張曉美，呂明輝，王 毅，李筱竹

(1.中國(guó)氣象局公共氣象服務(wù)中心，北京100081；2.國(guó)家氣象中心，北京100081)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通運(yùn)輸在保障人民基本生產(chǎn)生活、有力支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面的作用越來(lái)越明顯，出行和貨運(yùn)都越來(lái)越高效和便捷。特別是以高速公路為主的交通骨干網(wǎng)絡(luò)是國(guó)家交通運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈，也是交通氣象服務(wù)保障中的重中之重。隨著高速公路的快速發(fā)展，公路交通運(yùn)輸能力和效率不斷提高，但安全問(wèn)題也越來(lái)越引發(fā)關(guān)注。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，高速公路每百公里發(fā)生事故率比普通公路高出3倍多[1]。與此同時(shí)，在極端天氣日趨增多的背景下，天氣對(duì)交通的不利影響越發(fā)顯著，惡劣的氣象條件成為引發(fā)交通事故的重要因素之一，如強(qiáng)降水引發(fā)山體滑坡、道路塌陷、路基沖毀，導(dǎo)致交通中斷。濃霧、沙塵暴造成視程障礙，引發(fā)高速公路車(chē)輛連環(huán)相撞等[2]。據(jù)美國(guó)國(guó)家高速公路交通安全管理局(NHTSA)統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)，高速公路平均每年發(fā)生600萬(wàn)起交通事故，其中170萬(wàn)起交通事故是由惡劣天氣或惡劣天氣造成的不利路況引起的[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)有近30%的交通事故是在惡劣天氣中發(fā)生的，大霧、暴雨、冰雪、高溫等[4-7]是影響交通安全的主要災(zāi)害性天氣。

隨著公路交通有效運(yùn)送量不斷提高，惡劣天氣以及與天氣相關(guān)的路況，對(duì)公路交通的影響、威脅和危險(xiǎn)正在與日俱增。為了深入了解和認(rèn)識(shí)公路交通氣象災(zāi)害的特點(diǎn)、規(guī)律以及對(duì)交通安全的影響，2013-2015年，中國(guó)氣象局組織開(kāi)展了全國(guó)范圍的公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查，獲得了珍貴的普查數(shù)據(jù)。本文將利用這些數(shù)據(jù)，對(duì)我國(guó)公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的基本情況、主要災(zāi)害類(lèi)型、主要致災(zāi)氣象因子以及災(zāi)害影響等進(jìn)行分析，研究并揭示我國(guó)交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的構(gòu)成和時(shí)空分布的特征，為不斷改進(jìn)交通氣象保障服務(wù)、降低交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究方法

1.1 資料

2013-2015年，中國(guó)氣象局公共氣象服務(wù)中心牽頭組織全國(guó)31個(gè)省(區(qū)、市)氣象局對(duì)我國(guó)110條公路(包括高速、國(guó)道、地區(qū)環(huán)線(xiàn)等重點(diǎn)線(xiàn)路)進(jìn)行了交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查，調(diào)查總里程超過(guò)8萬(wàn)km。該風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)集的主要調(diào)查內(nèi)容包括全國(guó)公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)基本信息、主要災(zāi)害類(lèi)型、主要致災(zāi)氣象因子及其災(zāi)害影響情況等。

1.2 普查方法

1.2.1 風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的定義

調(diào)查中所定義的公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)是指受一定氣象條件影響下，道路長(zhǎng)度、交通流量和單位時(shí)間內(nèi)交通事故率明顯高于路段平均事故率上限的地點(diǎn)和路段[8]。根據(jù)全國(guó)公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查工作方案[8]的規(guī)定，公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)主要依照下列原則進(jìn)行選?。?/p>

(1)氣象條件與公路路面綜合作用情況下：①500 m范圍內(nèi)，1年之中發(fā)生3次重大以上(含)交通事故的地點(diǎn)；②2 000 m范圍內(nèi)，1年之中發(fā)生3次重大以上(含)交通事故的路段；

(2)道路橋、涵洞全程，1年之中發(fā)生3次重大以上(含)交通事故的路段；

(3)由于氣象條件造成公路封閉路段、交通堵塞路段長(zhǎng)超過(guò)2 000 m，一年之中發(fā)生3次以上的；

(4)由于氣象條件造成的公路交通設(shè)施(信號(hào)燈、交通標(biāo)志、路面標(biāo)線(xiàn)、護(hù)欄、隔離柵、照明設(shè)備、視線(xiàn)誘導(dǎo)標(biāo)、防眩設(shè)施等)損壞，影響路段超過(guò)2 000 m，一年之中發(fā)生3次以上的；

(5)各省交通管理部門(mén)或氣象部門(mén)專(zhuān)業(yè)工作人員依歷史數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)認(rèn)定的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)。

1.2.2 調(diào)查方法介紹

此次的調(diào)查數(shù)據(jù)的獲得綜合運(yùn)用了實(shí)地調(diào)查法[9]、問(wèn)卷調(diào)查法和專(zhuān)家評(píng)估法。

實(shí)地調(diào)查法是指在交通部門(mén)的許可和相關(guān)工作人員的陪同下，在做好安全防護(hù)的前提下,調(diào)查人員通過(guò)實(shí)地觀察法直接收集了氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)周邊實(shí)際交通、環(huán)境情況的第一手調(diào)查數(shù)據(jù)。

問(wèn)卷調(diào)查法[9-10]是利用結(jié)構(gòu)化問(wèn)卷對(duì)所研究問(wèn)題進(jìn)行度量，從而搜集到可靠的資料的一種方法。問(wèn)卷調(diào)查是本次調(diào)查最主要的方法。

專(zhuān)家評(píng)估法，又稱(chēng)德?tīng)柗品?Delphi method)，是一種憑借專(zhuān)家判斷分階段、交互式的預(yù)測(cè)評(píng)估方法。專(zhuān)家評(píng)估法在氣象服務(wù)效益評(píng)估、氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[11-18]。

在本次調(diào)查中通過(guò)專(zhuān)家評(píng)估法，充分發(fā)揮被調(diào)查者在部門(mén)、行業(yè)中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，深入了解了公路交通部門(mén)、相關(guān)行業(yè)氣象服務(wù)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)。綜合運(yùn)用問(wèn)卷調(diào)查法和專(zhuān)家評(píng)估法，獲得了風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)致災(zāi)因子、交通事故等調(diào)查數(shù)據(jù)。

2 普查主要結(jié)論

2.1 風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的分布特征

圖1為全國(guó)各地區(qū)公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)個(gè)數(shù)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，2013-2015年共計(jì)調(diào)查到2 321個(gè)風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)。由圖1可見(jiàn)，普查的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)分布十分廣泛，主要的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)集中在我國(guó)中東部地區(qū)和西南地區(qū)，東北、西北等地的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)數(shù)量相對(duì)較少。具體而言，西南地區(qū)風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)數(shù)量最多，達(dá)848個(gè)，占風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)總數(shù)的36.5%；其次是華東、華北地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)，均在300個(gè)以上；華中、華南、西北地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)數(shù)量相差不大，分布在150～250個(gè)之間；東北和新疆的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)分布數(shù)量較少，均在100個(gè)以下。

圖1 2013-2015年期間排查的公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的空間分布情況

表1給出了各省(區(qū)、市)公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)個(gè)數(shù)?？梢园l(fā)現(xiàn)，西藏的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)數(shù)量最多，達(dá)507個(gè)；其次是內(nèi)蒙古，達(dá)206個(gè)；廣西、湖北、云南、貴州的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)數(shù)量都在100個(gè)以上。北京、上海、廣東等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)相對(duì)較少。

表1 各省公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患個(gè)數(shù)分布圖

圖2給出了不同公路的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)分布。從各調(diào)查路段看，國(guó)道318(本次調(diào)查路段為拉薩至林芝段)的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)最多。其次是國(guó)道317(起始于四川成都、終止于西藏那曲)、滬渝高速G50(經(jīng)過(guò)上海、江蘇、浙江、安徽、湖北、重慶6個(gè)省(市))分別有121、90個(gè)風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)。此外，包茂高速G65、福銀高速G70、二廣高速G55等5條公路的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)也在50個(gè)以上。

圖2 不同公路的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)分布圖(排名前10公路)

2.2 風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的特征分析

為了解風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)周?chē)牡刭|(zhì)和交通狀況，調(diào)查了公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的路基巖土類(lèi)型、植被覆蓋率、道路形態(tài)、公路等級(jí)和車(chē)流量等內(nèi)容。通過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)以下特征：

(1)風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的道路形態(tài)以直坡道、彎道為主。圖3給出了氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)道路形態(tài)的主要構(gòu)成情況。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的主要道路形態(tài)依次為直道(32.7%)、彎道(24.1%)、坡道(19.3%)、橋梁(18.1%)，這四種道路形態(tài)占總樣本的94.2%。

圖3 氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)道路形態(tài)的構(gòu)成

(2)風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的路基巖土類(lèi)型以碎石土、砂土、粘性土和巖石為主。圖4給出了氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)路基巖土類(lèi)型的主要構(gòu)成。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的路基巖土類(lèi)型以碎石土(52.4%)、砂土(19.8%)、粘性土(10.8%)和巖石(9.4%)為主，共占風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)總數(shù)的92.4%。而凍土、風(fēng)積沙和粉土等路基巖土類(lèi)型較少，僅占7.6%。

圖4 氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)路基巖土類(lèi)型構(gòu)成

(3)風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)周?chē)闹脖桓采w總體狀況較好。圖5給出了氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)周?chē)闹脖桓采w情況。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)周?chē)闹脖桓采w率在40%以上。植被覆蓋率在80%以上的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)占37.6%；植被覆蓋率在61%～80%的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)占27.2%；植被覆蓋率在41%～60%的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)占15%；植被覆蓋率在40%以下的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)占21.2%，如圖5所示。

圖5 氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的植被覆蓋率情況

(4) 風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的公路等級(jí)以一級(jí)高速公路、路堤式高速公路和路塹式高速公路為主。圖5給出了不同高速公路等級(jí)隱患點(diǎn)樣本分布情況。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，此次普查的公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的公路等級(jí)主要集中在一級(jí)高速公路(占35.5%)、路堤式高速公路(占26.5%)和路塹式高速公路(占15.4%)，共占總數(shù)的77.4%；二級(jí)公路、高架高速公路和隧道高速公路的氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)相對(duì)較少，如圖6所示。

圖6 不同高速公路等級(jí)隱患點(diǎn)樣本分布情況

表2 各地區(qū)及各省(區(qū)、市)公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)前三名主要災(zāi)害類(lèi)型具體構(gòu)成

(5)風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的路面年平均日車(chē)流量主要集中在40 000次以?xún)?nèi)。圖7給出了不同高速公路等級(jí)隱患點(diǎn)的路面年平均日車(chē)流量特征。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)路面年平均日車(chē)流量基本集中在40 000次以?xún)?nèi)。其中，96.9%的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)路面年平均日車(chē)流量在40 000次以?xún)?nèi)，路面年平均日車(chē)流量超過(guò)40 000次的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)數(shù)明顯下降，但需要注意的是，特高車(chē)流量(路面年平均日車(chē)流量超過(guò)40 000次)下仍有極少的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)存在。

圖7 風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)路面年平均日車(chē)流量特征(單位：頻數(shù))

3 風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的主要?dú)庀鬄?zāi)害與影響

3.1 主要?dú)庀鬄?zāi)害、氣象次生、衍生災(zāi)害類(lèi)型和致災(zāi)氣象因子

圖8給出了公路交通氣象災(zāi)害類(lèi)型的主要構(gòu)成?？梢钥闯觯L(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的主要?dú)庀鬄?zāi)害類(lèi)型依次為強(qiáng)降雨(32.8%)、大霧(21.7%)、路面結(jié)冰(16.4%)、公路積雪(11.1%)和團(tuán)霧(4.6%)，共占普查公路風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)氣象災(zāi)害總數(shù)的86.6%。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步分析主要?dú)庀鬄?zāi)害的致災(zāi)因子，發(fā)現(xiàn)上述五類(lèi)氣象災(zāi)害的致災(zāi)因子主要由降雨、能見(jiàn)度(霧/霾)、降雪、氣溫、風(fēng)速五個(gè)要素組成(圖略)，共占致災(zāi)因子總量的86.3%。

圖8 公路交通氣象災(zāi)害類(lèi)型的主要構(gòu)成

圖9給出了公路交通氣象次生、衍生災(zāi)害類(lèi)型構(gòu)成。可以看出因氣象災(zāi)害引發(fā)的氣象次生、衍生災(zāi)害，主要有滑坡、崩塌、泥石流等三類(lèi)災(zāi)害，占到公路交通氣象災(zāi)害總數(shù)的21%；有64.2%的公路交通氣象災(zāi)害并沒(méi)有引發(fā)次生、衍生災(zāi)害。

圖9 公路交通氣象次生、衍生災(zāi)害類(lèi)型構(gòu)成

3.2 主要交通氣象災(zāi)害的空間分布

下面分析全國(guó)31個(gè)省(區(qū)、市)公路交通氣象災(zāi)害的構(gòu)成情況。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)(表2)，不同地區(qū)公路交通氣象災(zāi)害的構(gòu)成有一定差異。如東北、華北、西北等北方地區(qū)的交通氣象災(zāi)害以公路積雪、路面結(jié)冰為主；而華南地區(qū)僅強(qiáng)降雨一項(xiàng)就占到了公路交通氣象災(zāi)害總數(shù)的60%左右。東北、華東、華南等臨海地區(qū)大霧發(fā)生的頻率也是相對(duì)較高的。各地區(qū)及各省(區(qū)、市)公路交通氣象災(zāi)害的主要類(lèi)型見(jiàn)表2。

3.3 災(zāi)害引發(fā)的交通事故情況分析

對(duì)主要?dú)庀鬄?zāi)害和次生、衍生災(zāi)害引起的交通事故進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在一年之中，夏、冬兩個(gè)季節(jié)發(fā)生頻率較高；在1d之中，02:00-05:00之間是事故最頻發(fā)的時(shí)段。

對(duì)調(diào)查的典型交通事故與引發(fā)事故的主要災(zāi)害進(jìn)行交叉分析發(fā)現(xiàn)，由強(qiáng)降雨引發(fā)的事故量最大，為672個(gè)，其次是大霧(408個(gè))、公路積雪(331個(gè))、路面結(jié)冰(199個(gè))和團(tuán)霧(104個(gè))，具體見(jiàn)表3。

表3 由各個(gè)主要災(zāi)害引發(fā)的事故數(shù)列表

4 主要結(jié)論

本文基于2013-2015年公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查資料，通過(guò)整理和統(tǒng)計(jì)分析，可以得出以下主要結(jié)論：

(1)2013-2015年公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查共計(jì)收集到2 321個(gè)風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的資料。分析顯示，我國(guó)公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)總體分布廣泛。地域分布表明，西南地區(qū)、中東地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)數(shù)量較多。從路段看，包茂高速G65、福銀高速G70、二廣高速G55的風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)較多。

(2)分析風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的地質(zhì)情況發(fā)現(xiàn)，風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的路基以碎石土、砂土、巖石和粘性土為主；大部分路段植被覆蓋良好；道路形態(tài)多為以直道、彎道、坡道和橋梁為主；風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)主要集中在一級(jí)高速公路、路堤式高速公路和路塹式高速公路;風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)路面年平均日車(chē)流量基本集中在26 000次以?xún)?nèi)。

(3)影響我國(guó)公路交通的主要公路交通氣象災(zāi)害是強(qiáng)降雨、大霧、路面結(jié)冰、公路積雪和團(tuán)霧，其中強(qiáng)降雨引發(fā)的交通事故數(shù)據(jù)最多；致災(zāi)因子主要是降雨、能見(jiàn)度、氣溫、降雪等；災(zāi)害引發(fā)的主要?dú)庀蟠紊?、衍生?zāi)害包括滑坡、崩塌、泥石流等。此外，不同地區(qū)的主要?dú)庀鬄?zāi)害存在明顯差異。

(4)從季節(jié)特征來(lái)看，夏、冬兩季，我國(guó)的公路容易因氣象災(zāi)害和次生、衍生災(zāi)害引發(fā)交通事故；而1 d之中，在02:00-05:00之間為事故易發(fā)時(shí)段。

5 展望

為了更加明確全國(guó)公路交通氣象災(zāi)害的分布特征、掌握其分布、影響規(guī)律，減少交通氣象災(zāi)害帶來(lái)的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，將交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)收集作為常態(tài)化的工作持續(xù)推進(jìn)，建立動(dòng)態(tài)更新的公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)，是十分必要的。目前，對(duì)公路交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查數(shù)據(jù)的利用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，主要是對(duì)交通氣象災(zāi)害的時(shí)空分布特征進(jìn)行研究，對(duì)交通影響也以定性研究為主。如何用好風(fēng)險(xiǎn)普查數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查結(jié)果的業(yè)務(wù)化應(yīng)用，探索開(kāi)展高速公路災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警和服務(wù)，都是仍需探索實(shí)踐的方向。

此外，公路交通風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查和評(píng)估技術(shù)的研究仍需進(jìn)一步深入。目前，普查利用專(zhuān)家評(píng)估法對(duì)交通氣象災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)閾值進(jìn)行了初步研究，但主觀性較大，如何利用更為科學(xué)、客觀的研究方法對(duì)交通氣象災(zāi)害的影響進(jìn)行定量研究也是未來(lái)交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)研究的主要方向。