青藏铁路路基下部土体水热过程变化的监测研究

修筑路基后土体水分变化是影响路基稳定性的重要因素,然而关于路基土体水分变化认识是极为缺乏的.采用了pF-meter传感器来监测土体温度和水分变化,获得了近3 a的连续监测数据.结果表明,pF-meter较好地反映了路基土体温度和水分变化特征以及土体水分迁移特征.但是,pF-meter传感器不能定量地给出土体水分变化,这...     

2005~2015年青藏高原多年冻土稳定性制图

连续性分类系统的适用性与数据匮乏是过去青藏高原多年冻土制图的两个主要问题.文章基于高海拔多年冻土稳定性分类体系,在模型对比基础上,利用支持向量回归模型集合模拟了划分多年冻土稳定性的年平均地温,生产了空间分辨率为1km的青藏高原多年冻土稳定性分布图.制图中使用了青藏高原2005~2015年间共237个钻孔年平均地温(年变化深度处温度)观测数据,利用统计学习方法融合了地面观测与遥感冻结指数、融化指数、积雪日数、叶面积指数、土壤容重、高程和高质量的土壤水分再分析资料.该图显示,青藏高原多年冻土面积约115.02(105.47~129.59)×10⁴km²,其中,极稳定型(?0.5℃)多年冻土面积分别为0.86×10⁴、9.62×10⁴、38.45×10⁴、42.29×10⁴和23.80×10⁴km²,分别占青藏高原多年冻土的0.75%、8.36%、33.43%、36.77%和20.69%.以模拟的多年冻土稳定性分布图为基础,定义了划分多年冻土稳定型的遥感年平均地表温度和冻结数标准,这两个标准对于多年冻土稳定型的划分结果一致性分别达到69.6%和75.3%,对于多年冻土范围划分的一致性分别达到了90.1%和91.8%.     

天然状态下多年冻土区活动层厚度研究进展与展望

活动层作为多年冻土区水热物理和力学动态最活跃的近地表层，是供给高寒植物生长所需水分和营养物质的关键区，是多年冻土与大气圈、土壤圈进行能水和物质交换的主要通道，也是微生物活动最频繁和生物地球化学循环最关键的冷生土壤层。近几十年来，在气候变暖和人类活动增强影响下，多年冻土区活动层厚度（ALT）普遍增加，对寒区环境与冻土工程产生了不利影响。本文对影响天然状态下ALT空间分异的宏观地质地理和微观局地因子、ALT的野外测量和模拟计算方法、ALT对气候变化的响应特征进行了回顾，并探讨了ALT变化对高寒生态环境的影响。研究表明：太阳辐射及其重分布和下垫面的复合作用是ALT空间分异的主因，在其他因素和条件一致时，高程多年冻土下界和纬度多年冻土南界附近的ALT较厚；近三十年来ALT积极响应气候变暖，随气温升高而增加，但区域差异明显，中纬高海拔和山地多年冻土区ALT大部分呈显著增加趋势，而高纬富含冰多年冻土区ALT因地下冰融化下沉，一定程度上抵消了因气候变暖而增加的部分。本文还展望了ALT未来研究方向，认为应聚焦ALT精准模拟制图、ALT变化的自适应机制、ALT变化对生物地球化学循环的影响和ALT变化对水...     

祁连山区黑河上游多年冻土分布考察

高山多年冻土的分布及土壤季节冻融过程对地表水文过程、 生态系统、 碳循环及寒区工程建设等都有很大的影响. 黑河上游地处祁连山中东部, 属于高原亚寒带半干旱气候, 研究黑河流域多年冻土分布对于系统理解该区域的生态-水文过程、 气候与环境变化以及水资源评价、 工程建设等非常重要. 2011年6-8月对黑河干流源头西支开展了多年冻土调查, 沿二尕公路(S204)在热水大坂垭口至石棉矿岔口之间区域, 完成测温孔7眼, 并布设测温管进行地温监测. 根据勘察、 钻探及测温资料, 确定了黑河源头地区山地多年冻土下界为海拔3 650~3 700 m之间. 受高度地带性的控制, 随着海拔的降低, 活动层厚度由在海拔4 132 m时的1.6 m增加至在多年冻土下界处的约4.0 m, 多年冻土年平均地温也相应的由-1.7℃增加到0.0℃左右, 而多年冻土厚度由100 m以上减小到多年冻土下界处的0.0 m. 同时, 坡度和坡向、 岩性、 含水(冰)量、 地下水、 河水等局地因素对多年冻土温度和厚度也有重要的作用.     

青藏铁路碎石护坡-热管复合措施的补强效果研究

青藏铁路高温冻土区的普通路基和保温材料路基均处于热不稳定状态, 需要对它们增设碎石护坡-热管复合措施来强化处理, 新增设的补强措施对路基下部冻土的保护效果如何是人们极为关心的问题. 因此, 对北麓河高温高含冰量路段增设了碎石护坡及热管的复合补强措施后路基下部土体的热状态进行观测.结果显示:普通路基在增设补强措施后, 人为冻土上限进一步抬升, 阴阳坡下均出现显著的降温趋势, 且路基下温度场逐渐趋于对称, 降温范围逐渐向路基中心及深部发展, 路堤中心深部地温仍处于增温状态, 但增温趋势明显缓减; 保温材料路基在增设补强措施后, 人为冻土上限也进一步的抬升至保温板附近, 融化夹层在2个冻融周期后消失, 路堤中心温度在2个冻融周期后出现了降温趋势. 这些效果说明, 补强措施在调控路基内部及下部多年冻土温度时发挥了积极作用.     

气候变暖背景下青藏高原多年冻土层中地下冰作为水"源"的可能性探讨

多年冻土中含有大量地下冰,全球气候变暖势必导致多年冻土退化,地下冰融化,部分水分被释放并参与到区域水循环之中,改变了区域水文状况.冻土退化-释水的过程在监测上面临较大困难,无法提供直接让据,但其长期累计的效果在宏观水文过程中表现显著.为此,利用近年来青藏高原部分湖泊水位变化监测以及地区水文情势变化研究成果,探讨了在气候变暖背景下,多年冻土层中的地下侣冰作为一种潜在水"源"的可能性.结果表明:多年冻土退化较强烈地区,补给源头在多年冻土区的封闭湖泊水位上涨、地下水位上升,排除其它补给量增加的可能性后,多年冻土地下冰很可能是补给水量增加的原因之一.     

工程活动下的冻土环境研究

冻土与人类活动及环境息息相关，人类工程活动能诱发冻土环境、生态环境变化和冻融灾害及工程稳定性变化，因此，人类工程活动下的冻土环境变化及冻融灾害问题已日益引起国内外冻土研究的重视。人类工程活动加快了冻融过程变化，产生了极大的负面影响。文章主要从冻土稳定性、地面敏感性评价；冻土环境与工程建筑物的稳定性及相互关系；冻土环境保护和土地合理利用；冻土区生态环境研究等四个方面评述了近年来人类工程活动对冻土环境的影响研究。     

Evaluating model of frozen soil environment change under engineering actions

The change of frozen soil environment is evaluated by permafrost thermal stability, thermal thaw sensibility and surface landscape stability and the quantitatively evaluating model of frozen soil environment is proposed in this paper. The evaluating model of frozen soil environment is calculated by 28 ground temperature measurements along Qinghai-Xizang Highway. The relationships of thermal thaw sensibility and freezing and thawing processes and seasonally thawing depth, thermal stability and permafrost table temperature, mean annual ground temperature and seasonally thawing depth, and surface landscape stability and freezing and thawing hazards and their forming possibility are analyzed. The results show that thermal stability, thermal thaw sensibility and surface landscape stability can be used to evaluate and predict the change of frozen soil environment under human engineering action.     

工程活动下多年冻土热稳定性评价模型

提出了用季节融化层底板到潜在季节冻结深度区间沉积物融化所需要的热量与季节冻结层底板温度升高至0 ℃所需要的热量之和(Qt), 与夏半年土体吸收的热量(Q+)的比值来描述冻土热稳定性(ST=Qt/ Q+). 根据青藏公路沿线地温温度场的监测资料,对多年冻土热稳定性模型进行了计算,并分析了多年冻土热稳定性与年平均地温、多年冻土顶板温度和季节融化深度间的关系. 根据人类工程活动对多年冻土影响,将多年冻土热稳定性分为4类:热稳定型、热稳定过渡型、热不稳定型和热极不稳定型多年冻土.