公路建设项目自然区划及环境保护研究方案.docx
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公路建设项目自然区划及环境保护研究方案
公路建设项目自然区划及环境保护研究方案
目录
引言1
1项目研究目的与意义3
2国内外研究概况4
3主要研究内容及实施方案5
3.1主要研究内容5
3.2技术路线5
3.3实施方案6
4主要创新点7
4.1建立了公路三级自然区划的分区体系7
4.2提出综合因素区域主导标志法9
4.3建立公路建设相关综合自然因素图表系统10
4.4揭示了公路工程区域分异规律12
5主要研究成果13
5.1完成新疆公路三级自然分区并编制新疆公路自然区划图13
5.2提出新疆常见地产材料的设计参数14
5.3对划分的三级区进行自然条件和公路建设条件描述15
5.4编制《新疆公路自然区划指南》15
6项目的经济、社会、环境效益及推广应用前景16
6.1为新疆公路建设提供科学依据16
6.2为修订国家标准、规范体系提供技术性参考借鉴16
引言
公路自然区划是根据地理、气候、水文、地质等公路工程自然条件的异同性对地理区域进行的理论划分。
通过揭示公路工程建设条件在不同区域的相似性和分异性，为路基、路面的设计、施工和养护中采用适当的技术措施和设计参数提供依据，指导公路工程建设，提高路基路面安全可靠性，以延长公路的使用寿命。
为适应目前公路大发展的需要，新疆交通科学研究院于2001年提出了《新疆公路自然区划及环境参数研究》课题，并于同年10月通过了专家评审，作为“西部交通建设科技项目”之一立题研究。
根据合同和研究大纲要求，本课题考核目标如下：
Ø提出建立在新疆公路三级自然区划基础上的环境参数和设计参数；
Ø对新疆常见地产材料的路用性能做出评价；
Ø提出新疆公路三级自然区划图；
Ø编制新疆公路三级自然区划的指南。
课题组在回顾和掌握国内、外研究水平成果的基础上，根据新疆公路建设情况和自然环境特点，提出了可行的研究方法和技术路线，并在2年的工作时间内，进行了大量的资料收集、分析统计工作，最终在交通部、新疆交通厅科技处的大力支持下，在各协作单位的共同努力下，全面完成了合同规定的各项研究内容，达到了预定的攻关目标。
课题提交了以下主要成果：
Ø新疆公路自然区划相关自然因素图集；
Ø1:
200万的新疆公路自然区划图；
Ø课题研究报告、课题工作报告及区划报告、参数报告等；
Ø编制《新疆公路自然区划指南》。
1项目研究目的与意义
我国地域辽阔，地理、气候复杂性，决定了各地自然条件的差异性，造成了公路工程建设在不同区域的多样性。
为区分不同地理区域公路工程建设条件的差异性，并在公路的设计、施工和养护工程中能采用适当的技术措施和合理的设计参数，保证路基、路面等选用的合理性，就必须研究公路区域建设的自然特点，建立区分不同自然条件的公路自然区划。
从而对公路工程建设的规划、设计、施工、养护等起到积极的指导作用。
早在20世纪70年代交通部就组织力量对公路自然区划进行研究，并在1986年制订了《公路自然区划标准》。
《公路自然区划标准》规定了区划分为三级，并划分出了7个一级区、33个二级区和19个副区，共52个二级区，三级区未作规定。
其中新疆有两个一级区，8个二级区。
自“标准”颁布以来，为指导公路合理建设，以及具体设计、施工、养护中确定技术措施和设计参数提供了依据，对我国公路的建设起到了积极的作用。
新疆面积占全国的1/6，其山盆结构的特点决定了自然条件的多样性和复杂性。
现行《公路自然区划标准》不足以反映不同区域公路建设与自然因素关系的差异性。
本课题的目的在于提出更为符合新疆实际的公路自然区划和相关参数。
使公路建设更为因地制宜、经济合理。
2国内外研究概况
公路自然区划研究起于20世纪50年代的前苏联。
因其平原为主的地形，它进行的是公路气候区划。
其它国家在此方面的研究极少。
借鉴前苏联经验，我国交通部门分别于1959年和1964年两次制定了公路气候分区。
20世纪70年代，鉴于气候分区的不适应性，我国开始进行“公路自然区划”研究，由北京大学地理系和交通部公路规划设计院共同完成。
根据该研究成果，1986年交通部颁布了《公路自然区划标准》（JTJ003-86）。
自“标准”颁布来，国内外有关公路自然区划的研究极少。
3主要研究内容及实施方案
3.1主要研究内容
新疆公路自然区划研究是在全国公路自然区划一、二级分区的基础上，根据新疆的自然条件特点和公路工程特点进行到三级区深度的划分。
本课题研究的主要内容如下：
Ø新疆二级自然区划中地理、气候、水文等自然因素的特性研究；
Ø新疆区内自然因素差异与公路建设之间相互关系研究；
Ø新疆公路三级自然区划的划分方法研究；
Ø新疆公路三级自然区划的区界和标志研究；
Ø自然区划中新疆地产材料路用性能研究；
Ø新疆公路三级自然区划的环境参数和设计参数研究。
3.2技术路线
以已有的自然地理、气象、水文地质、TM影象数据及公路工程资料等为基础，以计算与分析、建库、室内外试验、GIS分析制图为手段，基于区划的理论和方法为指导，确定公路自然区划的分区体系和参数指标，通过自上而下细分和自下而上合并的方法，进行自然区划的划分。
此外本课题还综合了宏观性控制、系统论、继承与创新结合等方法
3.3实施方案
（1）通过资料处理、区域调查、室内外试验、遥感解译和GIS制图，综合分析自然因素与公路建设的相关性，确定与公路工程密切相关的自然因素，编制各因素图；
（2）明确自然区划的服务对象，根据区划原则，确定公路自然区划的划分体系、区划标志和描述指标；
（3）根据自然因素图反映的信息、资料分析结果及确定的分区体系，进行新疆公路自然区的划分；
（4）通过实地踏勘和试验资料验证修改、完善公路自然区划；
（5）采用图、表、说明等形式，全面、直观、多角度反映新疆公路自然区划的内涵。
4主要创新点
目前我国尚没有一个系统并且细化到指导地方性公路建设的公路三级区划，同时也没有一套公路三级自然区的区划指南以及针对公路建设的综合自然图集，这些内容甚至在国外也鲜有涉及，没有可借鉴的经验。
因此，课题研究的主要目标是在短时间内建立适合新疆的公路自然区划分区体系，进行新疆范围内的公路自然区划分，并提供一套可操作的、实用的区划设计参数和不同自然区公路建设指导体系，具体完成的技术创新如下：
4.1建立了公路三级自然区划的分区体系
系统地建立了公路三级自然区划的分区体系，发展和完善了公路自然区划的理论体系。
分区体系包括原则与方法、区划标志、描述指标三部分。
（1）区划原则与方法
三级区划的原则为：
Ø科学性原则
Ø继承性原则
Ø地方性原则
Ø相似性原则
Ø实用性原则
课题区划的操作方法为：
Ø自上而下的细分方法：
主要关注区域之间的差异性，对一、二级区进行细分。
Ø自下而上的合并方法：
主要关注区域之间的相似性，对划分的区进行合并。
Ø公路工程—自然要素的叠置方法：
主要关注公路工程问题，对区界进行修正。
（2）区划标志
区划标志的建立，综合考虑了与公路建设有关的地理地貌、水热条件等自然因素。
从中优选出6个具有分区意义的标志作为确定区划的依据。
经提炼新疆公路三级自然区的标志体系见如表4-1所示。
新疆公路三级自然区的标志体系表4-1
区划影响因素
地质地貌
水热条件
其他因素
区划标志
地表自然坡度
潮湿系数
土质
地表起伏度
年平均气温
地貌单元
（3）描述指标
新疆公路三级区划的描述指标，是为了系统描述公路自然区特点而建立的特征值和环境参数用以对公路自然区进行定量描述。
课题提出的描述指标如下：
地貌方面：
地貌类型、地貌外力作用类型、海拔高度、地表起伏度、地面坡度。
水热方面：
潮湿系数、年平均降水量、最大积雪厚度、一日最大降水量、年平均气温、年蒸发量、7月平均最高气温、年极端最低气温、多年平均最大冻深、风力强度。
土壤、植被方面：
土质岩性、植被覆盖度、盐渍化程度。
水文：
潜水埋深、潜水矿化度、潜水PH值。
4.2提出综合因素区域主导标志法
对于公路自然区划标志的确定，一般采用综合性原则或主导因素原则。
主导因素原则理论上较严谨，避免了主观性，但难以保证划分的自然区内都具有筑路相似性。
综合性原则可以保证划分的自然区内具有更多的筑路相似性，但主观性较强，理论上欠严谨。
现行的一、二级区划虽然也考虑了部分综合性因素，但基本上遵循的是主导因素原则，采用的是主导标志法。
三级区划针对的问题更为详细，考虑的区域分异更加复杂。
单纯采用其中任一方法都不能完全满足分区的完整性和科学性。
本课题结合上述两种方法，提出了综合因素区域主导标志法，既保证了各分区具有内部的筑路相似性，又使标志的选用从理论上更加严谨。
经过分析不同二级区条件下的标志选用，如表4-2所示。
标志选用的区域性表4-2
二级区
Ⅵ2
Ⅵ4a、Ⅵ4b
Ⅵ3、Ⅵ4
Ⅶ1、Ⅶ2、Ⅶ4
区域性
隐域性
隐域性
垂直地带性
垂直地带性
垂直地带性
区划影响因素
地质地貌
地质地貌
地质地貌
地质地貌
土质
水热条件
水热条件
水热条件
土质
区划标志
地表自然坡度
地表自然坡度
地表自然坡度
地表自然坡度
地表起伏度
地表起伏度
地表起伏度
地表起伏度
地质构造
地质构造
地质构造
地质构造
土质
潮湿系数
潮湿系数
年平均气温
土质
4.3建立公路建设相关综合自然因素图表系统
首次建立了与公路建设相关的综合自然因素图表系统，使公路自然区划更具科学性。
《公路自然区划标准》没有明确反映与公路建设相关自然因素的规律性。
本课题以28种自然因素图作为三级区划的支撑，科学系统地反映了自然因素与公路工程的关系，以往相关区划中尚无先例。
自然因素图集分为三类：
地理要素图、气象要素图、水文地质要素图。
具体见表4-3。
新疆公路自然区划单要素图件一览表表4-3
图件分类
数量
图件名称
地理
图件
8
新疆公路自然区划地理要素图
新疆海拔高程分区图
新疆地表坡度分级图
新疆地形起伏图
新疆公路工程地貌类型图
新疆土地覆被类型图
新疆盐渍化土壤分布图
新疆地质外动力作用分区图
水文地质
图件
6
新疆潜水矿化度及PH值等值线图
新疆潜水埋深等值线图
新疆水系分布图
新疆公路主要自然病害分布图
新疆岩土类型分布图
新疆地震烈度分区图
气象要素
图件
14
新疆潮湿系数分布图
新疆年平均气温分布图（℃）
新疆年极端最低气温分布图（℃）
新疆7月平均最高气温分布图（℃）
新疆负积温分布图（℃）
新疆年降水量分布图（mm）
新疆一日最大降水量分布图（mm）
新疆年蒸发量分布图（mm）
新疆最大积雪厚度分布图（cm）
续上表
图件分类
数量
图件名称
新疆季节冻土厚度30年一遇设计极值分布图（cm）
新疆年最大季节冻土厚度分布图（cm）
新疆年日照时数分布图（h）
新疆年降雪量日数分布图（d）
新疆年大风日数分布图（d）
合计
28
4.4揭示了公路工程区域分异规律
揭示了以干旱区山盆体系为背景的公路工程区域分异规律，增强了区划的实用性。
根据新疆山盆结构特点，在全面分析公路工程建设与自然因素的基础上，以GIS为技术平台，采用TM卫星影像及其他图形、图像等数据，通过对比分析，将新疆划分为27个三级区，包括20个自然区，7个副区。
客观地反映新疆公路工程区域差异性，更好的为公路规划、设计、施工等提供指导。
同时，对二级区进行了相应的调整。
5主要研究成果
5.1完成新疆公路三级自然分区并编制新疆公路自然区划图
根据课题确定的分区原则和方法以及区划标志，通过各标志单要素图的叠置，对新疆进行了公路自然区的划分，并编制了1:
200万的新疆公路自然区划图。
划分的新疆公路三级区如表5-1所示。
新疆公路三级区表5-1
一级区
二级区
三级区
西北干旱区
VI2绿洲-荒漠区
VI2-A准噶尔盆地边缘山前冲-洪积平原区
VI2-B准噶尔盆地东部干燥作用丘陵区
VI2-C古尔班通古特固定半固定沙漠区
VI2-D天山东部干燥作用丘陵区
VI2-E吐鲁番-哈密盆地洪-冲积平原区
VI2-F焉耆盆地冲-湖积平原区
VI2-G塔里木盆地边缘山前洪-冲积平原区
VI2-H塔克拉玛干流动沙漠区
VI2-I库木塔格流动沙漠区
VI3阿尔泰山地冻土区
VI3-A阿尔泰山冻融-流水作用山岭区
VI3-B阿尔泰山干燥-半干燥作用山岭区
续上表
一级区
二级区
三级区
VI4天山-界山山地区
VI4-A天山冻融-流水作用山岭区
VI4-A1昭苏盆地冲积-冻融作用平原副区
VI4-A2巴音布鲁克盆地冻融作用平原副区
VI4-B天山干燥-半干燥作用山岭区
VI4-B1博格达山冻融-流水作用山岭副区
VI4-B2巴里坤-哈尔里克山冻融-流水作用山岭副区
VI4-B3巴里坤盆地冲-湖积平原副区
VI4-B4拜城盆地洪-冲积平原副区
VI4a塔城副区
VI4a-1塔城盆地洪-冲积平原区
VI4a-2准噶尔西部山地半干燥作用山岭区
VI4b伊犁河谷地副区
VI4b-1伊犁河谷冲-洪积平原区
VII青藏高寒区
Ⅶ1祁连-昆仑山地区
Ⅶ1-A帕米尔-昆仑-阿尔金山冻融作用山岭区
Ⅶ1-A1库木库里盆地冻融作用平原副区
Ⅶ1-B帕米尔-昆仑-阿尔金山半干燥-干燥作用山岭区
Ⅶ2柴达木荒漠区
Ⅶ2-A托格拉萨依河谷洪-冲积平原区
Ⅶ4羌塘高原冻土区
Ⅶ4-A铁龙滩-肖库勒冻融作用高原区
5.2提出新疆常见地产材料的设计参数
对新疆常见地产材料的路用性能进行了评价，并提出了设计参数。
5.3对划分的三级区进行自然条件和公路建设条件描述
采用22个环境参数对各区进行了定量描述。
并利用环境参数结合设计参数和相关自然因素图,提出各自然区的公路建设条件及存在的主要工程问题。
5.4编制《新疆公路自然区划指南》
《新疆公路自然区划指南》是在采集、分析我区具有代表性的干线公路的道路设计、施工、养护和相关课题数据资料的基础上针对我区自然环境和公路建设特点编写完成的，它也是“新疆公路自然区划及环境参数研究课题”的最终成果。
本指南提供了翔实的分析参数和基础数据，为新疆公路建设提供了有关自然环境特点和公路设计参数的第一手资料。
6项目的经济、社会、环境效益及推广应用前景
公路自然区划作为指导公路建设的基本资料，对推动公路建设、减少资金浪费、合理设计有着重要的意义。
新疆公路自然区划及环境参数的研究课题，将新疆划分为27个公路自然区。
并提出了相关公路设计参数的推荐应用范围，带来的经济效益和社会效益是巨大的。
6.1为新疆公路建设提供科学依据
本课题属基础性应用研究，其研究成果为选择合理的公路建设方案提供了科学依据，为公路设计中因地制宜、充分利用新疆地产材料提供了理论支持。
具有显著的社会经济效益。
6.2为修订国家标准、规范体系提供技术性参考借鉴
我国目前执行的《公路自然区划标准》为86年颁布，相关研究工作在70年代展开，采用基础数据为70年代以前的资料，近20年来未进行过相关系统研究和修订。
目前交通部已立项进行区划框架的研究,新疆率先完成了“新疆公路自然区划及环境参数”的研究,为国家标准的修订提供了技术性参考借鉴。
7结束语
本课题历时2年的时间，在现有的条件下完成了合同中提出的研究内容和考核目标，达到了预期的研究目标。
本课题系统划分了新疆公路三级自然区，提供了一整套方便、实用的公路自然区划图表系统。
上述系统、科学的成果对完善我国的公路标准规范、提高公路建设决策的科学性和设计的准确度具有重要的参考价值和实用价值，对公路规划、设计、施工、招投标及养护具有重要的参考意义和指导作用。
课题针对新疆公路建设条件和自然条件进行了系统的研究，但由于研究时间、资金及客观因素的限制，以及新疆独特的气候、地貌、地质上的巨大差异性，决定的新疆公路修筑所采用的设计参数和施工手段等的多样性和复杂性，使得对公路自然区划的某些方面研究还不够完善，尤其是设计参数研究还不够深入。
建议在今后如果有可能，可以对这些区域逐步进行实地试验，从而循序渐进的完善新疆公路自然区划的设计参数系统。
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