計鋒， 孔維一， 米長虹， 姚晨

（1.哈爾濱工業(yè)大學建筑設計研究院有限公司，哈爾濱 150090；2.中國建筑設計研究院有限公司，北京 100044）

0 引言

按土的凍結狀態(tài)保持時間的長短，凍土一般又可分為短時凍土（數小時、數日以至半月）、季節(jié)凍土（半月至數月）以及多年凍土（數年至數萬年以上）3種類型。我國三大凍土區(qū)集中在青藏高原、新疆和東北大小興安嶺地區(qū)，國內學者針對三大凍土區(qū)也進行了較多的研究。

近期在國家某核心期刊雜志上，閱讀到一篇有關室外消防水池取水口設置的文章，文中通過舉例不同地區(qū)加以探討室外消防水池取水口設置形式及注意問題。例舉的地區(qū)中有黑龍江省綏化、新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰、吉林白城三個地區(qū)的凍土深度分別達到715、650、750cm。作者居住在黑龍江省哈爾濱市，從事建筑設計，對黑龍江省綏化有一定了解。多次參與黑龍江省綏化地區(qū)的建筑設計項目，項目地質勘查報告累積多份。對于黑龍江省綏化凍土深度達到7.15m 這個數據持有懷疑態(tài)度。針對此數據，收集多專業(yè)的資料，查閱相關專業(yè)規(guī)范、設計手冊、書籍及文獻等，展開探究。

1 采暖通風專業(yè)

通用的采暖通風專業(yè)的供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范中，TJ 19-75《工業(yè)企業(yè)采曖通風和空氣調節(jié)設計規(guī)范》、GBJ 19-87《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》（2001年版）、GB 50019-2003《采曖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》、GB 50736-2012《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》、GB 50019-2015《工業(yè)建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》為常用的專業(yè)規(guī)范，就以上規(guī)范中有關凍土深度的相關氣象數據加以整理。

1975年頒布的TJ 19-75《工業(yè)企業(yè)采曖通風和空氣調節(jié)設計規(guī)范》中，沒有最大凍土深度的相關數據。

2001 年頒布的GBJ 19-87《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》（2001年版），附錄二室外氣象參數中，有各省市部分城市的最大凍土深度相關數據。收錄黑龍江省10個城市：愛輝、伊春、齊齊哈爾、鶴崗、佳木斯、安達、哈爾濱、雞西、牡丹江、綏芬河，未見綏化相關氣象數據［1］。

2003 年頒布的GB 50019-2003《采曖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》，沒有附錄室外氣象參數，沒有最大凍土深度的相關數據［2］。

2012 年頒布的GB 50736-2012《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》在附錄A室外空氣計算參數的表格中，最大凍土深度黑龍江綏化為715cm；吉林白城為750cm；新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰為650cm［3］。

2015年頒布的GB 50019-2015《工業(yè)建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》在附錄A室外空氣計算參數的表格中，最大凍土深度黑龍江綏化：715cm；吉林白城：750cm；新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰：650cm［4］。

GB 50019-2015《工業(yè)建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》表A.0.1-1 室外空氣計算參數（一）全部采用了現行國家標準GB 50736-2012《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》附錄A 的數據，未作修改。所以GB 50019-2015 與GB 50736-2012 的數據一致。GB 50736-2012與GB 50019-2015兩本規(guī)范中的數據是完全一致的。

2 給水排水專業(yè)

給水排水專業(yè)從業(yè)人員在工程設計及研究中，使用的氣象資料收錄在《給水排水設計手冊》與《建筑給水排水設計手冊》兩本設計手冊中。就這兩本手冊不同時期版本分別查詢有關凍土深度的相關氣象數據。

1986 年，中國市政工程西南院主編《給水排水設計手冊》第1冊常用資料7.3氣象資料中，常用資料中，最大凍土深度黑龍江綏化：221cm；吉林白城大于250cm［5］；新疆未見克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰相關氣象數據。

2000 年，中國市政工程西南設計研究院主編《給水排水設計手冊》（第二版）第1冊7.3氣象資料中，全國主要城市室外氣象參數，最大凍土深度黑龍江綏化：221cm；吉林白城大于250cm［6］；新疆未見克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰相關氣象數據。

1992 年，陳耀宗、姜文源、胡鶴鈞等主編《建筑沒有收錄氣象資料與最大凍土深度的相關數據［7］。

2008 年，中國建筑設計研究院主編《建筑（第二版）第2018 年出版的由中國建筑工業(yè)出版社出版，中國建筑設計研究院有限公司主編《建筑給水排水設計手冊》（第三版）13.4.9 節(jié)給水排水設計常用氣象參數中收錄的氣象資料與最大凍土深度如下，黑龍江綏化：715cm；吉林白城：750cm；新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰650cm。在表13.4.15 給水排水設計常用氣象參數明確注明，摘自GB 50019-2015《工業(yè)建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》［9］。如文中所述，GB 50019-2015《工業(yè)建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》氣象數據引用了GB 50736-2012《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》。

3 結構專業(yè)

2011 年出版的由黑龍江省寒地建筑科學研究院主編JGJ 118-2011《凍土地區(qū)建筑地基基礎設計規(guī)范》中未見常用氣象參數中收錄的氣象資料與季節(jié)凍土標準凍土深度［10］。

2011 年出版的由中國建筑科學研究院主編GB 50007-2011《建筑地基基礎設計規(guī)范》中，在中國季節(jié)性凍土標準凍深線圖中，黑龍江綏化季節(jié)凍土標準凍深深度在200～220cm，吉林白城季節(jié)凍土標準凍深深度在180～200cm，新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏恰季節(jié)凍土標準凍深深度線圖為180cm，具體可見圖1［11］。

圖1 中國季節(jié)性凍土標準凍深線圖局部

2019 年出版的由黑龍江省寒地建筑科學研究院主編DB 23/T902-2019《黑龍江省建筑地基基礎設計規(guī)程》中，具體可見規(guī)程后附錄G 黑龍江省季節(jié)通途標準凍深線圖中得知［12］，黑龍江綏化及吉林省白城的季節(jié)凍土標準凍深深度在200～220cm線附近。

2009年由建設部綜合勘察研究設計院主編的GB 50021-2001《巖土工程勘察規(guī)范》（2009年版），通過其中的凍土勘測方法及標準凍深，均沒有出現綏化凍土深度達到715cm［13］。

4 建筑專業(yè)

2012年，張晴原、楊洪興主編的《建筑用標準氣象數據手冊》，附帶光盤。光片中有120 個氣象臺站的概況，標準日氣象數據及不保證率氣象數據［14］。氣象數據手冊及光盤中的氣象資料中，沒有收錄與最大凍土深度的相關數據。

2014 年，中國建筑科學研究院主編的JGJ/T 346-2014《建筑節(jié)能氣象參數標準》，附帶120個氣象臺站的概況，標準日氣象數據及不保證率氣象數據［15］。標準及光盤中的氣象資料中，沒有收錄與最大凍土深度的相關數據。具體可見表1 建筑行業(yè)規(guī)范、設計手冊中綏化地區(qū)凍土深度匯總。

表1 建筑行業(yè)規(guī)范、設計手冊中綏化地區(qū)凍土深度匯總

確定地區(qū)氣象數據中最大凍深應明確。建筑行業(yè)中結構專業(yè)、給水排水專業(yè)及暖通專業(yè)分別執(zhí)行各種的規(guī)范，同一地區(qū)的氣象資料應一致，不應有偏差?，F行的國家級地方規(guī)范及標準，多專業(yè)對同一地區(qū)的氣象數據出現較大偏差，最大凍土深度基礎數據在建筑工程實施中影響到建筑基礎、室外給水管道埋深等，影響建筑及供水安全。陸續(xù)新頒布的規(guī)范中同一地區(qū)最大凍深引用不同規(guī)范或標準，造成混亂，筆者認為這個數據值得認真探究。

5 氣象與工程勘測

工程實踐中，綏化地區(qū)工程項目在施工前，都會有地質勘測報告，就目前收集到的相關地質勘測報告，綏化地區(qū)的季節(jié)性凍土深度在200～220cm 之間。與結構專業(yè)規(guī)范和給排水專業(yè)設計手冊中的氣象資料數據相符合。另從黑龍江省消防應急救援中心獲得的有關省內各地區(qū)消防管道及市政室外消火栓埋設的防凍指導最大凍土深度，綏化為225cm。

根據相關規(guī)范，除季節(jié)性凍土外，在圖1中可以看到多年凍土區(qū)。含有固態(tài)水，且凍結狀態(tài)持續(xù)二年或二年以上的土，應判定為多年凍土。我國多年凍土主要分布在青藏高原、帕米爾及西部高山（包括祁連山、阿爾泰山、天山等），東北的大小興安嶺和其他高山的頂部也有零星分布。根據東北地區(qū)經驗，當凍土厚度大于2.8 時會出現多年凍土。綏化最大凍土深度為715cm 時，應該屬于多年凍土。在相關規(guī)范及文獻上未見。

凍土觀測按照國家地面氣象觀測規(guī)范，根據埋入土中的凍土器內水柱所在位置，從管壁刻度線上讀出冰上下兩端的相應刻度數，分別記為凍結層的上、下限深度值［16］。

我國多年凍土面積占國土面積的22.3%，在世界上占第3 位。其中高海拔多年凍土面積則居世界之最，季節(jié)凍土及短時凍土遍布大部分國土。相關氣象研究表明，極端最大凍土深度出現的頻率逐年代明顯下降，各區(qū)最大凍土深度呈下降趨勢，凍土深度較大的地區(qū)有黑龍江大部、內蒙古中、西部、新疆北部、青藏高原、青海西部（2m 以上），其中黑龍江的漠河、內蒙古的圖里河、新巴爾虎右旗等我國最北部一線曾出現過大于4m 的凍土［17］。相關研究利用1961～2012 年來黑龍江省32個氣象臺站的逐日凍土觀測數據，使用變異系數法、線性趨勢估計法、克里金插值法以及突變檢驗方法，對黑龍江省凍土最大凍結深度的時空變化特征進行分析。得出黑龍江省凍土最大凍結深度年下降速率為-0.67cm/a，在60 年代最大凍結深度達到最大。黑龍江省最大凍結深度年空間分布特征總體上呈現北高南低的趨勢走向，低值區(qū)主要位于鐵力、通河站點附近?？臻g分布并不與緯線平行，同緯度相比，中部地區(qū)的最大凍結深度偏低。高值區(qū)主要位于大興安嶺地區(qū)［18］。GB 50736-2012《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》中關于綏化最大凍土深度的數值與上次結論違背。在GB 50736-2012附錄A室外空氣計算參數的表格中氣象中，只有黑龍江省綏化（715cm）、新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏?。?50cm）、吉林白城（750cm）3個地區(qū)的凍土深度數據明顯高于其他地區(qū)。在規(guī)范的條文解釋中也沒有對這三個突出數據加以說明。相關氣象研究最大凍結深度在二十世紀八十年代發(fā)生了突變，但突變后最大凍結深度未見倍數級增長的相關文獻。

有研究表明新疆、吉林的1961～2010 年最大凍土深度總體呈現減小趨勢［19-23］。對于新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州烏?。?50cm）、吉林白城（750cm）兩個地區(qū)的凍土深度數據有待進一步探究。

另咨詢GB 50736-2012《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》的相關參編單位，其單位建筑設計中采暖通風、給水排水、結構等專業(yè)所采用綏化地區(qū)的最大凍土深度取值為200～220cm。

6 結語

通過以上多專業(yè)交叉數據整理與分析，得出如下結論：

（1） 2012 年后頒布的采暖通風專業(yè)規(guī)范GB 50736-2012 中黑龍江綏化的最大凍土深度分別為715cm；結構專業(yè)綏化地區(qū)標準凍土深度執(zhí)行200～220cm；給水排水專業(yè)在2018年前此數值為221cm，在2018年后引用采暖通風規(guī)范GB 50736-2012后，數據同采暖通風規(guī)范；建筑專業(yè)規(guī)范中氣象資料未見有最大凍土深度數據。

（2） 根據氣象研究及相關資料，極端最大凍土深度出現的頻率逐年代下降明顯，各區(qū)最大凍土深度呈下降趨勢。黑龍江省最大凍結深度年空間分布特征總體上呈現北高南低的趨勢走向，中部地區(qū)的最大凍結深度偏低。高值區(qū)主要位于大興安嶺地區(qū)。綏化正位于黑龍江省中部地區(qū)。

（3） 國家建筑行業(yè)相關規(guī)范編制時，關于氣象資料統(tǒng)一一致，邏輯上不會出現較大偏差。

（4） 建筑工程設計中，綜合采暖通風、給水排水、建筑、結構多專業(yè)及實際工程的工程勘測與工程經驗，采用綏化的凍土深度在200～230cm之間。關于采暖通風專業(yè)規(guī)范GB 50736-2012 中綏化最大凍土深度715cm，建議相關規(guī)范在修編時，能夠進一步核實此數據。