相变沥青混合料融雪效果及评价指标研究

为确定DTC相变材料(phase change material,PCM)在沥青路面中的融雪效果及评价指标,通过设计室内和室外融雪试验,以未掺加相变材料的沥青混合料试件作为对照组,研究并分析低温下相变沥青混合料的融雪效果。结果表明:相变材料在沥青混合料中具有明显的调温作用,掺量越大,融雪效果越明显;相变材料掺量为0.5%、积雪厚度分别为1.5 cm和3.0 cm时,与普通沥青混合料相比,相变沥青混合料融雪速率分别提高19.0%和16.0%。基于室内和室外融雪试验,提出以积雪厚度变化率(Δh)和余雪覆盖率(residual snow coverage,RSC)作为相变沥青混合料融雪效果的综合评价指标。

常用融雪剂融雪效果影响因素分析及使用标准研究

融雪剂的大量使用,尤其是氯盐类融雪剂的过量使用,将对交通基础设施和路域环境产生损害。以氯化钠、氯化钙、氯化镁、醋酸钾为试剂,分别从温度、融雪剂类型、融雪剂质量、冰层厚度、路面类型、融雪剂颗粒大小、掺加缓蚀剂7个方面探究各个因素与融雪剂融雪速率的关系,确定主导因素为温度、融雪剂用量,基于主导因素绘制融雪剂融雪效果诺谟图,以撒布量为指标,提出融雪剂使用标准。

流体加热融雪系统运行对道路结构温度分布特性影响分析

为了明确流体加热道路融雪系统运行对道路结构短期/长期温度分布特性的影响,利用室外足尺试验系统对比分析了普通水泥混凝土路面结构与流体加热道路融雪系统道路结构在温度、温变速率及温度梯度分布特性等方面的差异,阐明了系统运行对道路结构短期/长期温度分布特性的影响规律。结果表明:融雪系统运行初期,快速上升的流体温度对管壁-路面材料界面存在强烈的温度冲击作用;随着系统持续运行,管壁-路面材料界面的温变速率逐渐减小并趋于稳定,且小于普通路面最大温变速率;同时,融雪系统的运行增大了路面结构内部的温度梯度,改变了路面结构一定深度范围内的热量传递方向。融雪系统道路结构年周期温度分布的观测结果表明:融雪系统的运行可在较短的时间内释放大量热能,降低了道路结构内部热量的散失,有效延缓了季节性冰冻地区冬季道路结构温度的降低及冻结深度的发展。

基于改进SHRP融冰试验的氯盐融雪剂性能研究

氯盐融雪剂因其融冰除雪性能优异、价格低廉、易于获取而得到广泛应用。为探究氯盐融雪剂的温度适用性不同、标准不统一、撒布方式粗略等问题,该文通过改进的SHRP融冰试验,分析了温度、固液态及撒布方式对NaCl、CaCl_(2)、MgCl_(2) 3种常用氯盐融雪剂除冰性能的影响。试验结果表明:氯盐融雪剂的除冰性能对温度具有显著的敏感性;MgCl_(2)、CaCl_(2)两种融雪剂在融化过程中存在“放热”效应;同种氯盐融雪剂在固态下的融冰效率高于液态下的;同种氯盐融雪剂在不同撒布方式下融冰效率不同,其中,在线性撒布下除冰能力最强。根据试验结果,建议使用固态线性撒布的方式,并根据环境温度选择适宜的融雪剂。

干湿循环作用下融雪剂对玻璃纤维水泥土力学性能影响的试验研究

为研究在干湿循环作用下不同种类融雪剂对玻璃纤维水泥土力学性能的影响,制备浓度为0.2mol/L的醋酸钾、氯化镁和硫酸钠溶液作为融雪剂溶液,将养护后的无纤维水泥土和有纤维水泥土试块在不同种类的融雪剂溶液中浸泡3d,然后将试块取出放入烘干箱内分别进行8~10次干湿循环。进而分析融雪剂类型、干湿循环次数对试块表面破坏状态、强度和质量等的影响。试验结果表明:经过10次干湿循环后,醋酸钾融雪剂溶液对试块质量和强度的影响程度小于氯化镁溶液和硫酸钠溶液,说明醋酸钾融雪剂对水泥土侵蚀作用较小;试块表面裂纹随着干湿循环次数的增加逐渐增多加深,在经历相同干湿循环次数后,有纤维水泥土试块的裂纹发展程度、质量损失率和强度损失率均低于无纤维水泥土试块,说明通过添加玻璃纤维可有效提高水泥土抗干湿循环和融雪剂侵蚀的能力。

醋酸酸解磷尾矿制备醋酸钙镁融雪剂工艺研究

以磷矿经过选矿后产生的固体废弃物磷尾矿为原料,回收其中的有价元素钙、镁制备环保型融雪剂醋酸钙镁并同时富集其中的P_(2)O_(5)。通过醋酸酸解磷尾矿实验研究,考察了醋酸用量、液固质量比、反应温度、搅拌转速、反应时间对磷尾矿中钙镁浸出率的影响,结果表明,在醋酸用量为理论用量的130%、液固质量比为14∶1、反应温度为90℃、搅拌速率为1000 r/min、反应时间为3 h的条件下,CaO的浸出率可达到78.26%,MgO的浸出率可达到76.32%,磷尾矿中P_(2)O_(5)的质量分数从8.82%提高至25.91%。酸解液经调节pH后蒸发结晶得到醋酸钙镁盐,对其进行表征和性能测试,结果表明,其各项指标均符合GB/T 23851—2017《融雪剂》要求,是一种低腐蚀性、可降解、融冰雪性能优异的环保型融雪剂。

新型醋酸钙镁盐环保融雪剂的制备与应用技术研究

本文以新型醋酸钙镁盐环保融雪剂为研究对象,基于材料凝固点选定融雪剂主要成分,采用重心设计法确定成分配比;从环境温度、融雪能力、融雪效果方面对新型环保融雪剂融雪性能展开测试;通过与氯盐融雪剂对比,证明了醋酸钙镁盐融雪剂环保能力与使用性价比都要高于氯盐融雪剂,完全能满足道路、铁路等各项工程除雪要求。

冻融作用对黑土坡面融雪、风力和降雨侵蚀的影响研究

[目的]研究冻融作用对东北黑土区坡面土壤侵蚀的影响,可加深对黑土坡面侵蚀过程机理的认识,并为区域侵蚀治理提供重要科学依据。[方法]以东北黑土区单一侵蚀营力驱动的融雪、风力和降雨侵蚀为对照,通过设计冻融-融雪、冻融-风力、冻融-降雨双侵蚀营力叠加的模拟试验,分析冻融作用对坡面融雪、风力和降雨侵蚀的影响。试验处理包括1次冻融作用、2个融雪径流量(1,2 L/min)、1个风速(12 m/s),1个降雨强度(100 mm/h)和1个坡度(3°)。[结果](1)冻融作用显著增加坡面融雪、风力和降雨侵蚀量(p<0.05)。与无冻融作用相比,1次冻融作用使坡面融雪侵蚀在1,2 L/min融雪径流下分别增加2042.9%和777.9%,使风蚀量和降雨侵蚀量分别增加118.0%和74.9%。(2)冻融作用对坡面水蚀(融雪和降雨侵蚀)过程的影响大于对径流过程的影响,且加剧坡面侵蚀过程,使坡面侵蚀活跃期历时增长和侵蚀强度增加;冻融作用也使风力侵蚀的输沙高度增加30%,各高度风蚀输沙量均增加50%以上。(3)冻融作用降低土壤抗侵蚀能力,其使表层土壤密度、土壤抗剪强度、土壤硬度分别显著减小2.5%,22.6%,15.0%。同时,冻融作用使水蚀过程中的坡面水流流速平均增加13.6%~25.0%,水流剪切力平均增加2.3%~81.9%,而阻力系数减小1.6%~20.6%,进而加剧坡面侵蚀过程。[结论]冻融作用改变侵蚀动力与阻力关系,加剧坡面融雪、风力和降雨侵蚀过程。

易贡藏布冰川边缘地带暴雨泥石流与冰川融雪泥石流特征差异分析

本文为探究冰川边缘地带暴雨泥石流与冰川融雪泥石流的特征差异,以易贡藏布流域中下游的64条泥石流沟为研究对象,在实地考察的基础上,通过遥感解译、建立Matrix Laboratory数学模型等方法,得到了两者在形成发育条件上和下游段威胁范围的差异。结果表明:(1)在地形地貌上,冰川融雪泥石流和暴雨泥石流在相对高差、纵向剖面形状指数等地形因子上有不同或相似的峰值数量分布。(2)在物源上,冰川融雪泥石流单沟最大、最小物源储量分别为6740×10^(4)m^(3),253×10^(4)m^(3),暴雨泥石流单沟最大、最小物源储量分别为228×10^(4)m^(3),1.5×10^(4)m^(3)。(3)在流量上,冰川融雪泥石流最大、最小流量分别为1498.2 m^(3)/s,105.4 m^(3)/s,暴雨泥石流最大、最小流量分别为126.7 m^(3)/s,2.0 m^(3)/s。两者在流量上有明显差异的原因,除了汇水面积相差大,还因冰川融雪泥石流有冰川融水与积雪融水的补给。其百年一遇重现期的冰川融水峰值流量最大、最小值分别为79.7 m^(3)/s,0.6 m^(3)/s,融雪当量为32.52 mm/d。(4)冰川融雪泥石流堆积区固体松散物质冲出距离远大于暴雨泥石流,冰川融雪泥石流单沟最大冲出距离为414.3 m,暴雨泥石流单沟最大冲出距离为43.6 m。对该区域内不同泥石流之间的发育机制差异进行研究,可为类似地区的泥石流防治提供一定的参考。

内蒙古呼伦贝尔林区动态融雪过程及其影响因子

春季融雪过程不仅能反映地域的物候特征,也是陆面过程与水文研究领域的关注重点。林地冠层及枝干遮盖是否影响到地表积雪的维持与消融,是一个值得关注的方面。近年来,小时级野外雪深自动观测站网的陆续组建与运行,为日尺度融雪动态过程及其空间差异性认识提供了条件。本文利用布设于内蒙古呼伦贝尔森林地带的5个野外雪深自动观测站,基于2021—2022年逐小时雪深与同步气温、地温等气象观测数据,分析了呼伦贝尔林区地表积雪的动态融雪规律及其主导因子。结果表明,呼伦贝尔林区冬季积雪可稳定维持约102~155天,大致在每年3月上旬进入融雪期。融雪过程一般约持续5~18天,并可区分为持续融雪与快速融雪两个阶段。当积雪深度<3 cm时,地面积雪覆盖进入迅速融化阶段,若当日10:00—20:00平均气温>0℃,林地积雪将在36小时内完全消融。融雪日变化呈现先平后急又缓的特征,最大融雪量出现在10:00—15:00,与草地相比出现时段明显推迟。热量条件是呼伦贝尔林区积雪消融的主要影响因素,以积雪为因变量研究时发现,14:00时0 cm地温是影响积雪消融过程与速率的主导因子。

基于图像自动识别技术的交通标志牌融雪系统

为解决我国冬季下雪造成交通标志牌积雪覆盖问题,减少因交通信息缺失引发的交通安全隐患。设计一套智能交通标志牌融雪系统,系统包括积雪识别模块、自动控制融雪模块、绿色能源支持模块,针对不同降雪等级,利用图像自动识别技术,进行智能融雪处理。融雪线圈结合不同型号标志牌设置不同的布设方案,利用风能、太阳能等清洁能源实现零碳供能,实现高效、持久融雪,可广泛应用于大部分地区的交通标志牌除雪。

环保融雪剂工厂化生产工艺研究

研究融雪剂工厂化生产工艺的重要性在于确保产品质量、提高生产效率并满足日益增长的市场需求。其工艺主要包括原料准备、混合搅拌、挤压造粒和包装等步骤。研究工厂化生产融雪剂的意义在于实现规模化、标准化生产,降低成本,提高产品质量和一致性。同时,工厂化生产还能更好地满足市场需求,为城市管理提供有效的融雪手段,减少雪灾对交通和居民生活的影响。

提高电加热道岔融雪系统热效率的研究

电加热道岔融雪系统设备在高速铁路建设中被快速发展并推广使用,然而其在运用过程中存在的热效率低、耗电量大等问题,距离节能环保的要求还有很大提升空间。为此对提高电加热道岔融雪系统设备热效率的技术方案进行研究。首先从电加热道岔融雪系统设备工作时热传递的过程进行分析,通过模拟仿真热传递的过程,提出采用保温材料、辐射材料以及加热板安装在基本轨底部的方式提高热效率;然后通过现场对比试验,得出采用保温材料可以有效降低基本轨热量损失,辐射材料可以提高热辐射热量,加热板、加热条组合可以使整个道岔区段有较高的融雪效率的结论。

铁道行业标准明确道岔融雪装置设置要求

近日,国家铁路局发布《铁路信号设计规范》《高速铁路设计规范》《城际铁路设计规范》等3项工程建设行业标准局部修订条文,推动符合条件的地区设置道岔融雪装置,保障冬季铁路运输安全和效率。2024年1月31日—2月5日、2月20日,我国连续出现2轮大范围雨雪冰冻天气。

基于VMD-NGO-LSTM的融雪洪水汛期非平稳性极值径流预测模型及应用

金沟河属于典型的融雪补给流域,受自然环境、气候变化和人类活动等因素的影响,汛期极值径流序列表现出非平稳性及复杂性特征,给流域内汛期极值径流精准预测带来新的挑战。为解决该地区汛期极值径流的非平稳性对于预测结果的影响,引入变分模态分解算法(Variational Mode Decomposition,VMD),提出一种基于北方苍鹰优化算法(Northern Goshawk Optimization,NGO)与长短期记忆神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)的组合预测模型(VMD-NGO-LSTM),应用于金沟河流域八家户水文站1964—2016年的汛期极值径流预测,采用均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)、Nash系数(NSE)评价模型的预测能力。结果表明:(1)根据金沟河流域融雪洪水汛期径流极值序列的周期变化和趋势变化的水文特性变化结果表明径流极大值序列和径流极小值序列均具有非平稳性;(2)VMD-NGO-LSTM预测模型的NSE均大于0.97,且RMSE、MAPE、MAE值均处于偏小状态,与VMD-LSTM模型和VMD-NGO-BP模型相比,VMD-NGO-LSTM模型能够很好地预测八家户汛期极值径流的变化过程。该研究为汛期极值径流预测工作提供了新的思路,对新疆地区防洪减灾具有一定参考价值。

融雪剂对沥青混合料路用性能的影响

为确保降雪后道路交通正常通行,机械和融雪剂被应用于除冰融雪,但融雪剂会对沥青混合料性能造成损害,并进一步影响沥青路面的路用性能。文中综述了当前较为常见的三种类型融雪剂对沥青混合料路用性能的影响及损害机理。结果表明,传统氯盐型融雪剂对沥青路面性能不良影响最大,对周边环境影响较大;非氯盐型融雪剂对路面性能影响相对较小,但成本较高且制备工艺复杂;环保复合型融雪剂作为一种新型融雪盐,在一定程度上降低了其他两种融雪剂的不良影响,为环保型长寿命抗凝冰沥青路面的设计与研发提供了方向和思路。

高速公路融雪除冰路段两侧土壤盐度监测样点主动布设算法

针对当前土壤盐度监测点布设存在监测点布设不均匀、各监测点位空间覆盖率较低的问题,提出高速公路融雪除冰路段两侧土壤盐度监测样点主动布设算法。根据布点和采样单元划分原则,计算监测样点数量,以此为依据,以土壤盐度值最大和目标贴近度最大为主要目标建立监测样点布设模型,采用空间模拟退火算法对模型求解,得到最佳监测样点布设方案。以滇东北地区某高速公路为研究案例,利用所提方法对公路两侧土壤盐度监测样点进行布设,结果表明,所提方法对于监测样点的布设较为均匀,偏离指数更低。

融雪剂对路面混凝土的破坏机理及防治措施探究

对融雪剂的工作原理和主要类型进行分析,着重探究融雪剂对路面混凝土的物理和化学破坏机理,同时提出针对性的防治措施,包括精准把控融雪剂的质量,因地制宜控制融雪剂的使用量,研发推广环保型融雪剂。实践证明,融雪剂除冰雪相较于机械方法优势突出,有利于保证防冰、融雪化冰的有效性,但要科学使用,避免对路面混凝土产生损害。

融雪剂对沥青混合料力学性能劣化影响研究

为评价不同融雪剂类型对沥青混合料力学性能的影响,分别采用了马歇尔试验、浸水劈裂试验和单轴贯入试验研究氯化钠、醋酸钙和缓蚀型氯化镁3种融雪剂对沥青混合料力学性能的影响。研究发现:被不同融雪剂溶液浸泡冻融后,沥青混合料的马歇尔稳定度、劈裂强度和抗剪强度均有不同程度的降低,其中醋酸钙融雪剂对沥青混合料力学性能降低幅度影响最小,掺加防剥离材料的缓蚀型氯化镁可以减缓氯盐对沥青-集料界面的侵蚀,降低混合料力学强度劣化系数。

适用于沥青路面的新型析出式融雪剂的开发与应用技术研究

重点对公路融雪剂进行了分析调研,探讨了其作用机理、融雪性能以及对环境的潜在危害,并提出了科学的使用方法。为解决此问题,研发了一种新型的析出式融雪剂,并引入了创新的添加剂。同时,还对施工工艺进行了深入研究。最后,结合河北省公路除冰雪工程的实际情况,对研发的试剂进行了应用指导,并提出了相应的融雪剂使用方法的相关建议。这些研究成果对于我国融雪剂的使用以及路面除雪工程具有重要的示范作用。