道路融雪除冰技术现状与发展趋势分析

4路面结构温度研究现状及发展动态
　　热力融雪研究主要集中在路面结构温度场和热负荷上，路面温度场是解决这一个问题的一个重要方面。这一问题的研究归纳起来主要有两种方法：1）统计分析法[36-39]，即通过大量实测数据分析，建立路面温度同当地气温和太阳辐射量之间的关系。这种方法依赖于实测，花费大量的人力、物力和财力，建立的经验公式适用性也受到了限制，一般仅满足测量地域的情况；2）理论分析法，即根据气候资料通过传热学原理来确定路面结构温度场。理论分析法由美国学者Barber[40]首先提出，他将路面视为半无限体，大气温度和太阳辐射量假设为正弦函数，进而推导出路面温度场计算公式，但计算结果不适用路面低温过程中温度的估计。Preto-rius[41]在他的博士论文中采用有限元法对层状路面结构温度场进行了研究；严作人[42]视路面结构为层状，从气候学和传热学基本原理出发，用解析法对一维水泥混凝土路面温度场进行了深入研究，分析了不同基层材料对路面温度场的影响，提出的气温和太阳辐射量模拟函数仅对正常天气有一定准确性。吴赣昌[43-45]也视路面为层状体系，系统研究了二维沥青混凝土路面结构温度场，但是计算过程复杂，工程应用比较少。宋存牛[46]指出，求解方法主要集中于周期性气候条件下路面结构体温度场的理论解，而没有对非周期性气候条件下（如持续低温和大幅度降温气候等）的温度场进行研究，但路面裂缝形成恰恰发生在该条件下。将随外界环境变化的路表复合换热系数视为常数处理，采用折减太阳辐射量或修正气温振幅方法来估计路表有效反射，这些都会给计算结果带来较大误差。Thomp-son等[47]和Christison等[48]采用传热学基本原理，求解低温环境下的路面温度场分布，但是这些模型因为缺乏实测数据，只能采用相关的经验公式拟合，因此影响了预估精度。Hermansson[49]则提出了一种新的计算模型，用于预估沥青路面在夏季高温时的温度分布状况，但是该模型并不能直接预估低温情况下路面温度分布状况。秦健等[50-51]利用统计分析方法得到了适用于我国的沥青路面温度场预估模型；周晋辉等[52]对沥青路面温度状况进行了现场试验测试，建立了湖南地区沥青路面不同深度处的温度状况和当地的气象资料（气温、太阳辐射量）之间的关系，提出了湖南地区沥青路面温度的预估方法。贾璐等[53]根据传热学基本理论和导热微分方程相关理论，建立了沥青路面温度场内部节点和在不同边界条件下边界节点的温度离散方程，实现了对于受到自然环境影响的沥青路面二维非稳态复杂温度场的数值预估。
　　以上研究大都以太阳辐射能量守恒原理为基础，应用数值天气预报为气象要素场的来源，传热方程大都是一维或二维传导方程，没有考虑到路表面在低温环境下的相变和降雨融雪条件下的渗流问题，然而这对冬季路面的温度影响是非常显著的。
5结论与建议
　　道桥积雪结冰是一个世界性的难题，各国都在努力进行研究除雪技术，并将之付诸实践。我国除了在融雪剂及机械除雪这两个方面与其他国家相差不大外，其他环保型、高成本型技术都还处于初步研究阶段。目前我国大量使用融雪剂，给环境造成了很大压力，个别有条件的城市开始逐渐提高机械除雪的比率，这是一个发展趋势。在当前技术条件下，我国应对冰雪灾害天气应该采取如下措施：1）交通管理部门应提前制定融雪化冰计划，加强重点路段、桥段的冬季养护；2）发展健全道路冰雪灾害气象预警系统；3）开展环保、智能融雪防冰技术研究和推广应用。通过这些措施研究出适合我国北方寒区、南方冻雨区除冰化雪的环保型技术，给出具体的使用参数，为实践服务，以减少我国北方寒区及南方冻雨区的交通拥堵和交通事故。
参考文献
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