羅新文

(新疆鐵道勘察設(shè)計(jì)院地路分處，烏魯木齊 830011)

新疆克拉瑪依至塔城鐵路風(fēng)雪災(zāi)害特征研究

羅新文

(新疆鐵道勘察設(shè)計(jì)院地路分處，烏魯木齊 830011)

風(fēng)吹雪災(zāi)害是克塔鐵路選線及設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，研究風(fēng)雪災(zāi)害特征，有效避免和減少災(zāi)害段落，對(duì)線路方案選擇及雪害防治具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。利用既有氣象資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)考察和數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式、大氣污染模式中氣象模塊的模擬結(jié)果，得出冬季的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|、東南風(fēng)，夏季的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲?、西北風(fēng)，風(fēng)向季節(jié)交替明顯，東、西大風(fēng)相繼出現(xiàn)；冬季風(fēng)普遍大于夏季風(fēng)，風(fēng)雪災(zāi)害防治的重點(diǎn)是冬季的風(fēng)吹雪。利用衛(wèi)星影像和區(qū)域氣候模擬分析得出，南方案(老風(fēng)口展線方案)可能發(fā)生風(fēng)吹雪的段落比北方案(瑪依塔斯走行方案)長(zhǎng)24.2km，頻次也較多。

鐵路；風(fēng)吹雪；災(zāi)害特征；模擬分析

1 概況

1.1 工程概況

克拉瑪依至塔城鐵路全長(zhǎng)約290 km，其中約70 km穿越新疆塔城著名的老風(fēng)口—瑪依塔斯風(fēng)區(qū)，該段也是世界上罕見(jiàn)的暴風(fēng)雪重災(zāi)害地段[1-3]，冬季在大風(fēng)作用下輸雪量驚人，風(fēng)吹雪和積雪現(xiàn)象非常嚴(yán)重，常常阻斷交通，極易發(fā)生交通和人員傷亡等事故。雪害是鐵路選線及工程設(shè)計(jì)中面臨的“瓶頸問(wèn)題”，也是鐵路建設(shè)和運(yùn)輸組織中不可避免、必須考慮的控制性因素。

1.2 線路方案概況

如圖1所示，線路主要有北方案(瑪依塔斯走行方案)和南方案(老風(fēng)口展線方案)。兩方案比較起點(diǎn)里程：CK148+900=C2K148+900，比較終點(diǎn)里程CK280+000=C2K285+607.5。

北方案沿鐵廠溝—白楊河山間洼地與克塔高速公路伴行，跨201省道后折向北，沿吾爾喀什山脈南麓丘陵走行進(jìn)入塔額盆地，全長(zhǎng)131 km。線路多以路堤工程順直通過(guò)風(fēng)雪區(qū)，走向與冬季主導(dǎo)風(fēng)向近平行。

南方案線路自鐵廠溝—白楊河山間洼地向西走行在南部加依爾山剝蝕丘陵區(qū)，至老風(fēng)口沿加依爾山西緣折向北走行，進(jìn)入塔額盆地，全長(zhǎng)137 km。方案有17 km線路走向與冬季主導(dǎo)風(fēng)向大角度相交。

圖1 克塔鐵路方案示意

1.3 地形地貌

塔城地區(qū)從西北至東南依次為塔爾巴哈臺(tái)山、塔額山間盆地、吾爾喀什爾山、加依爾山及準(zhǔn)噶爾盆地，整個(gè)地勢(shì)東高西低；地貌特征是高山、盆地高差大，走廊型山間盆地貫穿于山地之間，形成了狹長(zhǎng)的大氣環(huán)流通道。

1.4 氣候特征

新疆地處歐亞大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，具有明顯的溫帶大陸性氣候特點(diǎn)，冬、夏季冷熱變化懸殊，氣溫日較差大，干燥少雨，光照豐富，全年大風(fēng)頻繁。塔城地區(qū)分南、北兩大氣候區(qū)；老風(fēng)口—瑪依塔斯風(fēng)區(qū)，是新疆九大風(fēng)區(qū)之一，位于吾爾喀什爾山和加依爾山之間的狹長(zhǎng)通道中，以老風(fēng)口至鐵廠溝70 km段的大風(fēng)影響最為嚴(yán)重。冬季，西伯利亞重冷空氣進(jìn)入塔城盆地，會(huì)因谷地的“狹管效應(yīng)”，產(chǎn)生強(qiáng)勁偏西大風(fēng)，而當(dāng)冷空氣控制準(zhǔn)噶爾盆地，形成東高西低的氣壓形勢(shì)時(shí)，就會(huì)在谷地內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)勁的偏東大風(fēng)。降雪時(shí)在風(fēng)雪流作用下極易形成風(fēng)吹雪和積雪災(zāi)害。

2 新建鐵路風(fēng)雪災(zāi)害特征研究大綱簡(jiǎn)介

2.1 研究?jī)?nèi)容

(1)鐵路沿線風(fēng)況特征及強(qiáng)風(fēng)分布規(guī)律

充分收集研究區(qū)內(nèi)既有氣象站、自動(dòng)測(cè)風(fēng)站、風(fēng)電場(chǎng)測(cè)風(fēng)站歷年的資料，分析鐵路沿線大風(fēng)風(fēng)向與風(fēng)速變化規(guī)律；實(shí)地考察訪問(wèn)，了解風(fēng)區(qū)自然條件、微地形、地表植被覆蓋及風(fēng)、雪災(zāi)害等情況；應(yīng)用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式WRF數(shù)據(jù)和大氣污染模式CALPUFF中的CALMET氣象模塊，模擬研究區(qū)的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)，并利用既有的觀測(cè)資料進(jìn)行驗(yàn)證等工作方法，深入分析鐵路沿線風(fēng)場(chǎng)特征、主導(dǎo)風(fēng)向，大風(fēng)分布規(guī)律及風(fēng)與雪害的關(guān)系。

(2)鐵路沿線雪深分析及積雪分布特征

①利用MODIS、AMSR-E等衛(wèi)星的積雪分析產(chǎn)品，研究區(qū)內(nèi)的積雪日數(shù)、積雪深度、空間分布及積雪變化；②利用RegCM等氣候模式進(jìn)行高分辨率模擬，選取模式的雪水當(dāng)量、雪蓋數(shù)據(jù)和降雪數(shù)據(jù)，分析整個(gè)研究區(qū)的積雪時(shí)空演變規(guī)律及特征；③利用研究區(qū)內(nèi)氣象站的數(shù)據(jù)評(píng)估源自遙感和模式的積雪產(chǎn)品的精度。

(3)沿線積雪分布規(guī)律與風(fēng)吹雪災(zāi)害評(píng)價(jià)

①鑒于現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料的短缺，基于模式的雪深數(shù)據(jù)和地形地貌分析鐵路沿線積雪堆積分布特征；②依據(jù)風(fēng)速和降雪量建立關(guān)系式，研究風(fēng)吹雪現(xiàn)象發(fā)生的空間分布規(guī)律。

2.2 研究目標(biāo)

為鐵路選線提供風(fēng)、雪災(zāi)害時(shí)空分布規(guī)律，同時(shí)為風(fēng)吹雪防護(hù)提供原則性解決方案。

2.3 研究方法

利用有限的站點(diǎn)觀測(cè)資料驗(yàn)證遙感影像和模式數(shù)據(jù)的適用性，再利用遙感影像和模式數(shù)據(jù)分析整個(gè)研究區(qū)域的風(fēng)場(chǎng)和積雪覆蓋特征。

在研究中，主要通過(guò)站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)及模型模擬得到的研究區(qū)內(nèi)風(fēng)速風(fēng)向的空間分布來(lái)分析鐵路沿線的相應(yīng)變化和強(qiáng)風(fēng)段的分布規(guī)律。通過(guò)氣象資料得到的區(qū)域冬季降水及積雪分布特征[4]，同時(shí)應(yīng)用遙感數(shù)據(jù)得到的研究區(qū)內(nèi)積雪空間分布信息數(shù)據(jù)，并結(jié)合地形復(fù)雜度和雪深數(shù)據(jù)來(lái)分析鐵路沿線積雪堆積情況。最后根據(jù)得到的鐵路沿線的風(fēng)速風(fēng)向變化和強(qiáng)風(fēng)段分布規(guī)律，以及積雪空間分布規(guī)律來(lái)分析鐵路沿線風(fēng)吹雪災(zāi)害的分布情況。

2.4 技術(shù)路線

基于以上整體研究思路和方法，項(xiàng)目研究的具體技術(shù)路線見(jiàn)圖2。

圖2 研究技術(shù)路線

2.5 資料來(lái)源

(1)站點(diǎn)觀測(cè)(圖3)

圖3 氣象站點(diǎn)與測(cè)風(fēng)塔分布示意

①氣象站點(diǎn)資料

包括：4個(gè)國(guó)家基礎(chǔ)氣象站塔城、托里、額敏、和豐近10年風(fēng)、降水及雪深資料；4個(gè)距離線路較近自動(dòng)站：老風(fēng)口、瑪依塔斯、鐵廠溝、烏雪特近3年逐時(shí)測(cè)風(fēng)資料。

②風(fēng)電廠測(cè)風(fēng)塔資料

研究區(qū)內(nèi)風(fēng)電廠的7個(gè)測(cè)風(fēng)塔數(shù)據(jù)及2013年部分風(fēng)電廠風(fēng)機(jī)測(cè)風(fēng)資料。

(2)模式數(shù)據(jù)

研究采用了10 km和2 km尺度的WRF模式的10 m逐時(shí)數(shù)據(jù)；Calmet模式的10 km、5 km和1 km分辨率的逐時(shí)風(fēng)速和風(fēng)向數(shù)據(jù)。

積雪的雪深和降雪量的數(shù)據(jù)采用區(qū)域氣候模式的逐日數(shù)據(jù)。雪蓋數(shù)據(jù)采用長(zhǎng)時(shí)間序列的遙感影像。

地形數(shù)據(jù)采用研究區(qū)分辨率為30 m的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)。

3 研究區(qū)大風(fēng)特征分析

3.1 大風(fēng)形成的原因

塔城盆地及老風(fēng)口至瑪依塔斯一線冬半年出現(xiàn)的區(qū)域性偏東大風(fēng)與蒙古高壓的季節(jié)性變化有著密切的聯(lián)系，是蒙古高壓維持、發(fā)展與當(dāng)?shù)靥厥獾牡乩?、地形共同作用的產(chǎn)物。冬半年(10月至翌年4月)蒙古高壓穩(wěn)定加強(qiáng)，當(dāng)中亞巴爾喀什湖一帶氣壓出現(xiàn)明顯的急劇減壓時(shí)，中亞至蒙古一帶形成東高西低的氣壓場(chǎng)，加之地形“狹管效應(yīng)”對(duì)風(fēng)速的放大作用，形成風(fēng)區(qū)的偏東大風(fēng)[1-3]。

大風(fēng)形成的另一個(gè)原因是，冬半年塔城盆地和準(zhǔn)噶爾盆地之間存在溫度差，使得兩地空氣流動(dòng)，風(fēng)向由高氣壓區(qū)吹向低氣壓區(qū)[1-2]，故老風(fēng)口—瑪依塔斯風(fēng)區(qū)偏東大風(fēng)較多。5～8月大風(fēng)日數(shù)較少，且以西風(fēng)和偏西風(fēng)為主，多由天氣系統(tǒng)入侵、鋒面過(guò)境或局地強(qiáng)對(duì)流天氣所致。

3.2 多年平均風(fēng)速與主導(dǎo)風(fēng)向

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，該研究區(qū)氣象站點(diǎn)的多年平均風(fēng)速和主導(dǎo)風(fēng)向見(jiàn)表1。

表1 研究區(qū)站點(diǎn)多年平均風(fēng)速、主導(dǎo)風(fēng)向

由表1看出各站主導(dǎo)風(fēng)向不一，沒(méi)有相對(duì)固定的主導(dǎo)風(fēng)向；老風(fēng)口至瑪依塔斯風(fēng)區(qū)內(nèi)，年平均風(fēng)速數(shù)值相對(duì)較大，出現(xiàn)在鐵廠溝、瑪依塔斯，年平均風(fēng)速6.7 m/s，烏雪特鄉(xiāng)5.2 m/s，老風(fēng)口4.3 m/s。都沒(méi)有達(dá)到8級(jí)以上的大風(fēng)，年平均風(fēng)速不滿(mǎn)足大風(fēng)研究的需求。風(fēng)區(qū)內(nèi)4站的多年平均風(fēng)速雖小，但仍然比周邊其他站點(diǎn)風(fēng)速大。老風(fēng)口氣象站位于公路防護(hù)林內(nèi)，數(shù)值偏低。

3.3 風(fēng)速風(fēng)向年內(nèi)變化

根據(jù)4個(gè)自動(dòng)站2 min和10 min日逐時(shí)數(shù)據(jù)分析，風(fēng)速變化情況如圖4所示。

圖4 4氣象站點(diǎn)日最大風(fēng)速變化情況

老風(fēng)口：冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镋SE、ES，其次NW、WNW。冬季風(fēng)速明顯大于夏季風(fēng)速。10 min日最大風(fēng)速小于2 min日最大風(fēng)速，2011年3月4日分別為16.1 m/s和17.8 m/s(ESE)，歷史極大值為26.8 m/s，風(fēng)向ESE。鐵廠溝：冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)閃，WSW，次風(fēng)向?yàn)镋。春秋季風(fēng)速明顯大于夏季風(fēng)，冬季鐵廠溝的最大風(fēng)速在32.0 m/s以上。2 min逐時(shí)最大風(fēng)速為30.2 m/s(W)。歷史極大風(fēng)速為37.0 m/s，風(fēng)向W。烏雪特：冬季風(fēng)速明顯大于夏季風(fēng)速，春秋風(fēng)速大于夏季風(fēng)速。冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镋，ESE和SE，次風(fēng)向?yàn)閃SW，SW。2 min逐時(shí)最大風(fēng)速為22.5 m/s(E)，歷史極大風(fēng)速為29.2 m/s，風(fēng)向E?，斠浪梗憾局鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)镋SE，ES，次風(fēng)向?yàn)镹W。冬季風(fēng)明顯大于夏季風(fēng)，2 min逐時(shí)最大風(fēng)速為25.0 m/s(E)，最大風(fēng)速33 m/s，風(fēng)向E。區(qū)內(nèi)風(fēng)電廠測(cè)風(fēng)塔的情形相似。大風(fēng)多發(fā)生于冬季，因此重點(diǎn)是防治冬季的風(fēng)吹雪災(zāi)害。

3.4 研究區(qū)內(nèi)4個(gè)氣象站點(diǎn)的主風(fēng)向

4個(gè)自動(dòng)站年和季節(jié)尺度上的風(fēng)玫瑰圖如圖5所示。

由圖5可見(jiàn)，在研究區(qū)內(nèi)不同地形風(fēng)向存在明顯差異。4個(gè)站點(diǎn)風(fēng)向在四季存在很大差異。從季節(jié)主風(fēng)向可以發(fā)現(xiàn)冬季的主風(fēng)向比較一致，為平行峽谷的東和東南風(fēng)。

7個(gè)風(fēng)電廠測(cè)風(fēng)塔情形相似。整體趨勢(shì)是冬季風(fēng)大于夏季風(fēng)，風(fēng)向存在季節(jié)轉(zhuǎn)換，東西風(fēng)向存在明顯的交替(管道效應(yīng))：由夏季西風(fēng)為主轉(zhuǎn)換到冬季東風(fēng)為主；后又轉(zhuǎn)換到夏季西風(fēng)為主。見(jiàn)圖6。

圖5 4氣象站年和各季風(fēng)玫瑰圖

3.5 數(shù)值模擬分析

采用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式和大氣污染模式對(duì)研究區(qū)域內(nèi)的風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間序列的模擬[5-6]。

圖6 2012年6月～2013年5月瑪依塔斯5 min瞬時(shí)風(fēng)速的風(fēng)向變化

通過(guò)與實(shí)測(cè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)比對(duì)，模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反映的變化趨勢(shì)相同，存在模擬結(jié)果偏小的現(xiàn)象，見(jiàn)圖7、圖8。

3.5.1 WRF模式模擬風(fēng)場(chǎng)結(jié)果

采用WRF模式10 km分辨率的輸出結(jié)果對(duì)研究區(qū)內(nèi)不同月份的風(fēng)速分布情況進(jìn)行分析得出：北方案有35 km的大風(fēng)區(qū)(≥8級(jí)風(fēng)速)；南方案有60 km的大風(fēng)區(qū)。

用WRF作為數(shù)據(jù)源，以2 km為間隔采樣分析計(jì)算沿線全年不同風(fēng)速等級(jí)的頻次。鐵路南方案8、9級(jí)風(fēng)速年內(nèi)出現(xiàn)的小時(shí)數(shù)均比北方案高，出現(xiàn)的區(qū)域也大。南方案9級(jí)風(fēng)速出現(xiàn)的區(qū)段29 km，北方案為10 km。北方案主風(fēng)向?yàn)槲?、西北、東風(fēng)；南方案主風(fēng)向?yàn)槲?、西北、東、東南風(fēng)。

3.5.2 Calmet模式模擬風(fēng)場(chǎng)結(jié)果

采用模式計(jì)算獲得分辨率為10 km和5 km的風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)比10 km和5 km尺度上風(fēng)速的變化總體趨勢(shì)一致。南北方案主風(fēng)向均是東或東南風(fēng)；整體風(fēng)速南方案大于北方案。模擬的大風(fēng)區(qū)(≥8級(jí))長(zhǎng)度結(jié)果與WRF模式一致。

綜合2種模式的結(jié)果得出：研究區(qū)的大風(fēng)區(qū)(≥8級(jí))，北方案有35 km，南方案有79 km；整體風(fēng)速南方案大于北方案。

圖7 WRF模擬風(fēng)速、風(fēng)向與觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

圖8 Calmet模擬風(fēng)速、風(fēng)向與觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

4 鐵路沿線積雪特征

4.1 區(qū)域冬季降水分布特征

近50年塔城地區(qū)冬季降水極值變化較為劇烈[7]。2009年為冬季降水異常偏多年，1982年為異常偏少年(表2)。目前，塔城地區(qū)冬季降水以3.7 mm/10年的速率不顯著增加，冬季降水序列在20年左右的時(shí)間尺度上增加趨勢(shì)還將持續(xù)[8]。

表2 近50年托里與額敏冬季降水分布 mm

4.2 區(qū)域積雪分布特征

塔城地區(qū)10月下旬到12月為非穩(wěn)定積雪期，1月到2月為穩(wěn)定積雪期，3月至4月為融雪期。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：2003～2012年，積雪雪深2月累積最多，1月、3月次之，11月、12月居第三，4月和10月積雪很少(表3)。依據(jù)1961～2005年塔城地區(qū)實(shí)測(cè)積雪資料分析，塔城地區(qū)積雪時(shí)空分布不均，地域差異大。近45年除裕民站外，其余各站積雪日數(shù)均呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，各站最大積雪深度與冬季降水量的變化表現(xiàn)一致，最大積雪深度介于40～65 cm[9]。

表3 托里縣與額敏縣2003～2012年冬季雪深統(tǒng)計(jì) cm

4.3 遙感資料的區(qū)域積雪覆蓋特征

遙感數(shù)據(jù)因?yàn)槠鋾r(shí)效性可以滿(mǎn)足大區(qū)域的宏觀觀測(cè)，近些年MODIS積雪產(chǎn)品在生態(tài)和水文等研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[10-11]。因此，在對(duì)積雪信息的反演上，利用積雪日數(shù)據(jù)對(duì)積雪天數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并且使用了TM影像做精度驗(yàn)證，符合率達(dá)74%。

將區(qū)域的數(shù)據(jù)按照每隔1 km對(duì)南北方案進(jìn)行點(diǎn)數(shù)據(jù)的提取，對(duì)比結(jié)果：北方案月積雪累積天數(shù)大于南方案；南北方案在1月份和2月份的積雪累積天數(shù)比較大，并且南方案的積雪累積天數(shù)沿鐵路線的變化要比北方案大。

5 克塔鐵路雪害區(qū)段劃分

5.1 風(fēng)吹雪積雪堆積區(qū)

根據(jù)風(fēng)速和地形復(fù)雜度相結(jié)合提取出風(fēng)吹雪堆積等級(jí)區(qū)劃圖。主要使用模式中積雪的相關(guān)變量，結(jié)合地貌信息，提取風(fēng)吹雪積雪堆積區(qū)，最終評(píng)估風(fēng)吹雪發(fā)生區(qū)域。積雪堆積區(qū)[12]，是根據(jù)地形復(fù)雜度結(jié)合雪深進(jìn)行不同等級(jí)的統(tǒng)計(jì)和劃分獲得。地形復(fù)雜度則采用雙線性插值方法獲得，是對(duì)30 m的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)升尺度到40 m，50 m，60 m，70 m，80 m，90 m，100 m，110 m，120 m的水平分辨率，然后再重采樣降尺度到水平分辨率30 m，分別計(jì)算降尺度后的30 m分辨率與原始30 m模型數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)差，從而獲得地形復(fù)雜度的指標(biāo)。

根據(jù)模式的雪深數(shù)據(jù)和南北方案經(jīng)過(guò)區(qū)域的地形復(fù)雜度，來(lái)評(píng)估風(fēng)吹雪的堆積區(qū)，將堆積的等級(jí)分為較少，一般，較嚴(yán)重，嚴(yán)重四個(gè)等級(jí)(表4)。其中，地形復(fù)雜度是根據(jù)不同分辨率的數(shù)字高程做標(biāo)準(zhǔn)方差后獲得，雪深由模式數(shù)據(jù)直接獲得。結(jié)果與較高精度的遙感影像結(jié)合地形起伏做對(duì)比，基本一致(圖9)。

圖9表明：北方案經(jīng)過(guò)了等級(jí)較高的風(fēng)吹雪堆積區(qū)，南方案則相反；北方案經(jīng)過(guò)了42 km風(fēng)吹雪的堆積區(qū)，其中堆積很?chē)?yán)重的區(qū)域分布不集中，多是一般和較嚴(yán)重的區(qū)域。

表4 風(fēng)吹雪堆積等級(jí)劃分指標(biāo)

圖9 風(fēng)吹雪積雪堆積區(qū)域示意

5.2 風(fēng)吹雪發(fā)生區(qū)

根據(jù)風(fēng)速和降雪量推測(cè)可能發(fā)生風(fēng)吹雪的區(qū)域，并根據(jù)風(fēng)吹雪的累積次數(shù)來(lái)判定該區(qū)域是否為風(fēng)吹雪頻發(fā)區(qū)。

根據(jù)新疆積雪的物理特性和北美地區(qū)風(fēng)吹雪研究結(jié)果，當(dāng)風(fēng)速在3～11 m/s，同時(shí)有降雪現(xiàn)象的發(fā)生，即可發(fā)生風(fēng)吹雪現(xiàn)象。在本研究中，采用氣候模式的降雪數(shù)據(jù)和WRF模擬的10 m風(fēng)速作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，判斷研究區(qū)內(nèi)的風(fēng)吹雪災(zāi)害發(fā)生地段。

由圖10可看出鐵廠溝到老風(fēng)口、瑪依塔斯區(qū)域內(nèi)，北方案CK148+900～CK157、CK172～CK176段為風(fēng)吹雪較嚴(yán)重區(qū)；CK157～CK172為風(fēng)吹雪嚴(yán)重區(qū)；CK176～CK193+800為風(fēng)吹雪一般區(qū)。南方案C2K148+900 ～C2K155、C2K161～C2K186、C2K206～C2K210段為較嚴(yán)重區(qū)；C2K155～C2K161、C2K186～C2K206段為嚴(yán)重區(qū)；C2K210～C2K218為一般區(qū)。

南北方案都經(jīng)過(guò)了風(fēng)吹雪發(fā)生頻次較多的區(qū)域，南方案發(fā)生風(fēng)吹雪災(zāi)害的里程數(shù)比北方案多，而其他地段風(fēng)吹雪災(zāi)害相對(duì)較輕。這與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況吻合。

6 結(jié)論

通過(guò)2012年冬季實(shí)地考察訪問(wèn)，分析統(tǒng)計(jì)沿線風(fēng)電廠的測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)及周邊氣象站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合模擬分析結(jié)果，得出如下主要結(jié)論。

(1)北方案35 km、南方案79 km是大風(fēng)區(qū)(≥8級(jí))。風(fēng)區(qū)內(nèi)東、西大風(fēng)相繼出現(xiàn)，冬季主風(fēng)向是東、東南風(fēng)，夏季主風(fēng)向是西、西北風(fēng)，風(fēng)向季節(jié)交替明顯；夏季風(fēng)速小于冬季風(fēng)速，故風(fēng)雪災(zāi)害防治的重點(diǎn)是冬季的風(fēng)吹雪。

(2)南北方案1、2月的積雪累積天數(shù)較大。北方案經(jīng)過(guò)42 km不同等級(jí)的積雪堆積區(qū)，南方案僅通過(guò)了較少的區(qū)域，即北方案受風(fēng)吹雪影響的范圍少。

(3)南北方案都經(jīng)過(guò)了風(fēng)吹雪可能發(fā)生頻次比較大的區(qū)域，南方案比北方案整體要多。南北方案風(fēng)吹雪段落分別為69.1 km 和44.9 km，南方案發(fā)生風(fēng)吹雪的段落長(zhǎng)了24.2 km。

通過(guò)研究?jī)?nèi)容最終選擇了短直通過(guò)風(fēng)雪區(qū)的北方案，為確定合理的線路方案提供了科學(xué)依據(jù)。

圖10 區(qū)域冬季風(fēng)吹雪發(fā)生頻率

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Study on the Characteristics of Snowdrift Disaster along Karamay-Tacheng Railway in Xinjiang

Luo Xinwen

(Geology and Subgrade Design Department of Xinjiang Railway Survey and Design Institute Group Corporation， Urumqi 830011, China)

Snowdrift disaster is a key and difficult point in route selection and design of Karamay-Tacheng railway line. Study on the characteristics of snowdrift disaster to effectively avoid and reduce disaster sections has important theoretical and practical significance in route selection and snow hazard prevention. Based on existing meteorological data， site investigation and simulated results of numerical weather forecast model and meteorological modules in atmospheric pollution model， it is concluded that the prevailing wind direction is east-bond and southeast-bond in winter， and west-bond and northwest-bond in summer with obvious seasonal alternation; strong east wind and west wind appear in succession; moreover， the wind in winter is generally stronger than that in summer. Therefore， the snowdrift in winter is the key point for snow disaster prevention. Using satellite image and regional climate simulation analysis brings to a conclusion that the south line scheme Laofengkou scheme)is 24.2km longer with sections with possible snowdrift and higher frequency than the north line scheme(Mayitasi scheme)．

Railway; Snowdrift; Disaster characteristics; Simulation analysis

2014-01-09；

：2014-01-21

羅新文(1971—)，男，高級(jí)工程師，1994年畢業(yè)于西安地質(zhì)學(xué)院地勘專(zhuān)業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail：tyylxw@163.com。

1004-2954(2014)10-0010-07

U213.1+53

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.10.003