人类活动对青藏高原冻土环境的影响

采用物探技术、植物样方调查对青藏公路沿线工程活动对冻土环境因素之间的影响进行了分析研究, 结果表明: 由于工程活动对原冻土区地貌、植被及表土层结构等的干扰破坏, 致使工程区及其影响区冻土上限下降速度加快, 同时得出了冻结层上水埋深(1～3 m)与冻土层厚度变化的关系以及冻结层上水水位随冻土上限下降而变化的规律. 指出工程活动对植被的影响不仅与工程本身有关, 也与工程区冻土厚度、地下水、土壤等因素有密切关系.     

火灾对冻土环境的影响

地球上四分之一的陆地面积被多年冻土所覆盖。近二十多年来,随着冻土区的大力开发和人口增加,冻土环境的变化及其保护问题引起越来越多国家的重视。 火灾的频繁发生是破坏冻土环境的一种特殊因素。据报道,阿拉斯加每年要发生300多起火灾,烧毁植被40万公顷;在个别年份如1972年就发生641起。火灾烧毁植被,破坏冻土的热状况及植被—冻土间长期形成的生态平衡,引起冻土环境的一系列变化。     

南水北调西线工程通天河—雅砻江调水区若干冻土环境问题研究

调水区多年冻土划分为３个区，冻土面积为１１×１０＾４ｋｍ＾２左右，约占全区面积的７２．４％，受全球气候变化及人类经济活动的影响，区内多年冻土处于退化状态。在全球气候持续变暖的情况下，未来５０ａ内，目前厚度小于１０ｍ的多年冻土和岛状多年冻土将消融殆尽，多年冻土面积将减少约１５％，冻土下界上升１５０－２００ｍ，气候变暖，使得性冻土层变薄，某些地段的多年冻土消失或变为深埋藏多年冻土等，则可降低工程造价，     

青藏高原冻土区活动层厚度分布模拟

活动层夏季融化、冬季冻结的近地表土(岩)层,是冻土地区热力动态最活跃的岩层,在冻土研究中有着重要意义.根据青藏高原地区80个气象观测台站1991-2000年的地面温度观测资料结合数字高程模型,计算出青藏高原冻土区的地面冻结指数和地面融化指数,然后应用斯蒂芬公式分别得到多年冻土区的季节融化深度和季节冻土区的季节冻结深度.     

青藏高原乌丽冻土区二氧化碳成因探讨

为了查明青藏高原乌丽冻土区天然气的组分与成因,对采集自乌丽水合物试验孔ZK1井及其周边钻孔的岩心顶空气、岩心解析气以及湖水气进行了组分和碳同位素测试分析,同时对ZK1井及其周边钻孔岩心中的碳酸盐岩碳同位素进行了测试分析。测试结果显示:该区天然气主要成分为二氧化碳,其含量在98%以上,烃类气体(主要为甲烷)含量很少;二氧化碳碳同位素主频在-4‰～-6‰(VPDB)之间,少量富烃样品的甲烷碳同位素主频介于-3238‰～-2782‰（VPDB）之间,碳酸盐岩的碳同位素平均值为-387‰（VPDB）。综合分析认为,研究区二氧化碳主要为幔源成因,可能与该区强烈的构造运动和岩浆活动有关。     

青藏高原典型高寒草甸植被生长发育对气候和冻土环境变化的响应

利用青藏高原河南县典型高寒草甸生态系统群落结构、地上生物量、发育期及其气候、冻土环境观测资料,系统研究了高寒草甸植被生长发育特征及其对气候变化和冻土退化的响应机理.研究表明：20世纪80年代后期以来,随年代进程高寒草甸植被出现了牧草返青初期无明显变化,而黄枯初期显著延迟,致使生长期延长,覆盖度总体下降,但自2004后开...     

青藏高原冻土区域的相干特性分析

由季节性的冻胀和融沉导致的地表变形是在多年冻土区域进行工程施工的最主要危害, 青藏铁路建设和维护中的一个主要问题就是如何监测冻土的形变. 利用北麓河地区的ASAR数据, 联系冻土的相关变化规律, 对于冻土区域的相干特性进行了分析. 通过对不同自然地物的相干性进行对比分析, 发现冻土区域地物的相干性不仅与地物特性相关, 同时也与冻土的冻结和融化密切相关. 不同时间段干涉对的相干性的差别反映了冻土在不同季节的变化规律. 青藏铁路和公路在不同空间基线和时间基线上的相干性表现, 为该区域的稳定散射体的选择提供了一种可能, 对于进行北麓河区域的冻土形变的时间序列分析具有重要的指导意义.     

青藏高原五道梁冻土活动层表面二氧化碳和甲烷的排放

通过静态箱取样方法，首次获得青藏高原冻土活动层排放气体。分析测定结果表明，ＣＨ４含量为０．６３～１．５４μｇ／ｇ，平均为１．１９μｇ／ｇ，大多数样品ＣＨ４含量低于当地大气ＣＨ４含量（１．３２μｇ／ｇ）；ＣＯ２含量为０．１５％～０．２７％，平均为０．２１％，明显高于大气ＣＯ２的浓度（０．０６９％）。ＣＨ４、ＣＯ２含量具有一定的日变化特征。ＣＨ４排放率为－０．０３２～０．０４８ｍｇｍ－２ｈ－１，平均为０．００１ｍｇｍ－２ｈ－１；ＣＯ２排放率为－５６．５０３～６１．４２５ｍｇｍ－２ｈ－１，平均为０．０９５ｍｇｍ－２ｈ１。从所获得的冻土排放气体中ＣＨ４和ＣＯ２的浓度来看，这种干燥寒冷的高原冻土活动层表面ＣＨ４排放较少，ＣＯ２的排放较高     

青藏高原湿地冻土区活动层甲烷排放特征

青藏高原作为地球陆地碳循环系统的重要组成部分,一直是科学家和环保工作者关注的热点,天然气水合物的发现是否会引发环境和地质灾害再次引起科学家甚至政府部门的重视.本文选用甲烷通量、近地表大气甲烷浓度、土壤甲烷浓度和甲烷稳定碳同位素为监测指标,以祁连山天然气水合物试采区为研究区,开展甲烷排放监测.结果表明:①祁连山高寒草原、高寒草甸区甲烷排放具有季节性变化和区域分布特点,最大排放值为19.2mg/m2·h,最大吸收值为-108 mg/m2·h,表现出巨大的碳汇潜力,对青藏高原碳循环具有重要意义;②甲烷碳同位素显示冻土区活动层大量存在微生物,10~30 cm甲烷主要微生物成因,微生物活跃期在夏季,冬季则减弱,微生物的代谢影响着甲烷的氧化和产生,嗜甲烷菌的存在对甲烷的排放起很大的控制作用;③试采前后近地表大气甲烷含量没有出现“爆炸式”增长,这与研究区天然气水合物的赋存状态和储量及试采方式有关;④甲烷排放受多种因素的影响,应加强对土壤温度、土壤湿度和pH值等因素的进一步研究.     

青藏高原东北部15万年来的多的冻土演化

青藏高原东北部最近１５万年中至少存在５次多年冻土强烈扩展时期第一交天１４０ｋａＢＰ的倒数第二次冰有小各地广泛发育冰楔；第二次发生在末次冰期早期（８０－５３ｋａＢＰ），若尔盖盆地发育融浆扰曲；第三次发生在２７－２３ｋａＢＰ，高原东北缘出现冰楔；第四次发生在２１－１０ｋａｂｐ，巴颜拉山以南地区和若尔盖盆地发育冰楔，黄河源，共和及青海湖周转出现原生砂楔。不考虑构造上升。上述并土扩展时期多年冻土带下界高度     

青藏铁路冻土区环境问题对工程安全可靠性影响

本文分析了青藏铁路冻土区主要工程对多年冻土温度、水分特征和冻土环境特征的影响,探讨了冻土区工程环境与冻土环境之间相互作用特点。进而论述了控制外界对冻土工程环境系统的热侵蚀是保证冻土区工程安全可靠性的关键问题。     

青藏高原乌丽冻土区二叠纪煤系烃源岩特征

为了查明青藏高原乌丽冻土区二叠纪煤系烃源岩的生烃潜力,对采集自乌丽水合物试验孔ZK1井及其周边钻孔的岩心样品和露头样品进行了测试。测试结果显示:上二叠统那益雄组上段烃源岩有机质丰度较低,而下段烃源岩有机质丰度较高;烃源岩有机质类型主要为Ⅲ型;烃源岩热演化程度很高,已达过成熟。考虑到泥质烃源岩成熟度很高以及该区存在变质程度很高的煤层,综合研究认为,该区二叠纪煤系烃源岩生烃潜力总体较好。     

积雪和有机质土对青藏高原冻土活动层的影响

随着全球气候变暖,青藏高原冻土活动层正在逐渐加深,为了理解积雪和表层有机质土壤对冻土活动层的影响机理,一维水热耦合模型CoupModel被用于模拟气象驱动下土壤冻融的动态过程.基于祁连山冰沟和青藏高原唐古拉站长期监测数据,CoupModel模型被成功的率定和验证.在冰沟站验证的模型被用于研究积雪对冻土活动层的影响,结果显示:目前较浅积雪情景(雪深＜20 cm)比完全忽略积雪的情景模拟的冬季土壤冻结深度深,说明青藏高原现状下较浅的积雪有利于冻土发育.原因是雪面较高的反照率造成地表吸收的太阳辐射减少,导致雪面温度较低,加之浅雪的阻热性能又较小,综合导致浅雪覆盖时表层土壤向大气释放的能量增加.但随着积雪深度逐渐增加,模拟的冬季土壤冻结深度反而越来越浅,说明较厚的积雪(＞20 cm的雪深)并不利于冻土的发育,主要是雪相对于空气低的热传导隔绝了表层土壤向大气的热损失.在唐古拉站验证的模型被用于研究有机质土对冻土活动层的影响,结果显示:随着有机质土壤深度增加,模拟的活动层夏季融化深度逐渐较小.有机质土壤较矿物质土壤低的热传导和高的热容性质减少了下伏土壤热状况对太阳辐射和气温波动的响应,说明有机质土有利于冻土的保护.     

煤矿井工开采对冻土环境的影响分析

在多年冻土区进行煤矿井工开采,冻土稳定性是影响煤矿开采的制约性因素。采用数值模拟方法分析煤矿井工开采对冻土环境的影响。研究结果表明,最大融深随时间呈增大趋势;沿井壁深度,最大融深逐年增加,在多年冻土与季节冻土的交界附近,最大融深增加较快。由于开采巷道横截面较小,在有效的冻土保护措施下,井壁周围多年冻土温度升高幅度不会太大,因而井工开采会对井壁周围多年冻土造成一定影响,但不会造成大面积冻土的融化变形。     

青藏高原季节性冻土的时空分布特征

利用青藏高原72个气象台站的冬季逐日冻结深度资料, 采用动力学Q指数和小波分析方法, 研究了青藏高原季节性冻土的时空变化特征. 结果发现: 青藏高原季节性冻土各站点相互间的动力学Q指数在高原大部分地区都比较小, 仅在高原南部部分站点值较大, 表明在高原上总体来说季节性冻土的动力学结构是一致的. 各站季节性冻土1980年代前后的Q指数在高原主体也都比较小, 只是在高原东南部和柴达木盆地的部分地区Q指数较大, 表明在高原大部分地区季节性冻土变化的动力学结构特征没有发生突变. 青藏高原季节性冻土总体上呈现下降趋势, 在20世纪80年代中期有一次均值突变, 突变以前的冬季平均冻结深度在93 cm左右, 突变以后的冬季平均冻结深度下降了10 cm左右. 高原季节性冻土冬季平均深度有准4 a的周期变化.     

青藏高原冻土地球物理勘查方法组合模式

在全球气候日益变暖的情况下,青藏高原多年冻土退化将导致区域水文地质条件发生改变,进而影响到区域水资源循环过程和生态环境,需要开展青藏高原地区冻土地球物理勘查技术方法研究,以实现了解冻土地球物理特征、空间分布信息等.针对以上情况,对地震反射、地震转换波反射、地震折射、探地雷达、音频大地电磁(EH4)、高密度电阻率法这6种技术方法的探测效果进行了对比试验研究.研究结果表明,6种物探技术方法均可探测地层结构、冻土地球物理特征、空间分布信息等,但各种技术方法均存在一定局限性.针对不同目标任务,提出了3种青藏高原冻土地球物理勘查方法组合模式.该组合模式可为今后青藏高原冻土地球物理勘查提供技术支持.     

青藏高原重大冻土工程的基础研究

青藏高原是我国乃至世界高海拔多年冻土区的典型代表。伴随着青藏铁路的建成通车,西藏自治区迎来了新一轮经济发展,迫切需要新建高速公路、输变电线路、输油气管道工程等。这些拟建工程与已建的青藏公路、青藏铁路、格拉输油管道、兰西拉光缆等工程均聚集于宽度不足10km范围内的青藏工程走廊。在这狭长的冻土工程走廊内,已修建或拟建的各种冻土构筑物相互影响,多因素耦合叠加,加速区域内的冻土退化,而冻土融化必将影响到工程的稳定性和生态环境退化。再加上全球气候变化的影响,其变化程度更加剧烈。面对国家需求,国家重点基础研究发展项目"青藏高原重大冻土工程的基础研究"于2012年4月正式启动。该项目旨在揭示气候变化与人类工程活动加剧背景下冻土变化及灾害时空演化规律,建立冻土工程稳定性和服役性能评价体系,提出冻土工程灾害防治理论与控制对策,为冻土构筑物群灾害应急预案和重大冻土工程建设提供科学决策依据。     

物探方法在青藏高原冻土勘查中的应用

随着国民经济的发展,西部寒区的冻土问题越来越成为制约经济发展的重要因素。以西大滩冻土区为研究区,在分析冻土区物探勘查工作原理的基础上,采用直流电阻率法、EH4两种方法对该区进行了野外实地侧线,并对数据进行了解释分析。从资料分析来看,EH-4受高频截止频率的限制,浅部数据少且相对校乱,对浅部冻土层反映不明显;相比之下,直流电阻率法确定冻土层厚度效果明显;清晰的划分了季节性冻土层和多年冻土层,达到了勘查冻土的目的。     

冻土区输电线路塔基选位的影响因素分析

青海西藏500kV直流联网输电线路工程跨越整个青藏高原,其生存环境不可避免与冻土有着紧密联系,冻土特有的冻胀、融沉特性给线路的勘测、设计、施工及后期运营带来了极大挑战。本文对取自青藏高原的原状和重塑冻土样样品进行了物理力学试验。结果表明:同种土在不同含冰量下,随含冰量的增大,则冻融特性敏感性增强;不同性质的土,在含冰量相同的情况下,颗粒越细,则冻融特性越敏感。同时,分析认为:塔基地质环境、不良冻土现象、不同地貌单元、冻土的热稳定性特征及施工作业便捷性等都是影响塔基稳定性的重要因素。