局地因素对多年冻土分布的影响及其对青藏铁路设计的启示

青藏铁路的修建面临着高温、高含冰量冻土和气候转暖的难题. 要解决这一难题, 确保青藏铁路的成功, 必须将以往在冻土区筑路常用的以增加热阻为手段的消极的保护冻土原则, 改变为以“冷却地基”为手段的积极的保护冻土原则. 文章挖掘了由局地因素影响造成的多年冻土“异常”分布的众多实例, 并分析了这些局地因素通过改变辐射、对流和传导, 对多年冻土生成和保存的作用机理, 用自然过程长期作用的结果证明“冷却地基”的方法是可行的. 领悟多年冻土“异常”分布为我们提供的启示, 可以有目的地选用路堤填料和构思新的路堤结构, 用以调控辐射、调控对流、调控传导和综合调控, 以达到“冷却地基”的效果, 抵消气候转暖的影响, 确保青藏铁路的安全和稳定.     

绿洲防护林系统的最优控制模式及其应用研究

以河西地区绿洲防护林系统为研究对象，分析了防护林资源分布的时空特征及建群种的增长动态，运用生物控制理论，构建了防护林区生物资源管理的最大持续产量模型、生态经济意义下的最优控制模型及多资源种群控制模型。根据有关模型和试验观测结果，确定了防护林建群种的资源保护指标、生态经济意义下的最优种群水平和人工调控措施。该防护林主要建群种二白杨胸径的保护指标为 k/2＝18．22cm，在不同成本与价格比下计算了主要建群种二白杨胸径指标的个最优控制量。估算了防护林系统的生态需水量，其中农田生态需水量为 1 796 m³/hm²，固沙林和阻沙防护林生态需水量为57 100m³/hm²，并提出了相应的持续发展对策。     

利用树轮资料重建黑河近千年来出山口径流量

依据黑河上游流域内获取的树木年轮样本和该河上游及出山口水文站径流资料, 利用树木年轮水文学的原理和方法, 建立了年轮年表. 年表与河流径流量的相关关系, 重建了黑河上游及出山口径流. 得出在距今1319 a以来, 黑河莺落峡出山口最大年径流量为26.74 × 10⁸ m³/a, 最小为6.44×10⁸ m³/a, 年际变率C_v = 4.17, 多年平均为15.284 × 10⁸ m³/a. 特枯、偏枯水年以及平水年、特、偏丰水年出现的概率分别为18.9%, 23.9%, 20.5%, 19.0%, 17.7%. 相对而言, 枯水年稍多一些. 持续5 a以上的枯水段出现过37次, 共358 a, 持续最长的枯水段达22 a; 丰水段为38次, 共390 a, 最长达39 a. 这两种现象仅占总数的一半, 另一半是2~3 a间的丰、枯水循环和平水期. 小周期循环是出山口径流量的主要变化方式. 同时也有较明显的中、长周期变化. 据历史文献记载中所描述张掖(原甘州)旱涝灾害与出山口年径流量的对比中, 旱灾的吻合率高达80%以上. 而涝灾也在60%以上. 从中长周期的变化趋势来看, 目前在全球气候变暖背景下, 出山口径流量正处在一个百年尺度的丰水期中. 这一结果是目前我国在利用树木年轮重建千年以上长度水文资料的首例工作. 它为黑河流域经济发展、 生态环境保护以及合理利用地表水资源提供重要科学依据.     

学习型组织与生态经济研究团队建设

信息社会和知识经济时代,科学研究整体化趋势日益加强,以个人为主的单干式科学研究已不能适应科技一体化发展趋势. 多学科交叉与应用,不仅能够创造性地丰富科学知识体系,推动经济和社会不断进步,而且还可以形成相关领域科研人员的研究团队群体创新实力. 要发挥多学科专业人员团队科研整体潜力,迫切需要与之相适应的新型组织形式和管理模式. 学习型组织作为当前的一种全新管理理念,正日益引起社会各界的广泛关注和普遍认同. 介绍了学习型组织的产生背景、发展趋势以及彼得*圣吉的五项训练的学习型组织模型,并以学习型组织为理论基础和管理原则,详细介绍了将这一管理原则在生态经济研究团队建设、具体的科研任务中的应用.     

西北干旱区滴灌数值模拟

土壤湿度的保持对作物生长非常重要。本文运用非静力平衡中尺度大气模式MM5,通过数值模拟的方式,分别从地气间水热交换和土壤湿度变化的角度,研究了2002年7月下旬我国西北干旱区绿洲环境在不同水量滴灌条件下的变化,从理论上找到了较适宜绿洲小气候维持的滴灌水量。结果表明:绿洲下垫面为农田时,从土壤保湿和绿洲小气候维持角度考虑,500m3·hm-2·(10d)-1的滴灌水量对7月下旬黑河流域中游绿洲是一个比较合适的灌溉量,水量过大不但造成水资源的浪费,而且对作物生长不利。500m3·hm-2·(10d)-1的灌溉水量仅为同期大水漫灌定额下限的一半和上限的1/3,间接证明了滴灌是一种高效节水的灌溉方式,可以为干旱区节约大量水资源。     

冻融作用对土工程性质影响的研究现状

冻融过程中土结构受冷生作用的影响，可导致土的工程性质发生变化。在冻土地区进行路堑开挖、新消边坡的加固和路基修建时，由于新近暴露的土受到冻融风化作用，在相关的变形和稳定性分析中，选择土性参数时必须考虑土工程性质的变化。在查阅大量文献的基础上，从试验仪器和研究方法、冻融作用下土的物理性质和力学性质的变化及其机理等几个方面，对土的工程性质受冻融循环影响而改变的研究现状进行了总结和分析，列出了典型的研究成果。文献研究表明，土经过冻融后，渗透性会增大；松散土和密实土的密度具有不同的变化趋势；原状超固结土的结构性受到破坏，因而三轴试验的应力应变曲线峰值受到削弱，一维压缩试验中表现为前期固结压力降低；强度的变化则有诸多不同的试验结果。针对目前的研究现状并根据作者的相关工作，提出了进一步研究的思路。     

兰州冰川冻土所研究工作的若干进展

本文拟对兰州冰川冻土所1981—1982年研究工作的若干进展作一简要的回顾。 中国冰川目录 1981年统计得阿尔泰山区(包括木斯套山)的冰川条数为416条,冰川面积293.2平方公里,折合水量为148.43亿立方米,在此基础上编制了一幅1/100万阿尔泰山区的冰川分布图和6幅1/40万流域冰川分布图。1982年与新疆地理所合作,     

耦合冻土方案的大气模式对祁连山区春季土壤状况的模拟

对黑河流域上游山区水源涵养林区2003年春季土壤温度、湿度变化进行分析,运用耦合冻土参数化和没有耦合冻土参数化的大气模式MM5对该区春季过程进行了模拟,并与观测值进行对比,对模拟的产流量做了初步分析.结果显示:考虑冻土参数化方案对土壤温度模拟的改进主要体现在表层土壤,对深层土壤温度的模拟没有大的改进;考虑冻土参数化方案改进了对100 cm深度以内的土壤含水量的模拟,很大程度上缩小了模拟值与观测值之间的绝对误差.总体来讲,考虑了冻土参数化的模拟结果在一定程度上改进了模式对黑河流域上游季节冻土区土壤温、湿状况的模拟,在一定程度上逼近祁连山区的春季土壤状况.考虑冻土参数化和没有考虑冻土参数化对产流量的模拟表明,冻土参数化对产流量模拟有很大影响,冻土形成的不透水层可以产生更多的地表径流.尽管考虑冻土参数化过程对模拟结果有一定程度的改进,但模拟结果与实测结果还是有一定差距的.因此,进行寒区冻土过程模拟时,还需要进一步对土壤信息、模式物理过程,大气背景场驱动数据以及局地因素进行详细而精确的考虑,以期进一步提高模式在寒区的模拟性能,特别是为高寒山区无观测地带陆气相互作用研究提供依据.     

碎石层的"热半导体"作用

碎石层在冰缘地区有广泛分布.众多文献报道,碎石层具有降低其下地温的作用,根据这些现象,对其致冷形成机理进行了研究.结果表明:对封闭的倾斜碎石层,其致冷机制主要基于Rayleigh-Bènard对流;对开放的倾斜碎石层,其致冷机制包括“烟囱效应”和风引起的强迫对流.并进一步用模型试验、数值模拟和现场的实体试验对致冷机理进行了验证.碎石层己在青藏铁路建设中得到广泛应用,并被证明起到了冷却路基的作用.这一措施效果显著、施工简便、环境友好且成本相对较低,可用于多种冻土工程,以适应全球变暖的影响.     

绿水及其研究进展

从水循环的角度分析,全球尺度上总降水的65%通过森林、草地、湿地和雨养农田的蒸散返回到大气中,成为绿水流（绿水）,仅有35%的降水储存于河流、湖泊以及含水层中,成为蓝水。目前的水资源评价多集中于可见的、可以被人类直接利用的蓝水资源,忽略了绿水资源的评价和管理。绿水最初被定义为蒸散流,是流向大气圈的水汽流,后来被定义为具体的资源,即绿水是源于降水、存储于土壤并通过植被蒸散发消耗掉的水资源,尤其在雨养农业区是重要的水资源。介绍了绿水的概念,绿水在陆地生态系统中的作用,综述了绿水评价研究的进展、影响绿水流的因素、全球绿水资源状况和水安全等,展望了未来绿水研究,指出应将绿水资源纳入水资源评价之中,开展绿水管理、绿水和蓝水综合利用研究,自然生态系统与粮食生产绿水均衡利用研究。