(一)区划的目的
公路自然区划主要为路基、路面的设计、施工和养护服务,在可能 条件下兼顾到勘测选线、规划设计的要求。 公路直接暴露于大自然中,是一个穿过不同地理区域的土工结构 物。公路建成后,便成为一种新的人工地貌,是周围自然环境的一部分, 并不断遭受各种环境或景观因素的影响。自然条件的差异对于确定公路 的技术标准和投资有密切关系。公路自然区划的任务是为了区分不同区 域的筑路差异性,以便为各分区选择路面的合理结构类型、规定路基路 面的不同设计参数和有关材料规格要求。 区划共分三级:一级区主要为全国性的公路总体规划、设计服务; 二级区的目的是为因地制宜、就地取材地为各地公路的路基路面设计、 施工、养护提供较全面的地理—气候依据和有关工程参数,如土基含水 量、路面强度(弹性模量值)、路基边坡比、最小填土高度、压实度等; 三级区便于各省、市、自治区按照不同的具体地理—气候条件,在筑路 工程和选线中运用。 一级区和二级区都是地理上连片的区域,三级区则是可重复出现的 地域类型。
(二)一级区划
公路一级自然区划主要根据在全国大范围内对公路建设具有控制性 的地理—气候因素来拟订。鉴于我国独具的、复杂的自然条件特点,对 于纬向的、特别是东部地区的界线,基本上采用气候指标;而对于非纬 向的、特别是西部地区的界线,基本上采用大地构造—地貌作为指标, 个别地段采用了土质作为标志。 表征公路土基一般状态的气候指标是:热量(气温和地温)、水分 (降水、大气和土的湿度)以及热水平衡状况(潮湿系数 K 值)。我国 国土从赤道带直至寒温带,存在着多年冻土、季节冻土和全年不冻三个 地带,因而,从公路冻胀、翻浆的防治这个重要工程问题考虑,应把土 基的冻与不冻、永冻与季冻区别开来。由于缺乏系统的地温资料,冻深 资料既不完整、又有显著的地方性,故以下列两条气温线作为一级区划 主要标志:
(1)全年平均气温-2℃等值线:一般情况下,地面大气温度达到-2 ℃时,土壤开始冻结。所以,它大体上是区分多年冻土和季节冻土的界 线。这条线同我国东北多年平均最大冻深 2.5 米线相吻合。
(2)一月平均气温 0℃等值线:它大体上是区分季节冻土和全年不 冻的界线。所以不用-2℃而用 0℃,是因此线经过地区、特别是东部平原, 冬季常有寒潮间歇侵袭。即使采用 0℃等值线,东部约相当于多年平均最 大冻深 0.10~0.15 米,西部相当于 0.20 米,但这已小于一般筑路的填 土高度或接近路面的厚度。 一月 0℃等温线与年雨量 850 毫米等值线基本符合,构成了地理上划 分我国南北方的秦(岭)淮(北)线。而按彭曼公式计算蒸发率得出的 年值 K=1 线,同该线不谋而合。所以,一月平均气温 0℃的秦淮线,不仅 是我国不冻区和季冻区的分界,而且也是我国潮湿程度最重要的分界, 即湿区(降水量大于蒸发量,K>1)和干区(降水量小于蒸发量,K<1) 的分界线。 由于冻土的形成不仅同负温有关,也同土的水分有关。在 K<0.5 的 干旱区,只有在地下水位高的地区才会引起土的冻融现象。故以年等雨 线 400 毫米、亦即 K=0.5 等值线作为能使土壤冰冻并具有危害性的西缘。 中国地势的三大阶梯对于划分一级公路自然区也有重大价值,故将 区分三级阶梯的两条等高线,即 1,000 米等高线和 3,000 米等高线(具 体采用系其山前线)作为一级区划的标志。三个阶梯不仅在海拔高度和 地形单元组合上有巨大差异,而且也反映了新构造运动的变化。我国东 部为以沉降为主的地区,西南部为继续隆起的地区。中间为升降交替相 间的地区。现代构造运动仍极强烈的青藏高原,特别是其边缘,以及其 它沉降和隆起地区的接触带,是我国地震以及相应的滑坡、崩坍及泥石 流等灾害的主要分布区。 地势阶梯的存在,也通过地貌的高度和阻隔,使其气候有不同特色。 第一阶梯地区全面处于东亚季风影响下,纬度地带性较明显,K 值自东南 向西北逐渐减低。第二阶梯比较复杂,南部是东南季风和西南季风交会 消长的地区,中部是具有特殊色彩的黄土高原,西北则为干旱区。青藏 高原因地势特高,破坏了行星风系和纬度地带性,形成了特有的气候特 点。 上述各条气候和构造—地貌界线相互交错和迭合,便可将我国分为 七大道路自然区(一级区)名称如下: I 北部多年冻土区 II 东部温润季节冻土区 III 黄土高原干湿过渡区 IV 东南湿热区 V 西南潮暖区 VI 西北干旱区 VII 青藏高寒区 每个大区都具有对道路工程有显著影响的地理—气候特色:I 区为永 冻,IV 区为湿热,VI 区为干旱,VII 区为高寒;II 区为 I 区向 IV 区的 过渡(温润季冻),V 区为 IV 区向 VII 区的过渡(潮暖);III 区的过 渡性更为明显,它既是 II 区向 VI 区、也是 V 区向 VI 区的干湿过渡,而 且还具有土质方面的独特性(黄土集中分布)。各大区的自然条件和公 路工程特点可参阅表 80 和图 90。
(三)二级区划
二级区划仍把气候和地形作为主导因素予以考虑,但具体的标志与 一级区有显著差异。各大区共有的标志:气候因素是潮湿系数 K 值,地 形因素是独立的地形区域。但对公路建设而言,七大区各有其地理—气 候特点。故区划时可因区而异将上述标志具体化或予以补充,如采用不 利季节、即潮湿程度最大月份的 K 值,考虑多年平均最大冻深、土质分 类等。故二级区划的标志,是以 K 值为主的一个标志体系。 在七大道路自然区之下,分为 33 个二级区,加上二级区的副区 19 个,共 52 个;每个二级区又可再分为若干三级区。这里仅以第 II 区、 即东部温润季节冻土区的二级区划分,作一交代。 第 II 区为我国主要的、也是典型的温带润干季节性冻土区。公路的 主要问题是冻胀翻浆,路基、路面结构组合要求应能保证冻融稳定性。 为此,采用多年平均最大冻深和全年 K 值为纬向和经向划分二级区的主 要标志,并适当参照地形和土质情况修正。这样,在第 II 区中便有了 5 个二级区和 5 个副区,它们是: II1东北东部山地湿冻区,1a 三江平原副区; II2东北中部山前平原重冻区,2a 辽河平原冻融交替区; II3东北西部干冻区; II4海滦中冻区,4a 冀热山地副区,4b 旅大丘陵副区; II5鲁豫轻冻区,5a 山东丘陵副区。