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風吹雪

(天氣現象)

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風吹雪是一種由氣流挾帶起分散的雪粒在近地面運行的多相流的天氣現象,又稱風雪流,簡稱吹雪,俗稱白毛風。根據強度的大小等方面分為低吹風、高吹風和暴風雪三類。它是一種較為複雜的特殊流體,有較大的危害性。風吹雪多發生在高緯度、高海拔和地形起伏變化較大的積雪地區,在我國新疆主要發生在北疆和天山地帶,“風吹雪”現象常發生在雪停之後,通常會在晴朗天氣。2012年12月,烏魯木齊市遭遇“風吹雪”,致G30新疆烏奎連接線路段300餘輛車受困。
中文名
風吹雪
外文名
Wind blowing snow
形    成
氣流挾帶起分散的雪粒
又    稱
風雪流
特    點
有較大的危害性
定    義
它是一種較為複雜的特殊流體
簡    稱
吹雪

風吹雪形成

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起動風速和雪的輸送是風吹雪的主要形
風吹雪現象 風吹雪現象
成過程。前者是指使雪粒起動運行的臨界風速,它的大小既和雪的密度、粒徑、粘滯係數等有關,又與太陽輻射、氣温、地面粗糙度等外界條件相關,一般情況下,氣温從-23℃升至-6℃時,1米高處地面雪的起動風速是在4米/秒左右。達到起動風速後,氣流沿積雪表面呈現為水平與垂直方向的微小渦旋羣把雪粒捲起,並以跳躍、滾動、蠕動和懸浮形式在地面或近地氣層中運行,氣流對雪的輸送長度可從數十米到數百米,取決於風蝕雪面的狀況。風吹雪輸送率與風速成函數關係。
風吹雪
以0~10釐米這一層雪
風吹雪 風吹雪
粒最多,且隨高度的變化具有成層分佈的規律。
風吹雪對自然積雪有重新分配的作用,它所形成的積雪深度要比自然積雪厚 3~10倍。雪粒如吹經平坦開闊地面,則風力以摩擦損失為主,能量損失少,雪粒便隨風運行並形成各種吹蝕微形態。若吹經起伏變化大的地面,不僅摩擦阻力增大,同時形成因地形(物)局部變化,產生的渦旋阻力,使風速急劇減小,導致雪粒的大量堆積。堆積形態多種多樣,如雪檐、雪堤、雪丘、雪舌、波浪式雪堆等。
風吹雪多發生在高緯度、高海拔和地形起伏變化較大的積雪地
風吹雪 風吹雪
區,在新疆主要發生在北疆和天山地帶,烏魯木齊市的一些路段也是“風吹雪”發生的主要區域。“風吹雪”現象常發生在雪停之後,通常會在晴朗天氣。 [1] 

風吹雪類型

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依據雪粒的吹揚高度、吹雪的強度及對能見度的影響,可分成3類:
低吹雪,指地面上的雪被氣流吹起貼地運行,吹揚高度在 2米以下。
高吹雪,指較強氣流將地面雪捲起,吹揚高度達2米以上,水平能見度小於10公里。
暴風雪,指大量的雪隨暴風飄行,風速達17.2米/秒以上,伴有強烈降温,水平能見度小於1公里(天空是否有降雪難以判定)。
風吹雪既有季節性的,也有全年不停的風吹雪。
主要分佈在歐亞大陸、北美、格陵蘭及南極冰蓋等地區,而且頻繁出現。中國分佈在西北、內蒙古、東北、青藏高原和西南地區。

風吹雪危害

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風吹雪嚴重影響交通運輸、工礦建設和農牧業生產。
1978年2月新英格蘭暴風雪,造成10億美元的損失。
1985年10月,吹雪災害影響青藏高原,受災面積相北
新疆部分路段遭遇“風吹雪”
新疆部分路段遭遇“風吹雪”(9張)
中國的江蘇和山東兩省面積之和。
2012年12月22日,在極度的嚴寒與大風天氣雙重作用下,G30新疆境內烏奎連接線路段遭遇“風吹雪”現象。近六公里的路段上,300餘輛車被堵,數百人受困。路段已經實施雙向交通管制,數十噸融雪物資已經緊急運往受阻路段,四台大型清雪車輛在受堵路段附近待命,只待風力減小即可投入道路搶通工作中。
12月22日清晨,烏魯木齊市區氣温降至零下28度,午後G30線新疆境內烏奎連接線路段出現九級以上大風天氣。嚴寒與大風天氣的雙重影響致使這一路段路面出現大面積“風吹雪”現象,路面積雪厚達2米,受堵車輛自烏拉泊立交橋開始直至倉房溝立交橋,近六公里路面雙向堵死。
烏魯木齊公路管理局接到路況報告後立即組織應急隊員上路搶救,部分工作人員22日17時緊急趕往受困路段,勸説受困人員將車輛放置路面,並組織人員撤離受阻路段;其餘工作人員將清雪機械調往“風吹雪”路段待命,並準備了大量融雪劑等清雪物資。

風吹雪預防

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我國已在風吹雪物理研究等方面取得進展,並在野外觀測、風洞模擬實驗及大型防護工程等方面取得一些成效,總結出“導”(各種型式和規格的導雪設施,如下導風柵等)“改”(提高路基、修善邊坡、開挖儲雪場等)、“阻”(不同規格和結構的阻雪柵和防雪林等)、“除”(機械除雪與物理化學融雪)等一套有效的綜合治理措施。

風吹雪風吹雪與公路設計

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在積雪地區,特別是風吹雪嚴重的山區,如路線設計不當,則會造成很大的後患,給養護、運輸工作帶來困難。由於風吹雪東部山區的公路設計有許多特殊要求,工程量大,投資多,因此,在測設時須作深入細緻的調查工作,慎重選擇路線,路基設計則應根據不同的積雪類型,提出相應的防治措施。
1、設計要點
(1)路線應儘量選擇地處沿溪和山脊線,此處風力較大,不易積雪。
(2)路線應儘量最大可能設在陽坡,便於積雪後能夠儘快融化。
(3)路線應儘量利用四面通風的開闊地、台地、山樑、隴崗等有利地形。對於嚴重積雪的地段,必須避讓。當必須通過時,則應在設計中採取相應措施,並應儘量少設路塹,多設填方。
(4)儘量使路線走向與風雪流的主導方向交角小於30°。在轉彎處,平曲線半徑應大於400米,以免形成旋渦。當增大半徑有困難時,可挖去彎道內側山坡的部分土方,加寬邊溝,並利用廢方在外側加寬路基,以加大儲雪場地。
(5)展線地段宜將路線拉開,避免上下線重疊。回頭彎路段宜採用高填方,否則須將上下線之間的“孤島”削平,使彎道全部敞開。
(6)應儘量少的設置路塹,多設置填方,設置路塹時,淺路塹可考慮放緩邊坡,把路基敞開;一般路塹則須考慮結合地形設置儲雪場,整修內側山坡等防雪措施。
(7)應儘量避免高路堤和深路塹相連接。
(8)填方路段的取土坑可用作儲雪場。在背風坡上的路線,取土坑可用作儲雪場。在背風坡上的路線,取土坑應設在路線的上面;在迎風坡上的路線,取土坑應設在下風面。
(9)路基最小高度應比當地最小積雪深度高出0.5米,並清除路基兩側15—20米範圍內凸出的障礙物,如亂石堆、小土丘、草墩、灌木叢等。
(10)應儘可能將路堤迎風面的邊坡加大,使其沿主導方向的坡度大於1:4。
(11)路線縱坡要儘量小些,最小縱坡不宜大於7%,路拱不宜大於2%,彎道的超高橫坡小於4%。
(12)平曲線半徑應儘量加大,對一些小山包,石嘴要大膽切削,不宜繞行,繞行山凹等不通風處,要採用高路堤。
(13)綠化設計時,栽植防雪林,防止風吹雪。
(14)路線、路基設計,在積雪段,要有1—2個冬季的現場觀測資料作為依據,至少應在冬季進行現場積雪情況調查,以便對設計進行必要的修改完善。
(15)在山區還可以通過設置導風板來避免積雪的發生。當風雪流經過時,由於導風板的作用使風道斷面減小,風速增大,即可將雪從路面上吹走或改變風雪流的方向,路面上就不會形成積雪,但導風板的造價較高,因而應與其他措施比較後採用。
2、勘測要點
(1)調查當地的氣象,地形和地貌特點,分析大風及降雪天氣的形成原因及其規律。
(2)調查沿線冬季風力,風向及其頻率與持續時間,總降雪量、一次最大降雪量、最大及平均積雪深度,冬季氣温及凍融時間等資料,分析確定各個路段風雪流的主導風向,風吹雪類型及其危害程度。由於一般氣象台、站都設在城鎮附近,與路線上的情況出入較大,故應儘可能進行實地觀測。
(3)實地測量1:2000~1:5000路線地形圖,其範圍每側不少於200米,並在圖上逐段標出冬季主導風向。
(4)對於修築高路堤:開挖儲雪場以及整修山坡等地段應仔細進行工程地質、水文地質調查,做好必要的路基排水與防護工程設計。
進行公路設計時,應該結合當地當年的積雪情況,結合現行規範的要求,儘可能地避免風吹雪害的影響,最大限度地保持路線的通行能力和安全。 [2] 

風吹雪風吹雪對公路交通的危害及其對策研討

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新疆北部地區由於冬季寒冷和強風作用.風吹雪現象發生頻率較高。每年冬季,都有強大的風雪流出現,致使公路嚴重積雪,能見度極低,造成交通中斷、車輛被埋,凍死凍傷過往人員的現象時有發生,給公路交通安全帶來較大的影響,特別是2000年11月~2001年3月問,由於出現了歷史上罕見的暴風雪,導致交通多次中斷,人民羣眾的生命和財產受到威脅。據新疆交通報報道,僅區內國省道和專用公路就有約2240km發生了不同程度的雪阻,養護部門投入抗災保暢通資金540餘萬元,交通廳對各地縣投入抗災補助資金315萬元,各受災地縣投入抗災保通資金600餘萬元,養護部門共出動機械百餘台,搶險人員500餘人,16000多個工日,營救被困車輛萬餘輛,旅客和司乘人員lo萬餘人,湧現出了許多可歌可泣的動人故事。
從另一方面,這也反映出我區的公路交通基礎設施還很薄弱,經過風吹雪地區的許多路段尚未採取防治措施或者措施不當,違背了風雪流運動規律。不僅沒起到防護作用,反而加重了雪害。當然也有防雪成功的路段,例如老風口過去雪害最嚴重路段,經過多年防雪林試驗和推廣,在這次強大的風雪流中,能見度比未沒防雪林路段有很大提高。該路段未發生阻車現象。
為了能對今後風吹雪地區公路設計、防護有所借鑑.我們結合國內外經驗和我所多年來的試驗研究成果及經驗總結,探討風吹霄對公路交通的危害及應採取的對策。

風吹雪風吹雪對公路交通的危害

風吹雪一般發生在降雪中或降雪後,以降雪之後為多。風吹雪在挖方路段及其它路段的背風區可在較短的時間內埋沒路基及車輛,是冬攀風吹雪地區阻斷變通的最重要原因。風吹雪的危害歸結起來有視線障礙和背風積雪障礙兩種危害.無論哪一種都會引發交通事故或者使公路交通中斷.這兩種危害給風吹雪地區冬季交通安全的保障帶來了許多困難。

風吹雪視線障礙危害

能見度是指視覺能夠識別物體的最大距離。風吹雪發生時不僅使能見度變差,視距變短,還能在較短的時間內使視距發生急劇下降,易造成駕駛人員判斷失誤,對車輛的運行來説非常危險。
能見度變差不僅對運行車輛影響很失,而且對性能優越,能高速運行的除雪機械同樣影響很大,並使運轉操作效率降低。
視距對運行車輛來説非常重要,當汽車的制動距離比當時的視距長,那麼發生交通事故的概率就非常高,危險性極大。

風吹雪背風積雪危害

風力搬運雪的輸雪量和風速的n次方(n=2~7)成比例關係,當風速變小時,飛雪中的一部分將停止移動變成背風積雪。
背風積雪主要發生在風雪流變化、風速突然減弱的地方,例如在構造物的周圍、地形不連續的部位、挖方路段和除雪時在路側產生的雪堤等部位,都容易造成背風積雪。規模大的背風積雪可使交通中斷;規模小的則形成雪壟,易使駕駛員在通過的時候,因把握不穩方向而導致事故,使交通受到阻礙。中斷交通後被埋的車輛在積雪中發動機仍然在工作,易造成一氧化碳中毒。

風吹雪風吹雪的防治對策

防治風吹雪的危害應根據風雪流運動規律及風吹雪危害程度,結合當地地形、風速、風向等情況,因地制宜採取措施。就道路而言,解決風吹雪的危害首先應從路線佈線着手,路線首先要選擇最有利於風雪流通過的地形開闊、地勢較高、起伏較小、氣流順暢、輸雪量小或山坡的迎風坡腳等處通過。風向和路線夾角越小,受到的危害會越少。當地形受到限制時,應儘量使通過雪害路段的長度最短,危害最小。在無法避免風吹雪的路段可採用以下生物、工程及兩者相結合的方法,即:阻、固、輸綜合防治措施。此外由於風吹雪情況複雜,同時兼有自然降雪的危害,防雪設施僅能減少災害,不能完全消除災害,所以機械除雪作業必不可少。 [3] 
參考資料