公路自然区划Ⅱ1区路基湿度指数优化算法

李冬雪，李 聪，何兆益，凌建明

(1. 重庆交通大学 交通运输学院, 重庆 400074；2. 招商局重庆交通科研设计院有限公司, 重庆 400067；3. 同济大学 交通运输工程学院, 上海 201804)

长白山脉纵向分布于黑龙江、吉林和辽宁三省的东部地区，属于《公路自然区划标准》[1]中的东北东部山地湿冻区(Ⅱ1区)。公路工程主要面临冬季雪害、夏季水毁的威胁，对路基平衡湿度预估的准确性要求高。湿度指数TMI(Thornthwaite moisture index)是现行《公路路基设计规范》[2]中预估气候因素控制型路基平衡湿度的主要参数，采用TMI模型(Thornthwaite法)计算，主要包括路基土潜在蒸发蒸腾量PE(potential evapotranspiration)估算及年度湿度平衡两部分。但是采用Thornthwaite法计算公路自然区划Ⅱ1区的路基湿度指数时存在一个问题，即当气温低于0 ℃时，认为蒸发蒸腾作用停止，PE计算值为0[3-6]。虽然相对于液态水、森林积雪而言，无覆盖路基边坡和植物边坡(裸土和苔原)积雪的蒸发速率较慢，但并不为0[7]。此外，受路面覆盖效应影响，路基土的蒸发蒸腾量以及降雨入渗量无法准确衡量，现行《公路路基设计规范》和Thornthwaite法也并未对路面的覆盖效应进行定量的修正[8]。另一方面，正温期水分蒸发、负温期雪面蒸发、春季融雪径流再蒸发的现象更为特殊[9-10]，年度湿度平衡法在一定程度弱化了Ⅱ1区路基湿度状态的季节性变化特征，致使现行规范中推荐的Ⅱ1区TMI取值可能未涵盖所有可能的干湿状态。为了弥补Ⅱ1区湿度指标计算方法中存在的不足，需建立一种新的计算方法，使PE估算时不受限于温度范围，且湿度平衡算法能够反映路基的阶段性冻结-融化特点。……