1 WRF模式簡(jiǎn)介19-21
• 2.2.2 動(dòng)力框架21-23
• 2.2.3 WRF模式的物理參數(shù)化方案23-26
• 2.3 插值方法26
• 2.4 試驗(yàn)方法26-29
• 第三章 高速公路路面干濕狀態(tài)判別及積水模型應(yīng)用研究29-49
• 3.1 引言29
• 3.2 資料和方法29-32
• 3.2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源29-30
• 3.2.2 研究方法30-32
• 3.3 結(jié)果與分析32-47
• 3.3.1 個(gè)例分析32-35
• 3.3.2 氣象因子路面積水(雪)的影響35-41
• 3.3.3 水文因子對(duì)路面積水(雪)的影響41-42
• 3.3.4 蒸發(fā)與徑流對(duì)排水貢獻(xiàn)的對(duì)比分析42-44
• 3.3.5 路面積水量的計(jì)算與干濕狀態(tài)的判別、驗(yàn)證44-47
• 3.4 小結(jié)47-49
• 第四章 路面狀態(tài)模擬中陸面過(guò)程參數(shù)化方案的敏感性對(duì)比及其優(yōu)化應(yīng)用49-63
• 4.1 引言49-50
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方案介紹50-51
• 4.2.1 模式參數(shù)設(shè)置50
• 4.2.2 陸面過(guò)程方案簡(jiǎn)介50-51
• 4.3 結(jié)果與分析51-61
• 4.3.1 環(huán)流形勢(shì)51-53
• 4.3.2 對(duì)累計(jì)降水、雨帶走向的模擬53-54
• 4.3.3 對(duì)模型物理量的模擬54-61
• 4.4 小結(jié)61-63
• 第五章 結(jié)論與展望63-67
• 5.1 主要研究結(jié)論63-64
• 5.2 本文特色與創(chuàng)新點(diǎn)64-65
• 5.3 不足與展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-75
• 作者簡(jiǎn)介75-77
• 致謝77

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本文編號(hào)：544837