[发明专利]一种道路除冰盐用量预测方法

说明书

本发明提供一种道路除冰盐用量预测方法，所述方法包括如下步骤，步骤A：根据外界气温和外界风速的数据预测融冰过程的道路盐溶液温度变化趋势；步骤B：得到除冰盐融冰反应结束时的盐溶液温度；步骤C：得到除冰盐融冰反应结束时的盐溶液冰点温度；步骤D：得知融冰反应结束时刻的盐溶液浓度；步骤E：根据冰层厚度和待融化的冰层上表面积以及步骤D中盐溶液浓度计算出除冰盐的预测用量。基于本专利所提出的道路除冰盐用量预测方法，可以确定不同外界温度、不同风速、不同冰层厚度等条件下的结冰路面应采用的除冰融雪剂的用量，在兼顾融冰效果的前提下，尽量减少道路除冰盐的使用量。

技术领域

本发明涉及路面工程领域，具体涉及一种道路除冰盐用量预测方法。

背景技术

在冬季低温雨雪天气条件下，路面极易结冰和积雪，这将导致道路表面摩擦系数降低，车辆行驶困难，制动距离增大，从而造成交通事故发生率的大幅上升。为了有效解决道路在寒冷季节结冰、积雪的难题，除冰盐在世界范围内被广泛用于冬季道路结冰灾害防治，其具有高效、便捷、成本低、使用范围广等优点，能较快地达到道路除冰的目的，从而保障道路交通安全。

但是近几年很多研究发现，绝大多数的盐类融雪剂产品都存在很大的副作用，除冰盐易腐蚀破坏道路结构和机动车辆，还会对土壤、水体和大气等造成污染，破坏生态环境。道路除冰盐不得多撒、乱撒已经成为道路养护部门的共识，然而当前道路养护部门对除冰盐的使用具有一定的盲目性，大多靠养护人员根据往常经验抛洒使用。有时，为了增强除冰效果甚至盲目增大用量，这种行为不但浪费资源，还会带来更大环境风险。

除冰盐用量过多会造成巨大经济损失，但如果撒布过少，又会导致难以彻底清除道路凝冰。因此，在目前的除冰技术条件下，改变除冰盐使用量的人为随意性，尽可能优化除冰剂的使用量和除冰措施的合理配置，有巨大的现实意义。

实际上，不同条件下的冰层厚度、不同的结冰道路所需要的除冰盐的用量是不同的，该用多少量的除冰盐，需要进行相关的理论与试验分析。根据不同的外部条件，如气温、风速、降雪量、路面温度、雪(冰)层厚度等情况，单位面积所使用的除冰盐质量应进行适当调整，从而既能达到预期除冰效果，又能减少道路除冰盐使用量。

发明内容

因此，本发明提供一种道路除冰盐用量预测方法，所述方法包括如下步骤，

步骤A：根据外界气温和外界风速的数据预测融冰过程的道路盐溶液温度变化趋势；

步骤B：从步骤A中的变化趋势得到除冰盐融冰反应结束时的盐溶液温度；

步骤C：从步骤B中的盐溶液温度得到除冰盐融冰反应结束时的盐溶液冰点温度；

步骤D：从步骤C中的冰点温度得知融冰反应结束时刻的盐溶液浓度；

步骤E：根据冰层厚度和待融化的冰层上表面积以及步骤D中盐溶液浓度计算出除冰盐的预测用量。

在一种具体的实施方式中，预测方法中假定除冰盐融冰反应结束时的盐溶液温度与除冰盐融冰反应结束时的盐溶液冰点温度相等。

在一种具体的实施方式中，在所述预测方法中通过有限元软件COMSOL构建道路除冰盐融冰过程的传热模型。

本发明从除冰盐融冰中的相变原理和传热传质反应入手，通过研究除冰盐溶液温度变化规律和除冰盐溶液冰点变化规律，建立起道路除冰盐融冰温度预测模型，阐述凝冰条件下道路表面冰-水-除冰盐不同物质之间的相互作用机理，相对于其他方法，本发明有如下优点：(1)通过考虑路面凝冰的厚度、凝冰温度以及大气环境的影响，对除冰盐的使用量进行优化配置以及除冰效果评价，便于实际应用中的操作；(2)从原理上揭示了道路除冰盐的融冰机理，为除冰盐的优化使用提供理论依据，达到除冰盐优化定量分析的目的。