基于WRF的道路风吹雪研究及预测

来源 :石家庄铁道大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chen1052333209
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风致雪漂移在高纬高寒地区是非常常见的自然现象,又称“风吹雪”。在我国寒冷地区,风吹雪灾害是困扰交通线路运输的难题之一。风吹雪对交通线路的影响主要包括以下两方面:(1)造成线路周边积雪,掩埋交通线路,引起交通堵塞;(2)使道路能见度降低,造成驾驶员视线受阻,容易造成交通事故。近年来,我国交通路网迅速地向高纬高寒地区延伸,因此交通线路风吹雪的预测研究十分必要。目前,对于线路风吹雪天气预测主要通过统计气象站观测数据进行分析,基于真实天气状况下对于整条线路沿线的风吹雪灾害程度的预测研究较少。为了对交通线路沿线风吹雪灾害进行预测,本文采用WRF(天气研究预报模型)中尺度天气数值模拟,对交通线路所在区域进行天气模拟,通过对交通线路沿线风场、降水等天气因素分布规律的分析,预测线路沿线易发生风吹雪自然现象的概率以及能见度分布情况。结合线路沿线不同的路基型式,运用模糊综合评价法对沿线不同路段风吹雪灾害程度进行评估,为道路选线、路段形式的设计以及防风雪布置提供依据。全文主要研究内容如下:1.对铁路沿线区域进行天气数值模拟。运用WRF对新疆克塔铁路所在区域进行水平分辨率10 km-2 km的双重嵌套模拟。调整微物理方案及行星边界层方案,设置四种参数方案组合得到不同的模拟结果。将模拟结果与线路周围固定气象站的实时观测数据进行对比,验证了本文提出的模拟方式能较好反应该区域的天气状况,并确定了最优模拟结果。2.分析铁路沿线天气状况。根据模拟结果分析各个路段不同的风速分布概率、主导风向以及降雪分布规律,结果表明部分路段能够运用常见概率分布函数对风速进行描述。结合路段主导风向与线路夹角以及降雪分布规律,能够预测铁路沿线风吹雪现象发生区域以及沿线能见度分布情况。3.对铁路不同路段进行风吹雪灾害评估。总结不同路基型式对于风吹雪灾害的影响。基于WRF所得天气数据以及铁路沿线各路段不同路基型式的分布,运用模糊综合评价法与层次分析法,对铁路沿线不同路段所受到风吹雪灾害的严重程度进行判识,从而对交通线路沿线发生风吹雪灾害概率进行预测,为不同区域路段形式设计以及防雪措施布置提供参考。
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