【摘要】：為了更好地提供道路交通低溫災害的預警,減輕道路結冰給車輛行駛造成的危害,本文對2013-2016年冬季江蘇省高速公路網路面低溫開展研究,得到基本結論如下:1.分析江蘇省近4a冬季路面低溫的時空分布特征后發(fā)現(xiàn):(1)全省高速公路路面最低溫度分別小于0℃、-2℃和-5℃的出現(xiàn)頻率均呈“北高南低”分布,0℃以下路面低溫的發(fā)生頻率從北部70%遞減到南部的20%,全省各路段都存在著一定低溫導致道路結冰的風險。(2)冬季3個月中,1月路面低溫頻率最高,近4a冬季中,路面平均溫度呈逐年上升趨勢,0℃低溫的發(fā)生頻率相應的呈逐年下降趨勢,而-2℃和-5℃低溫從2013到2015年下降之后在2016年又有回升。(3)在“三縱兩橫”的5個主要路段中,滬寧高速的低溫出現(xiàn)頻率最小,而5個主要路段的氣溫、路面溫度和路基溫度的平均日變化分布曲線基本一致。0℃以下低溫出現(xiàn)的時次比較分散,在下午18時到次日凌晨05時都有一定頻率的分布,而0℃低溫消失的時次則集中在早上06-07時。2.在分析3個典型寒潮個例影響道路低溫時發(fā)現(xiàn):(1)寒潮天氣導致路面低溫發(fā)生的范圍存在差異,強烈的冷空氣輸送可使江蘇全省幾乎都產生-5℃以下的路面低溫。雖然南部的路面溫度多數(shù)時間要高于北部,但南部的路面溫度變化的劇烈程度大于北部。(2)在5個主要路段中,滬寧高速受寒潮影響產生低溫的幅度最小、持續(xù)時間最短。在3次寒潮個例中,寧宿徐高速的M9355站、宿淮鹽高速的M9318站、沿海高速的M9328站均有2次成為所在路段路面溫度最低的站點。(3)雖然3個個例中道路低溫產生的宏觀天氣背景都是冷空氣南下,但能量收支的時間變化及其空間差異卻是不同路段路面溫度出現(xiàn)時空差異的重要原因。3.利用多元線性回歸、樸素貝葉斯和支持向量機,開展了路面低溫預警的統(tǒng)計建模與預報試驗。研究結果表明:(1)在對京滬高速M9308站的單站建模與預報試驗中發(fā)現(xiàn),路面低溫預報因子組合中以13時氣溫、13-18時氣溫變溫、13時路面溫度、13-18時路面變溫、13時路基溫度、13-18時路基變溫、18時相對濕度和18時風速U分量為自變量組合的預報方程效果最好。(2)就全省高速公路網而言,3種統(tǒng)計預報模型的路面低溫預報準確率均超過75%,通過對全路網路面低溫預報的試驗結果對比發(fā)現(xiàn),多元線性回歸方法對江蘇省北部路網的預報效果最好,預報準確率大多在85%以上;而支持向量機模型對江蘇省南部路網的預報效果最好,大部分站點的低溫預報準確率達95%以上。
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U492.8
【圖文】：

本文研究區(qū)域為江蘇省境內的高速公路全路網，江蘇省地處我國東部沿海的平原地逡逑帶，水系分布密集，長江橫穿江蘇省南部，且江蘇省內有太湖、洪澤湖、高郵湖、駱馬逡逑湖等四大胡泊，其研究區(qū)地理環(huán)境和ＡＷＭＳ系統(tǒng)的交通氣象監(jiān)測站點分布見圖２－ｌａ。江逡逑蘇省高速公路布網較為發(fā)達，截至２０１６年，高速公路通車里程達到４６００千米，密度達逡逑４．邋４３千米／百平方千米，２１個與外省相通的高速公路接口，雙向６車道以上的高速公路逡逑達到４３％，全省高速公路縣級節(jié)點全覆蓋，在５年一次的全國公路養(yǎng)護管理檢查中，江逡逑蘇高速公路和普通公路總分蟬聯(lián)全國第一，高速公路通達程度、密度、服務能力均居全逡逑國領先水平［５６＿５７］。當前具有１９條主骨架高速路網和７座跨江高速公路大橋（長江二橋、逡逑三橋、四橋和蘇通大橋、潤揚大橋、泰州大橋、江陰大橋）的路網規(guī)模，本文選取寧宿逡逑徐高速、京滬高速、沿海高速、宿淮鹽高速、滬寧高速構成江蘇省內“三縱兩橫”的主逡逑干道布局作為重點研究，其主要高速公路路段分布如圖２－ｌｂ，主干高速概況見表２－１。逡逑ｉｉ８°ｏ，ｏｎ東邐１２0。0

２．邋２資料來源及質量控制逡逑本研究米用江蘇省氣象局布設在全省高速公路網的ＡＷＭＳ邋（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ邋Ｗｅａｔｈｅｒ逡逑Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ邋Ｓｙｓｔｅｍ）系統(tǒng)１６５個交通氣象監(jiān)測站（見圖２－２）的逐分鐘監(jiān)測數(shù)據，截取逡逑２０１２年１２月１日００時至２０１６年２月２９日２３時的４ａ冬季各交通氣象站相關氣象要素逡逑觀測數(shù)據，依據氣象學對冬季的定義，將上年１２月首至次年２月底作為該年的冬季，逡逑例如２０１３年冬季分別由２０１２年１２月，２０１３年１月和２０１３年２月的３個月組成，以此逡逑類推，共獲得２０１３，邋２０１４，邋２０１５，邋２０１６年的４年冬季交通氣象數(shù)據。其數(shù)據要素包括每分逡逑鐘監(jiān)測一次的３ｍ氣溫、００ｃｍ路面溫度、－１０ｃｍ路基溫度、相對濕度、風向、風速、降逡逑雨量、能見度等

南部有半數(shù)站點也可超過３０％，而２月的低溫發(fā)生頻率是冬季３個月中相對最少的，逡逑北部在５０％上下，南部部分站點小于２０％，２月低溫頻率相對１２月和１月偏少可能與臨逡逑近春季平均氣溫回暖有關。而－２°Ｃ和－５°Ｃ兩個低溫閾值下（圖３－３、圖３－４）也有類似逡逑的１月最多、２月最少的特點。１月往往又是春運高峰，因此，業(yè)務上相關部門對高速逡逑公路在冬季１月份的道面各程度低溫發(fā)生頻率時空變化規(guī)律的掌握和預報預警顯得尤為逡逑重要。逡逑總體上，江蘇全省的大部分交通氣象站點的路面在４ａ冬季中都會出現(xiàn)低于－５°Ｃ的逡逑道面極端低溫，其中沿海高速東北端的部分站點在１月出現(xiàn)了接近３０％的道面極端低溫，逡逑是全江蘇省冬季低溫道路結冰風險最高的局部路段站點。但南部地區(qū)有不出現(xiàn)強低溫的逡逑站點甚至路段，江蘇省東南端少部分站點４ａ冬季３個月都沒有出現(xiàn)強低溫，其中在冬逡逑季２月份，江蘇省東南端與沿海高速的南段大部分站點路面都不會出現(xiàn)低于－５°Ｃ的道面逡逑極端低溫。逡逑１８逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2803560