冻土动力学研究的现状与进展

冻土动力学主要研究冻土在动荷载条件下的变形和强度特征及土体稳定性, 其研究成果对寒区工程设计有着重要的意义. 文章从以下几个方面介绍冻土动力学的研究现状和进展: 1)各种试验条件(土质、含水量、温度、围压、频率、应变幅值及最大应力)对冻土动力学参数(动弹性模量、动剪切模量和阻尼比)的影响; 2)冻土的动应力应变关系及动强度随频率、应变速率和围压的变化规律; 3)加载频率、最大加载应力、温度和围压对冻土动蠕变参数(破坏时间、破坏应变、最小蠕变速率)的影响及动蠕变模型.     

中国大尺度区域地下水演化研究起源与进展

中国大尺度区域地下水演化研究起源于20世纪90年代中期。在过去10年的研究中,构建了长3500km、高差5000m和跨度2万年的大陆尺度气候一地质环境陆地水系统演化断面,揭示了华北平原地下水形成的古地质环境与古气候演化过程及动因,发现近2万年以来该平原地下水的每一主要补给周期为1000-2000年,而且不同尺度系统间存在自相似性,在突变或灾变事件发生之前存在一个熵值较大的平衡期,可作为预测或判断突变或灾变事件依据之一;近50年来人类活动影响使连续统一的华北平原地下水循环系统演变成局部以垂向运动为主模式。在西北内陆黑河流域,相对百年尺度冷期,地下水补给量减少4．38～7．61亿m^3／a,这种变化与山区降水和气温关联度分别为0．97和0．80,与平原区降水和气温关联度仅为0．43和0．60;人类活动对该流域水循环的影响强度由20世纪50年代的19％、经过60～70年代28％,增至80～90年代的54％,进而导致下游区生态环境严重退化;上述成果实现了数字化和虚拟实现的可视化。     

全球大气再分析资料的研究现状与进展

在过去十多年,利用资料同化技术再分析过去的气象观测资料,重建高时空分辨率的格点历史气候数据集取得了长足发展。再分析资料的问世为人们深入了解大气运动的方式、认识不同时空尺度内气候变化和变率提供了强有力的、甚至不可替代的研究工具。就当前国际上一些主要的全球大气再分析资料研究计划及其产品的概况、再分析资料在大气科学及其相关研究领域中的应用、再分析资料的评估及其在气候变化研究中存在的一些主要质量问题做了回顾与介绍,并就未来大气再分析资料研究计划的一些发展趋势予以展望。     

寒区冻土水文模拟模型研究若干进展

我国70％以上的地区都存在着季节性冻土,它对农业经济、生态环境等都有着巨大的影响。由于冻土的特殊性,目前并不能从本质上揭示冻土水文机理,冻土条件下的土壤水分运移规律是冻土水文模拟的重要环节。本文介绍了冻土地区水文过程的特殊性,以及目前国内外对冻土水文的研究进展,并在此基础上对冻土区水文模型的发展趋势进行了分析。     

地下水人工补给研究现状与前瞻

关于地下水人工补给的研究现状,本文从理论研究、方法技术及工程应用等方面进行了全面的归纳和总结;比较了国内外研究工作的新进展。通过分析表明,地下水人工补给在理论及其定量计算方法上的缺陷制约了其工程应用。结合当前研究的新进展,指出了地下水人工补给研究和工程应用领域存在的其他重要问题,从理论和实践两方面提出了地下水人工补给今后需要进一步加强研究的方向和任务。     

冻土的力学性质及研究现状

中国具有广大的季节冻土和多年冻土区,在冻土地区进行工程建设,就必须深入研究冻土的力学特性,以确保冻土地基上工程建筑物的稳定性。本文首先,简要介绍了我国冻土的分布状况和冻土区别于融土的基本特性,广义的冻土力学可分为冻融作用和已冻土力学性质两方面,冻胀、融沉和冻融循环引起的土力学性质的变化属于冻融作用的范畴。对于冻胀的研究较为深入,人们先后提出了多个理论来解释冻胀产生的机制,有的应用于计算分析中。对融沉的研究尽管具有较长的历史,但是多数停留在经验方法上,融化固结理论目前还有较大的局限性,因此提出一方面可以用人工神经网络法提高经验方法的精度和适用范围,另一方面应当发展融化固结大变形理论;冻融循环可以改变土的力学性质,介绍了作者的最近研究进展。针对已冻土的力学特性,从3方面进行了分析。冻土的强度主要沿用融土的强度理论,很难反映高应力下的压融现象;冻土动力学特性主要针对温度对动力学参数的影响,近年来冻土层对场地动力响应的影响越来越受到重视;冻土的本构关系多集中在蠕变研究,以经验公式法为主。最后,分析了多年冻土地区工程变形所涉及的物理力学过程。     

铅同位素找矿方法研究现状与进展综述

铅同位素地球化学研究已从模式年龄定年、探讨成矿物质来源,开始走向应用于化探与找矿评价,特别是近年来铅同位素用于化探与找矿评价的方法也不断取得新进展。本文对有关铅同位素用于化探和找矿评价的主要理论方法进行了简要介绍和讨论,并阐述了基于隐伏系数的资源量预测方法的新进展。     

水文地球化学研究现状与进展

1938年,"水文地球化学"术语提出,至今水文地球化学作为一门独立的学科得到长足的发展,其服务领域不断扩大.当今水文地球化学研究的理论已经广泛地应用在油田水、海洋水、地热水、地下水质与地方病以及地下水微生物等诸多领域的研究.其研究方法也日臻完善.随着化学热力学和化学动力学方法及同位素方法的深入研究,以及人类开发资源和保护生态的需要,水文地球化学必将在多学科的交叉和渗透中拓展研究领域,并在基础理论及定量化研究方面取得新的进展.     

地下水人工补给研究现状与前瞻

论述了国内外有关地下水人工补给研究工作的发展历程、理论研究、方法技术及工程应用,在此基础上,指出地下水人工补给研究领域存在的问题,从理论和实践两方面提出了地下水人工补给今后需要进一步研究的课题.     

脉状金矿成矿流体研究：现状与进展

以大量国内外脉状金矿成矿流体研究资料为基础，本文介绍并综合评述了成矿流体成分、性质和来源三方面的研究现状与进展，指出全球性脉状金矿成矿流体成分惊人的一致性可能会对脉状金矿成矿流体来源和成矿机制的认识产生深刻的影响，把相同构造背景下一组脉状金矿床作为一个统一的群体去研究它们的形成、演化可能是脉状金矿成因研究的一个趋势。     

多年冻土区线性工程的生态环境影响研究现状与展望

在多年冻土区,线性工程（公路、铁路、输油管线、输电线路等）的修建和运营对沿途周边的冻土热状态、土壤理化性质、水文过程以及陆面过程产生显著影响,生态环境发生明显改变并对冻土的工程稳定性产生显著影响。冻土工程作用下的生态环境变化是冻土学近年来研究的热点之一,通过文献综述,对冻土区线性工程的主要特征,以及近几十年来工程影响下冻土环境和植被变化研究进展与现状进行了总结和归纳,在此基础上,探讨了多年冻土区工程建设存在的主要生态问题。目前,生态环境各要素对工程的反馈研究十分丰富,但是生态环境要素与工程相互作用的机理、过程的研究还需完善。在以后的研究中应重点拓展有效的监测手段,为冻土区生态环境监测和研究服务;同时,在深入理解寒区工程建设对生态环境作用机理、过程基础上,积极开展冻土区工程环境容量阈值评估以及生态环境变化预测研究,为寒区大规模工程建设与生态环境和谐发展提供理论支持与对策建议。     

1961-2002年新疆季节冻土多年变化及突变分析

对新疆41 a(1961/1962-2001/2002年)冬季平均冻土深度、最大冻土深度、土壤10 cm深度封冻时段资料分析表明,随着全疆气候的变暖,各地的平均冻土深度、最大冻土深度趋向变浅,土壤封冻时间缩短.尤其是1986年以后,暖湿化特征十分明显,冻土深度和封冻时间变化更为显著.最大冻土深度南、北疆分别在1982/1983年和1986/1987年冬季发生了明显的突变.     

地下水与河水相互作用的研究进展

本文从地下水与河水的水流形态和水位动态变化 ,分析了二者的补排关系 ;详细介绍了地形地貌、水文地质、气候和人为因素等对地下水与河水相互作用的影响 ;综述了研究地下水与河水相互作用的研究方法 ,如野外实验和室内实验方法、动态资料分析方法、基流切割方法、水化学方法、地下水动力学方法等 ;评述了研究河流与含水层相互作用的解析模型和数值模型的发展状况。最后 ,指出多种方法的相互验证、数学模型中补排量和边界的处理、地下水与河水交错带的研究、河流与含水层相互作用的生态意义、加强相关学科的交流与合作将是未来的发展方向。     

高温冻土区填土路基融化固结变形分析

基于修正拉格朗日（U.L）描述下的大变形固结理论和考虑相变作用的温度场得到大变形融化固结理论,对不同路堤高度下填土路基温度场和融沉变形进行研究. 结果表明：高温冻土区合理高度的路堤在5~10 a内使冻土上限略微抬升,但冻土有明显升温. 冻土上限在未来的5~10 a后会急剧下降,且路堤高度越小,下降量越大. 与小变形融化固结理论相比,大变形融化固结理论预测高含量冻土融沉变形的精度更高. 融沉量与路堤高度成正比,且随着时间的增长,融沉变形呈阶梯型发展,路堤越高,阶梯现象越显著. 定义融沉量与路堤高度之比为沉降比,研究发现路堤越低,其沉降比越大,且随时间线性增长. 沉降比是冻土融深增量的单值函数,与路堤高度无关,通过沉降比函数可以快速而实用的求出融沉变形量.     

长武黄土塬区土地利用变化对潜水补给的影响

通过长武黄土塬区不同土地利用方式下深剖面土壤水分的长期定位监测以及氢氧稳定同位素示踪技术的使用,分析了该区域土地利用变化对地下潜水补给的影响。结果表明:① 降水补给地下水过程中存在着活塞流和优先流两种机制,由活塞流补给的地下水量,以休闲地居高,低产农田次之,最后是高产农田;② 随着该区域农田生产力大幅提升以及大面积农田转换为果园,地下水活塞流补给量逐年减少,加之地下水开采量增加,导致地下水位逐年下降,年均降幅达0.3 m;③ 同位素证据表明,目前长武塬区地下水补给以优先流形式为主。为了实现黄土塬区潜水资源的有效补给与可持续利用,需要合理调控土地利用结构,保持适度生产力水平。     

多年冻土区石油污染物迁移过程试验研究

中俄原油管道原油泄漏造成的环境污染和环境岩土工程问题是目前迫切需要解决的重要问题。通过淋滤作用下的石油污染物迁移过程室内模拟试验,研究了石油污染物在冻土区的迁移过程和迁移特征,研究发现：石油污染物在迁移过程中,油、水、气三相流体存在一个动态的平衡过程,其三者共同占据土样中的孔隙空间;石油污染物在冻土区迁移主要经历3个过程：吸附、迁移和聚集;石油污染物在迁移过程中,其各个成分和各烃类化合物迁移能力都有所不同,烃类化合物中碳数和烃类结构影响其迁移速度;冻土层对石油污染物的迁移具有明显的阻碍作用,可有效防治土壤深层次污染。研究成果为冻土区石油污染物多相流（油、水、气）水热质迁移动力学模型的建立以及石油污染引起的岩土工程特性变化等研究奠定了重要的基础     

藏西北革吉县雄巴乡场镇冻土灾害特征及防治措施

近年来,藏西北革吉县雄巴乡场镇内的冻土灾害日趋严重,研究该区冻土灾害的特征、成因及危害,对制定相应的防灾减灾政策具有重要意义.从基本特征、成因条件、风险性及防治措施等方面对雄巴乡场镇的冻土灾害开展了综合研究,认为加剧该区冻土灾害的主要原因是全球气候变暖导致的降雨量增加和气温升高,使场镇内透水性差、不均匀分布的土体含水率...     

青藏高原季节冻土区土壤冻融过程水热耦合特征

青藏高原被誉为“中华水塔”, 其广泛分布的多年冻土和季节冻土在保证我国水资源安全上具有重要的地位。基于2015年7月 - 2016年6月青海海北站季节冻土的水热监测数据（土壤含水量为未冻水含量）, 分析了冻结深度的季节变化和冻融过程水热运移特征。结果表明： 各土层土壤温度与土壤水分含量变化均表现为“U”型。土壤温度变化规律与日平均气温基本一致, 但滞后于日平均气温的变化, 滞后时间取决于土层深度。与多年冻土冻融规律不同, 海北站季节冻土表现为单向冻结、 双向融化特征, 冻融过程大致可划分为三个阶段： 冻结初期、 冻结稳定期和融化期。同时, 季节冻土消融速率大于冻结速率, 且融化过程中以浅层土壤融化为主。在冻结过程中, 土壤水分沿上、 下两个方向分别向冻结锋面迁移, 各土层土壤含水量迅速下降。而在融化过程中, 各土层土壤含水量逐渐增加, 且在浅层土壤形成一个土壤水分的高值区。土壤冻融过程中未冻水含量与各土层土壤温度具有较好的相关关系, 且浅层土壤拟合效果优于深层土壤。本研究对揭示高原关键水文过程以及寒区水热耦合模型构建具有重要意义。     

多年冻土地区路堤热差异分析

通过对实测和计算结果的分析,揭示出冻土路堤中存在显著的横向热差异问题,指出了路基中的横向热差异是由各边界因素的横向差异引起的,路基阴坡面和阳坡面吸收热量的差异使阴坡面下冻土层厚度大于阳坡面。还分析了横向热差异对路基稳定性的影响。      

1979~2010年和墨洛绿洲区地下水时空演变与归因

地下水系统的演变机制对干旱区地下水资源的可持续管理至关重要。基于地下水观测数据、水文地质资料、气象资料和灌溉用水的统计数据,运用Mann-Kendall趋势检验、地质统计学和地下水储量计算法,研究了和田河流域1979~2010年地下水埋深和储量的时空变化,并应用灰色关联法分析了地下水时空演变的影响因素。结果表明：1979~2010年和墨洛绿洲地下水埋深呈增大趋势,枯水季增大趋势略大于丰水季。30年间地下水储量减小的平均速率为2567×10⁴m³/a,尤其是2004年以后地下水储量锐减,2004~2010年地下水储量的平均减小速率是1979~2004年的8.16倍。从空间分布上,地下水埋深增加有从冲洪积扇缘向扇顶递减的趋势。地下水埋深增大、地下水储量递减主要是由于灌溉面积增加导致地下水开采增加引起的,人类活动对地下水均衡变化的作用大于自然要素的影响。可持续的绿洲农业水资源管理,是维持绿洲地下水安全的关键。