FAO-PM法估算季节性冰冻地区路基土潜在蒸发蒸腾量.pdf

第42卷第4期2023年4月Vol.42 No.4Apr.2023重庆交通大学学报(自然科学版)JOURNAL OF CHONGQING JIAOTONG UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE)DOI：10.3969/j.issn.1674-0696.2023.04.09FAO-PM法估算季节性冰冻地区路基土潜在蒸发蒸腾量李冬雪1,孙宗元1,李 聪$（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）摘要:为准确估算东北东部山地润湿冻区（口1区）路基土平衡湿度，引入联合国粮农组织P enma n-Mont eit h法（FAO-P M）估算气候因素控制型路基土潜在蒸发蒸腾量,以解决Thor nt hwa it e法在负温时潜在蒸发蒸腾量计算值 为0的问题。详细阐述了 FAO-P M模型中5个气候因素的具体含义,并给出算例说明计算流程;根据Hi区内6个 气象台站月均气象数据计算得到各地路基土潜在蒸发蒸腾量;分析主要气候因素对路基土潜在蒸发蒸腾量的影响 规律与程度。研究表明：fl 1区各地路基土全年潜在蒸发蒸腾总量为71.1487.37 c m,负温时该值为&2712.39 c m,占全年总量的9.8%15.7%；潜在蒸发蒸腾量与各地平均气温的显著正相关关系可在一定程度上削弱与其他 气候因素的负相关关系;负温条件下,路基的潜在蒸发蒸腾量与平均气温、平均风速和平均日照时数呈正比,与平均 相对湿度呈反比;FAO-P M法估算的逐月潜在蒸发蒸腾量与气象站实测数据的误差范围为0.4713.22 c m,负温 时误差范围为0.47-4.31 c m。因此,FAO-P M法适用于估算公路自然区划U】区路基土潜在蒸发蒸腾量,且具有 可接受的估算误差。关 键 词:道路工程;潜在蒸发蒸腾量;FAO-P M法;路基;山地润湿冻区（Hi区）中图分类号:U416.1+68 文献标志码:A 文章编号：1674-0696（2023）04-062-09Application of FAO-PM Method to Estimate the Potential Evapotranspiration of Subgrade in Seasonal Frozen RegionsLI Dongx u e1,SUN Zongy u a n1,LI Cong2(1.Sc hool o Tr a ffic&Tr a nspor t a t ion,Chongqing Jia o t ong Univer sit y,Chongqing 400074,China;2.China Mer c ha nt s Chongqing Commu nic a t ions Resea r c h&Design Inst it u t e Co.,Lt d.,Chongqing 400067,China)Ab st r a c t：In or d er t o a c c u r a t el y est ima t e t he equ il ib r iu m hu mid it y of su b gr a d e soil in t he hu mid a nd fr ozen a r ea of t he ea st er n mou nt a inou s r egion of Nor t hea st China(zone 山)，t he Unit ed Na t ions Food a nd Agr ic u l t u r e Or ga niza t ion-P enma n Mont eit h met hod(FAO-P M)wa s int r od u c ed t o est ima t e t he pot ent ia l eva pot r a nspir a t ion of c l ima t e-c ont r ol l ed r oa d b ed soil,in or d er t o sol ve t he pr ob l em of t he Thor nt hwa it e met hod t ha t c a l c u l a t ed zer o pot ent ia l eva pot r a nspir a t ion a t nega t ive t emper a t u r es.The spec ific mea nings of t he five c l ima t e fa c t or s in t he FAO-P M mod el wer e el a b or a t ed,a nd t he c a l c u l a t ion pr oc ess wa s il l u st r a t ed b y ex a mpl es.The pot ent ia l eva pot r a nspir a t ion of su b gr a d e soil in ea c h r egion wa s c a l c u l a t ed a nd ob t a ined a c c or d ing t o t he mont hl y a ver a ge met eor ol ogic a l d a t a of 6 met eor ol ogic a l st a t ions in zone H i,a nd t he infl u enc e r u l e a nd d egr ee of ma in c l ima t ic fa c t or s on t he pot ent ia l eva pot r a nspir a t ion of su b gr a d e soil wer e a na l y zed.The r esu l t s show t ha t：t he t ot a l pot ent ia l eva pot r a nspir a t ion of su b gr a d e soil in zone II i t hr ou ghou t t he y ea r is 71.1487.37 c m,whic h is 8.27 12.39 c m u nd er nega t ive t emper a t u r e,a c c ou nt ing for 9.8%15*7%of t he t ot a l a nnu a l a mou nt.The signific a nt posit ive c or r el a t ion b et ween pot ent ia l eva pot r a nspir a t ion a nd a ver a ge t emper a t u r e in va r iou s r egions c a n wea ken t he nega t ive c or r el a t ion wit h ot her c l ima t e fa c t or s t o some ex t ent Und er nega t ive t emper a t u r e c ond it ions 5 t he pot ent ia l eva pot r a nspir a t ion o t he r oa d b ed is d ir ec t l y pr opor t iona l t o t he a ver a ge t emper a t u r e,a ver a ge wind speed,a nd a ver a ge su nshine hou r s,whil e inver sel y pr opor t iona l t o t he a ver a ge r el a t ive hu mid it y.The er r or r a nge b et ween t he mont hl y pot ent ia l eva pot r a nspir a t ion est ima t ed b y t he FAO-P M met hod a nd t he mea su r ed d a t a fr om met eor ol ogic a l st a t ions is 0.4713.22收稿日期：2020-09-17；修订日期：2022-09-15基金项目：国家自然科学基金项目（51908095）第一作者:李冬雪（1983），女，黑龙江哈尔滨人,副教授，博士，主要从事路基路面材料方面的研究。E-ma il：l id ongx u e c qjt u.ed u.c n 第4期李冬雪，等:FAO-P M法估算季节性冰冻地区路基水分蒸腾量63c m,a nd t he er r or r a nge is 0.47 4.31 c m u nd er nega t ive t emper a t u r e.Ther efor e,t he FAO-P M met hod is st iit a b l e for est ima t ing t he pot ent ia l eva pot r a nspir a t ion o su b gr a d e soil in t he na t u r a l zoning a r ea Hi of highwa y s a nd ha s a c c ept a b l e est ima t ion er r or s.Key wor d s:highwa y engineer ing;pot ent ia l eva pot r a nspir a t ion;FAO-P M met hod;su b gr a d e;hu mid a nd fr ozen a r ea of t he mou nt a inou s r egion（zone U】）0引言路基平衡湿度是确定路基回弹模量、路基顶面 压应变等设计指标和验算指标的主要因素之一。对 于季节性冰冻地区新建路基而言,若垫层、功能层对 地下水的隔绝作用完善，则路基平衡湿度主要受气 候条件控制。我国JTG D3202015公路路基设计 规范中,通常采用湿度指数来预估气候因素控制型 路基平衡湿度,计算步骤为估算路基土潜在蒸发蒸 腾量(pot ent ia l eva pot r a nspir a t ion,Pe),以及年度水分 收支平衡两部分。然而,Thomt hwa it e法指出气温 低于0C时不存在蒸发蒸腾量现象，即负温条件下 代计算值为024 o这种假定显然与事实不符，即 使是无覆盖的路基边坡和有植被防护边坡(相当于 裸土和苔原)上的积雪，其蒸发速度虽然慢，但也并 不为056 o这一假定造成了 Hi区路基土潜在蒸 发蒸腾量估算错误，其估算值小于实测数据。在农业学和水文学等学科中，学者们创建了很 多代预估方法，主要包括辐射法、综合法、蒸发皿法 以及温度法4类皿。其中，最具影响力的是 P enma n-Mont eit h公式,该方法由联合国粮农组 织 FAO(food a nd a gr ic u l t u r e or ga niza t ion)推荐，是 Pe 计算的标准化方法，对于缺乏实测统计资料的地区，也是评价其他Pe预估方法准确性的标准，因此也称 FAO-P M法。在我国现行的JTJ 0031986公 路自然区划标准中,蒸腾力计算公式(H.L彭曼公 式)就是P enma n-Mont eit h公式的原始形式。可见,早在20世纪80年代,我国道路工程专家就已认可 采用P enma n-Mont eit h公式估算路基土壤的干湿状 况。笔者引入参考作物Pe经典估算法FAO-P M 法做为估算季节性冰冻地区路基土 Pe的新方法,以 公路自然区划HI区