[發(fā)明專利]一種道路除冰鹽用量預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811288873.1
• 申請(qǐng)日: 2018-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN109146208B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 但漢成;譚嘉偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 長(zhǎng)沙歐諾專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43234
• 代理人: 歐穎

本發(fā)明提供一種道路除冰鹽用量預(yù)測(cè)方法，所述方法包括如下步驟，步驟A：根據(jù)外界氣溫和外界風(fēng)速的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)融冰過程的道路鹽溶液溫度變化趨勢(shì)；步驟B：得到除冰鹽融冰反應(yīng)結(jié)束時(shí)的鹽溶液溫度；步驟C：得到除冰鹽融冰反應(yīng)結(jié)束時(shí)的鹽溶液冰點(diǎn)溫度；步驟D：得知融冰反應(yīng)結(jié)束時(shí)刻的鹽溶液濃度；步驟E：根據(jù)冰層厚度和待融化的冰層上表面積以及步驟D中鹽溶液濃度計(jì)算出除冰鹽的預(yù)測(cè)用量。基于本專利所提出的道路除冰鹽用量預(yù)測(cè)方法，可以確定不同外界溫度、不同風(fēng)速、不同冰層厚度等條件下的結(jié)冰路面應(yīng)采用的除冰融雪劑的用量，在兼顧融冰效果的前提下，盡量減少道路除冰鹽的使用量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及路面工程領(lǐng)域，具體涉及一種道路除冰鹽用量預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

在冬季低溫雨雪天氣條件下，路面極易結(jié)冰和積雪，這將導(dǎo)致道路表面摩擦系數(shù)降低，車輛行駛困難，制動(dòng)距離增大，從而造成交通事故發(fā)生率的大幅上升。為了有效解決道路在寒冷季節(jié)結(jié)冰、積雪的難題，除冰鹽在世界范圍內(nèi)被廣泛用于冬季道路結(jié)冰災(zāi)害防治，其具有高效、便捷、成本低、使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，能較快地達(dá)到道路除冰的目的，從而保障道路交通安全。

但是近幾年很多研究發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)的鹽類融雪劑產(chǎn)品都存在很大的副作用，除冰鹽易腐蝕破壞道路結(jié)構(gòu)和機(jī)動(dòng)車輛，還會(huì)對(duì)土壤、水體和大氣等造成污染，破壞生態(tài)環(huán)境。道路除冰鹽不得多撒、亂撒已經(jīng)成為道路養(yǎng)護(hù)部門的共識(shí)，然而當(dāng)前道路養(yǎng)護(hù)部門對(duì)除冰鹽的使用具有一定的盲目性，大多靠養(yǎng)護(hù)人員根據(jù)往常經(jīng)驗(yàn)拋灑使用。有時(shí)，為了增強(qiáng)除冰效果甚至盲目增大用量，這種行為不但浪費(fèi)資源，還會(huì)帶來更大環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

除冰鹽用量過多會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，但如果撒布過少，又會(huì)導(dǎo)致難以徹底清除道路凝冰。因此，在目前的除冰技術(shù)條件下，改變除冰鹽使用量的人為隨意性，盡可能優(yōu)化除冰劑的使用量和除冰措施的合理配置，有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。

實(shí)際上，不同條件下的冰層厚度、不同的結(jié)冰道路所需要的除冰鹽的用量是不同的，該用多少量的除冰鹽，需要進(jìn)行相關(guān)的理論與試驗(yàn)分析。根據(jù)不同的外部條件，如氣溫、風(fēng)速、降雪量、路面溫度、雪(冰)層厚度等情況，單位面積所使用的除冰鹽質(zhì)量應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，從而既能達(dá)到預(yù)期除冰效果，又能減少道路除冰鹽使用量。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明提供一種道路除冰鹽用量預(yù)測(cè)方法，所述方法包括如下步驟，

步驟A：根據(jù)外界氣溫和外界風(fēng)速的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)融冰過程的道路鹽溶液溫度變化趨勢(shì)；

步驟B：從步驟A中的變化趨勢(shì)得到除冰鹽融冰反應(yīng)結(jié)束時(shí)的鹽溶液溫度；

步驟C：從步驟B中的鹽溶液溫度得到除冰鹽融冰反應(yīng)結(jié)束時(shí)的鹽溶液冰點(diǎn)溫度；

步驟D：從步驟C中的冰點(diǎn)溫度得知融冰反應(yīng)結(jié)束時(shí)刻的鹽溶液濃度；

步驟E：根據(jù)冰層厚度和待融化的冰層上表面積以及步驟D中鹽溶液濃度計(jì)算出除冰鹽的預(yù)測(cè)用量。

在一種具體的實(shí)施方式中，預(yù)測(cè)方法中假定除冰鹽融冰反應(yīng)結(jié)束時(shí)的鹽溶液溫度與除冰鹽融冰反應(yīng)結(jié)束時(shí)的鹽溶液冰點(diǎn)溫度相等。

在一種具體的實(shí)施方式中，在所述預(yù)測(cè)方法中通過有限元軟件COMSOL構(gòu)建道路除冰鹽融冰過程的傳熱模型。

本發(fā)明從除冰鹽融冰中的相變?cè)砗蛡鳠醾髻|(zhì)反應(yīng)入手，通過研究除冰鹽溶液溫度變化規(guī)律和除冰鹽溶液冰點(diǎn)變化規(guī)律，建立起道路除冰鹽融冰溫度預(yù)測(cè)模型，闡述凝冰條件下道路表面冰-水-除冰鹽不同物質(zhì)之間的相互作用機(jī)理，相對(duì)于其他方法，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)通過考慮路面凝冰的厚度、凝冰溫度以及大氣環(huán)境的影響，對(duì)除冰鹽的使用量進(jìn)行優(yōu)化配置以及除冰效果評(píng)價(jià)，便于實(shí)際應(yīng)用中的操作；(2)從原理上揭示了道路除冰鹽的融冰機(jī)理，為除冰鹽的優(yōu)化使用提供理論依據(jù)，達(dá)到除冰鹽優(yōu)化定量分析的目的。