公路水毁灾害识别技术研究

公路水毁灾害识别技术研究

权雪红

陕西省铜川公路管理局陕西铜川727031

摘要：公路水毁灾害是目前我国公路出现较为普遍的灾害现象，公路工程在建造方面较为复杂，属于带状结构，再加上公路周边的环境条件较为复杂，尤其是地质和水文方面，这些都会使得水毁灾害现象严重。随着我国公路建设的飞速发展和公路等级的普遍提高，我国公路建设里程在快速增长，公路的畅通已经成为地区经济发展和人民生活水平提高的先决条件，但是，由于自然环境的恶化、全球气温变暖以及人类活动范围的延伸，雨季多发的公路水毁等自然灾害不仅毁坏交通基础设施，而且直接影响到交通运输的安全与畅通，约束着公路交通发展和全面建设小康社会的前进步伐。

关键词：公路；水毁灾害；识别技术；研究

近年来，我国社会经济的发展步伐在逐渐加快，在此背景下，公路建设规模也在不断扩大，目前已经得到政府的高度重视，不断加大公路建设的投资力度。然而，由于我国地质特点以及水文环境较为特殊，使得我国公路水毁灾害类型变得多样化。

一、山区公路水毁的成灾特点

在我国广大山区，受地形等方面的限制，公路不少路段沿河展线，路基形式以半填半挖或填方为主，填方多由开山废渣填筑。尽管填方中有大量的大块石构成路基边坡，如果没有作冲刷防护措施，在一般洪水条件下，因水位较低，流速不大，坡脚块石较大，坡脚边坡也较平缓，能够抗御洪水冲刷而保持路基边坡的稳定。但在较大的洪水条件下，极易造成路基坍塌水毁。伴随着沿河路基的水毁，路面也会因为失去支撑而悬空，或出现结构破损等现象，如水泥混凝土路面板的脱空、断板，沥青混凝土路面的坑槽、龟裂等，降低路面行驶质量，影响行车安全，甚至交通中断。当然，路面在水流浸泡、淹没、冲刷等作用下也可能出现淤埋、损毁等情况，如浸水路段的路面形成松散、坑槽或脱皮等沙土路基因砂土流失造成路面下陷、架空和缺口。

山区河流一般峡谷段和开阔段相问，使得山区公路水力特性十分特殊。开阔河段的河湾多数半径较大、河床较宽、水流散乱，易造成股流项冲路基、桥涵；峡谷河段的弯道半径较小且比降大、水流速度快，易发生严重的冲刷和壅高，可能导致水上路面，引起路基路面水毁。公路受水流作用，主要是弯道凹岸冲刷和对岸挑流顶冲。即使是直线路段，若河流的上游有河湾，也可能在其凹岸冲刷影口向范围之内；顺直河段的公路受河流对岸局部突出地形影响，水流被挑到公路一侧，引起路基边坡的冲刷。

二、公路水毁风险识别

河公路水毁灾害具有典型的季节性、突发性、危害性大等特征，其发生的不确定性是公路水毁灾害风险客观存在的前提条件。

1.公路水毁灾害风险的定义

灾风险是不同强度洪水发生的概率及其可能造成的洪灾损失。从洪灾系统的角度来看，洪灾风险是由洪灾危险性、洪灾易损性和洪水灾害灾情共同构成的。其中，洪灾易损性是由承灾体的脆弱性和暴露性决定的，承灾体条件涉及种类、数量、承灾能力、可损程度和可恢复性等方面。目前，多数学者认为，洪灾风险是由洪水危险性、脆弱性和暴露性3个要素决定的：另一种观点认为，在洪灾风险的形成过程中，除了危险性、暴露性和脆弱性之外，防灾减灾能力对于洪灾风险的作用也是比较大的，指出洪灾风险是由洪灾危险性、暴露性、脆弱性和防灾减灾能力4个因子共同构成的。

公路工程具有其特殊性，水毁灾害的承灾体是人类创造的有形财富，即公路建筑物。从公路工程角度出发，把公路水毁灾害风险定义为：在一定的沿河路段及时间范围内，不同频率的公路水毁灾害现象对公路工程等可能造成的损失，可以看出，公路水毁灾害的危险性和受威胁对象的易损性共同决定了公路水毁灾害的损失大小，是控制公路水毁灾害风险的基本因素。对这两者的分析评价，称作公路水毁灾害危险性评价和公路易损性评价。

针对公路水毁灾害，其风险管理体系包括风险识别、风险评价和风险应对与决策等3部分。其中，风险识别是指对尚未发生的、潜在的以及客观存在的、影响风险的各种因素进行系统地辨别、预测，并分析产生不利事件的原因及变化过程，其目的是鉴别风险的来源、范围、特性及与其现象相关的不确定性。风险识别是风险管理的第一步。风险评价涉及洪水危险性评价、承灾体易损性评价和破坏损失评价等3方面。

2.公路水毁灾害风险识别方法

风险识别是风险评价的基础。对已发灾害调查和对潜在灾害的风险识别是灾害风险管理的前提和必要步骤。结合公路水毁路段的地形、地貌、水文、地质等条件，研究暴雨、洪水等因素对山区公路水毁灾害发生的作用以及水毁灾害的发生规律，提出对灾害因子的识别方法和识别原则，使潜在水毁灾害的识别成为可能，可为公路水毁灾害风险评价及防治提供参考。

调查研究发现，较为严重的公路水毁一般分布在这些地区：降雨总量大或降雨强度大的地区：山区、环境生态脆弱或植被破坏严重的地区；公路密度大且等级低的地区：地质灾害等级高且密度大的地区。而且，较为严重的水毁主要出现在该地区的主汛期里。这是对公路水毁灾害风险识别的时空综合判断。

公路水毁易发路段的确定应针对实际工程，笔者结合具体问题进行分析。根据以往工程经验和科学分析，结合公路水毁的主要类型，提出公路水毁易发路段的几种情形。

（1）河流有可能冲刷路基的路段。①沿河流弯道凹岸的路段。河湾水流在重力和离心力的作用下形成螺旋流，易冲刷凹岸，淘刷坡脚，冲毁路基路面。②山嘴、巨石等地形突变路段。此类路段将水流挑向对岸偏下游，主流沿多年斜流冲刷形成的深槽，以弯曲水流的形式逼向对岸，沿对岸坡脚流向下游，从而造成对公路的冲刷。即使对面河岸是直岸，仍然会受到冲刷。③山区开阔河段和山前区变迁性河段的路段。这些河段直段河槽内，弯曲的股流、汉流紧逼河岸流动，也容易形成股流的凹岸冲刷。

（2）路基压缩或侵占河道的路段。①在路基压缩、侵占河道或者地形突变使河道变窄的路段，由于河道变窄，挤束水流，河流流速增大容易引起河床冲刷。②沿河路基设计标高不足的路段。在洪水较大时，由于河道被压缩侵占而使过水面积不足，导致水位急剧上升，加之路基设计标高不足，洪水容易漫溢到路面，造成“水洗路面”，甚至冲毁路基。

（3）河道横断面坡度较为平缓的沿河路段。此类路段由于河道坡度较缓，在遭受洪水时，路基边坡容易被洪水长时间浸泡，而使路基变得潮湿而导致路基不稳定。

总结：山区特殊的地形及水毁特点决定了公路水毁多发、成因复杂。总结归纳公路沿线的地理位置、地形地貌、气候水文及工程地质等因素，提出公路水毁灾害的识别方法和判断依据，使潜在水毁灾害的识别成为可能，可为公路水毁灾害评价及防治提供参考。针对不同的水毁类型及水毁易发路段，选择合理的水毁治理方案，“以防为主、防治结合”，才麓最终提高各级公路的抗水灾能力。在风险识别的基础上，建立山区公路水毁GIS系统，从而实现水毁灾害的风险管理是迸一步研究的内容。

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