甘肃省公路自然区划分区指标研究与实践

付清华，等：甘肃省公路自然区划分区指标研究与实践　甘肃省公路自然区划分区指标研究与实践　付清华　，李志强　，张小荣　（１．甘肃交通职业技术学院，兰州７３００７０；２．长安大学，西安７１００６４）　摘　要：公路自然区划是研究自然环境对公路建设影响的产物，同时也是公路建设适应自然环境　研究的结果。根据自然区划的一般理论，结合甘肃省公路建设的实际，提出省级公路自然区划指标确　定的原则、方法。提出公路工程困难度指数等量化指标并在甘肃省公路自然区划分区中加以实践。甘　肃省公路自然区划分为３个一级区，７个二级区，１８个三级区，相对于８６标准能更有利于甘肃省公　路的规划、设计、施工及运营管理。　关键词：公路自然区划；分区指标；原则；方法　中图分类号：Ｕ４１　０　引言　文献标志码：Ｂ　文章文章编号：１００３—８８２５（２０１１）０５—００１１—０３　对公路工程具有决定性影响的要素进行分析，建立数　学模型。　（２）在不同等级分区之间寻找影响较大，且具　公路作为一种人工建筑物，一经建成便成为自然　环境的一部分，并将不断受到各种自然因素的影响，　同时公路建设也会反作用于自然环境，引起自然环境　的改变。只有在建设环境条件明确的基础上，通过在　设计、施工以及养护中采取适合当地自然环境的技术　措施，才能保障公路的应有使用寿命和正常服务水　平。公路自然区划就是借助自然区划方法，以影响公　路建设的各种自然因素为依据，按照一定的原则和方　法划分成的区域等级系统，其中分区指标是公路自然　区划研究的核心内容。　我国公路自然区划研究工作开始于上世纪５０年　有全局性的资源要素，如公路气候区划中一级分区采　用热量资源，二级分区采用降水资源，三级分区采用　其他气候资源（大风、沙尘暴和雾）。　１．２客观性原则　定量指标所采用的数据真实、客观，数据资料的　样本量越大，区划指标就越真实、客观地反映实际，　分区就能更好地为公路建设服务。　１．３本质特征原则　分区指标具有明确的工程指导意义，各指标有不　同的关注点和针对性，既能有效反映和揭示自然环境　要素的本质特征，又能充分体现公路建设的需求。　１．４可操作性原则　分区指标简单、明确、便于理解、易于实现，数　据容易获取（有些指标需经过长期观测和积累，例如　气温和路面温度、气温和桥面温度、冻土温度及梯度　变化、路基湿度及梯度变化等）便于分析、建模、评　价等。　１．５层次性原则　代，于１９８６年颁布了《公路自然区划标准》，但由于　区划体系过分偏重于自然地理体系，而对于地形地　貌、地质条件对路基、路面的影响以及地质灾害、公　路病害涉及较少，所以现行的区划已不能满足当今公　路建设多样性的实际需要　。甘肃省公路自然区划　将甘肃复杂的自然环境要素与公路工程有机联系起　来，提出省级区划指标确定的原则、方法并将其运用　到分区实践，以具体服务于甘肃省公路规划、设计、　施工和运营中，对于分省开展公路自然区划也有一定　的借鉴意义。　１　区划指标的确定原则　１．１差异性原则…　例如在甘肃公路气候区划中热量作为第一层次的　指标，降水作为第二层次的指标，而大风、雾、沙尘　暴则作为第三层次的指标，不仅概念清楚、层次分　（１）在分区内，选定要素类型后，寻找和确定　明、而且能较真实地反映甘肃省气候要素的分区域差　异规律及对公路建设可能产生的不利影响。　２　区划指标的确定方法　２．１工程因素　收稿日期：２０１０—１０—１３　基金项目：西部交通建设科技项目（２００１　３１８　０００５３）　作者简介：付清华（１９７３一），男，甘肃金塔人。副教授，硕士　从事道路工程教学与研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｇｌｘ一２００５＠１６３．ｅｏｍ。　不同的自然地理条件会对公路工程产生不同的作　用，造成不同的影响。如地貌条件会影响设计指标的　・ｌ２・　路基工程　Ｓｕｂｇｒａｄｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　２０１　１年第５期（总第１５８期）　选取、公路建设的投资、构造物的类型以及工程难易　程度等；气候条件会影响防排水构造物的设计以及病　害的产生；岩土条件会影响筑路材料供应和选择等。　所以，在确定分区指标时，采用工程因素确定法是最　撼本、最重要的方法之一。　２．２最大差异　自然地理要素对公路工程的作用和影响范围、程　度、强度或者造成的危害等有较大的差异与不同，寻　找和确定最大相互作用的自然地理要素作为区划的分　区指标。　２．３宏观分析　仅从具体的自然现象和工程实例出发，缺乏宏观　抽象的能力，很难寻找和确定有价值、有意义的分区　指标，必须抓住要害、抓住本质、抓住关键。　２．４借鉴类比　借鉴和吸收国内外各类区划分区指标研究的成功　经验，并有所突破和创新。　２．５半理论半经验　确定计算公式时有一定的理论意义，在标度或权　重确定时主要靠专家的经验。　３　区划指标和指标体系　３．１一级分区　对于甘肃省来说，对公路建设影响最大、差异最　大的自然地理要素应为：海拔高程、地形坡度、切割　深度、岩土类型和植被状况等　。　（１）海拔高程。甘肃省是一个以山地和丘陵为　主的省份，特别在高海拔地区如甘南高原（平均海拔　达３　０００　ｍ左右）、祁连山、阿尔金山等，对公路设　计、施工、养护和汽车运营都造成较大的影响，这些　地区的冻土也对公路造成较大的危害。　（２）地形坡度。该要素对公路设计指标的选取、　控制投资、施工、养护和各种病害的产生，都将产生　重大影响和作用。　（３）切割深度和切割密度。这两个要素反映地　表的破碎程度，而地表的破碎程度对公路建设的各方　面都将产生巨大的影响。　（４）岩土类型。公路建筑在岩土（体）中，同　时又需要大量高质量的筑路材料，许多公路病害也是　由于岩土（体）引起或造成的。　（５）植被状况。植被状况对公路建设和生态环　境保护具有一定的影响和作用，虽然较前几个因素影　响相对小，但对森林覆盖率极低的甘肃省来说，植被　情况也是值得关注的一个因素。　上述要素都是反映非地带性的，从甘肃省自然地　理条件来看，非地带性的地貌、岩性、植被对公路建　设影响最大、差异最大，将其作为甘肃省公路自然区　划的一级分区指标是合理可行的。　寻找和建立以上因素的联系和函数关系，采用公　路工程困难度指数，按照公路工程建设困难度等级划　分（表１）就可进行甘肃省公路自然区划一级区划的　分区（见３．４节）。　表ｌ公路工程建设困难度等级划分　３．２二级分区指标　自然地理要素对公路工程的影响程度，首先是气　候资源条件。甘肃省气候资源区域分布及变化规律是　热量资源服从地带性分布及变化，沿东南到西北随纬　度的增加及海拔的升高而逐渐降低，降水及其干湿变　化也基本沿东南向西北递减，暴雨和雾等分布和变化　受非地带性的影响较大。选取春融期日数、冻结期日　数、年最高气温日数、大于等于２５　ｃＣ日数、年降雨　量大于等于３　ｍｍ日数、年暴雨日数、年降雪日数、　年积雪日数、年大风日数、年雾日数等ｌ０个气候要　素，分别求得热量、降水和其他不利系数，按式　（１）求解综合气候最不利系数。　Ｚ＾＝Ｚ　Ａｌ＋Ｚ　４２＋Ｚ。４　３　（１）　式中ｚ　为综合气候最不利系数；Ｚ　为热量最不利　系数；Ｚ　为降水最不利系数；Ｚ　为其他最不　利系数；Ａ为权重系数（Ａ，＝０．４５、Ａ：＝　０．４０、Ａ３＝０．１５）　根据计算结果，按甘肃省综合气候最不利条件分　级（表２）划分二级区（见３．４节）。　表２甘肃省综合气候最不利条件分级　３．３三级分区　对于地质灾害频发的甘肃省来说，滑坡、泥石　流、黄土湿陷、冻土、盐渍土、风沙和地震等对公路　建设产生的作用和影响是不容忽视的。根据７种地质　灾害计算综合灾度指数，按照综合灾度分级（表３）　划分三级区（见３．４节）。　表３公路地质灾害综合灾度分级　３．４分区结果　根据以上区划原则、方法和分区指标，将甘肃省　公路自然区划分为３个一级区，７个二级区，１８个三　级区，见表４。　付清华，等：甘肃省公路自然区划分区指标研究与实践　表４甘肃省公路自然区划分　一・１３・　级区　二级区　三级区　４　结语　区号　分区名称　区号　分区名称　区号　陇东黄土塬、　山地区　ＩＢ　分区名称　陇东黄土塬、　河谷小区　六盘山、关山　山地小区　（１）以省级行政区为研究单位的甘肃省公路自　然区划研究结果，其公路自然区可分为３个一级区，　７个二级区，１８个三级区。它是我国１９８６年颁布的　陇东、陇西　黄土高原大区　陇西东部　黄土梁峁小区　陇西中西部黄土　《公路自然区划标准》的进一步完善和发展，其实用　性和可操作性更强，有利于甘肃省公路的设计、施　陇西黄土　梁峁、山地小区　丘陵、山地区　陇西北部黄土　工、养护和运营管理。　丘陵、山地小区　（２）提出公路工程困难度指数等量化指标，能　Ｉ　２Ｄ　渭河谷地小区　更全面、更深刻地反映和揭示自然环境差异以及与公　Ⅱ　西秦岭东南部　山地、盆地小区　路建设相互作用的内在规律，使区划既有利于保护环　ｌＩ　西秦岭北部山地、　Ｔ『　陇南山地、谷　儿。。　谷地小区　境，又能有效服务于公路建设各个方面和不同层次的　地、盆地地区　Ｉ１　白龙江一西汉水　需要　山地、谷地小区　陇南、甘南、　Ⅱ　岷山一迭山　“　。　山地小区　Ⅱ　祁连山山地、　参考文献：　高原大区　ＴＴ　甘南高原、　Ⅱ　“　甘南北部山地、丘陵小区　　［１］中华人民共和国交通部行业标准ＪＴＪ００３—８６，公路自然区划标准　“。平原、山地区　甘南南部Ｉ』Ｊ地［Ｓ］．北京：人民交通出版社，１９８７．　１１　２Ｂ　平原小区　、［２］武光和，江存远．甘肃省综合自然区划［Ｍ］．兰州：甘肃科学技术出　祁　Ｉ１　祁连山山地、　版社，１９９８．　“　谷地、盆地区　ｕ３日［３］马宗晋，等．中国自然灾害区划研究进展［Ｍ］　北京：海洋出版　血Ｊ也　、ｌ＾‘　社．１９９８．　河西东部　ⅢｌＡ金　［４］张汉舟，张小荣甘肃省公路三级自然区划研究［Ｊ］．公路交通科技，　Ⅲ　沙漠一绿洲、　山地区　２００４（９）：３７—３９．　Ⅲ河西荒漠大区　［５］赵迁乔，宋夫才公路自然区划的原则、方法及指标选取的探讨［Ｊ］　河西西部　、　公路，２００５（１）：１５—１８　Ⅲ２沙漠、戈壁、　山地区　［６］西部交通建没科技项目．甘肃公路自然区划及环境参数研究　ｆＲ］．２００５．　Ｓｔｕｄｙ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｚｏｎｉｎｇ　Ｉｎｄｅｘ　ｆｏｒ　Ｈｉｇｈｗａｙ　ｉｎ　Ｇａｎｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ＦＵ　Ｑｉｎｇ—ｈｕａ　，ＬＩ　Ｚｈｉ．ｑｉａｎｇ　，ＺＨＡＮＧ　Ｘｉａｏ—ｒｏｎｇ　Ｇａｎｓｕ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００７０，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｃｈａｎｇ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００６４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｉｇｈｗａｙ　ｎａｔｕｒａｌ　ｚｏｎｉｎｇ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　ｎａｔｕｒａｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｏｎ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｈ　ｏｆ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｄａｐｔｅｄ　ｔｏ　ｎａｔｕｒａｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｔｈｅｏｒｙ　ｏｆ　ｎａｔｕｒａｌ　ｚｏｎｉｎｇ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｇａｎｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ．ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｎａｔｕｒａｌ　ｚｏｎｉｎｇ　ｉｎｄｅｘ　ｆｏｒ　ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　ｈｉｇｈｗａｙｓ　ａｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ，ｉｎ　ｗｈｉｃｈ，ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ　ｏｆ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｄｉｉｆｃｕｌｔｙ　ｉｎｄｅｘ　ａｒｅ　ａｄｖａｎｃｅｄ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｎａｔｕｒａｌ　ｚｏｎｉｎｇ　ｆｏｒ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｉｎ　Ｇａｎｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ．Ｎａｔｕｒａｌ　ｚｏｎｉｎｇ　ｆｏｒ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｉｎ　Ｇａｎｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ｉｓ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｉｎｔｏ　３　ｆｉｒｓｔ—ｌｅｖｅｌ　ｒｅｇｉｏｎｓ，　７　ｓｅｃｏｎｄ—ｌｅｖｅｌ　ｒｅｇｉｏｎｓ　ａｎｄ　１　８　ｔｈｉｒｄ—ｌｅｖｅｌ　ｒｅｇｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｆａｖｏｒａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｐｌａｎｎｉｎｇ，ｄｅｓｉｇｎ，　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｇａｎｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｔｏ　８６　Ｓｔａｎｄａｒｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｗａｙ　ｎａｔｕｒａｌ　ｚｏｎｉｎｇ；ｚｏｎｉｎｇ　ｉｎｄｅｘ；ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｍｅｔｈｏｄ