青藏铁路设计与建设——第六届国际冻土工程会议回顾

The 6^th International Symposium on Permafrost Engineering was successfully held in China in September 2004. About 150 scientists and engineers from 7 countries attended the symposium in Lanzhou on 5～7 September, and about 35 people from 6 countries participated in the field trip along the QinghaiTibet Highway/Railway on 8～13 September and the seminar in Lhasa on 14 September 2004. During the Symposium, the latest progress on permafrost engineering and the surveys, design and construction of the Qinghai-Tibet Railway were exchanged and inspected. Fifty-eight technical papers in English from the Symposium were published in the first volume of the Proceedings of the Symposium, as a supplement of the Journal of Glaciology and Geocryology, before the symposium. About 6 papers from the symposium are published in the second volume in the volume 27(1) of the Journal of the Glaciology and Geocryology, after the symposium. The Qinghai-Tibet Railway (QTR) under construction will traverse 632 km of permafrost, and the engineers are facing unprecedented engineering and environmental challenges. With the QTR under construction and to be completed in 2007, permafrost engineering has become the research focus of permafrost scientists and engineers in China. Many encouraging and promising achievements in permafrost engineering have been obtained during the past three years. However, there are still numerous engineering and environmental problems needing to be solved or resolved. In the discussions, some experts pointed out that methods, such as removal of snow cover on the embankments and toe areas, light-color embankments and side slope surfaces, awnings for shading the solar radiation, hairpin or tilted thermosyphons, could be applied to actively cool the roadbed of the QTR. Some new ideas on utilization of the natural cold reserves were proposed to protect the QTR permafrost roadbed from thawing. Many questions and answers on the survey, design, construction, operations, maintenance and environmental protection were exchanged in situ and in the Lhasa seminar with participation by some major railway designers, regulators and administrators.     

气候变化对中国多年冻土和寒区环境的影响

中国的多年冻土总面积为2.15×106km2,主要分布在高海拔地区.40年来,随寒区经济的快速发展和资源、环境问题的日益突出,冻土和寒区气候变化研究获得了长足的进展.我国大部分地区的多年冻土退缩趋势明显.21世纪,受气候变暖和人为活动的共同影响,青藏高原和东北地区北部多年冻土将大幅退缩.冻土广泛退缩将对中国的寒区经济和环境产生重要影响.但是,冻土退缩及其对环境的影响还存在很大的不确定性.     

青藏高原中、东部局地因素对地温的双重影响（Ⅱ）：砂层和水被

青藏高原冻土区地温既受海拔、纬度和经度(干燥度)区域地带性规律控制, 同时它又受植被、雪盖、砂层、 水被和地质构造等局地因素的显著影响. 局地因素对地温的影响具有双重性: 在不同域值条件下, 它可增高或降低地温. 沙丘下和较厚(>10～20 cm)砂层覆盖下的地温较邻近天然无砂层地段高;而薄(<10～20 cm)砂层覆盖下的地温反而比天然无砂地段有降低的趋势. 在同一地貌单元内, 沼泽湿地处地温最低, 有利于多年冻土形成和保存;淡水湖塘和河流均能升高地温, 加大融化深度, 不同程度地形成融区. 但是, 盐湖由于其热传导水层结构, 有助于形成和保护湿寒土. 总之, 每种局地因素迫使地温向相反方向转化阶段是一个区间值, 为渐变过程. 随时空尺度变化, 局地因素的影响变化很大. 有些地段, 几种局地因素共同作用, 加上活动构造和地形地貌等的影响, 使地温的时空分布和局地因素对其影响或控制变得错综复杂. 因此, 研究和预测地温特征和变化趋势, 需要在监测砂层和水被影响的基础上进行参数选择、 验证和优化.     

应用探地雷达研究中国小兴安岭地区黑河北安公路沿线岛状多年冻土的分布及其变化

结合探地雷达对我国东北黑大公路黑北段岛状多年冻土的勘察结果进行了应用分析研究. 结果表明, 探地雷达可以较为有效确定多年冻土分布区域、 厚层地下冰存在位置, 是研究多年冻土的一种有效手段. 探地雷达勘测结果表明, 东北小兴安岭岛状多年冻土现在主要位于山间沟谷洼地、 或山间盆地中, 地表有积水、 塔头草生长茂盛、 草炭和泥炭发育的沼泽化湿地是其存在的重要标志;结合20世纪70年代对该区的冻土调查结果, 以及线路沿线现存冻土比例推断, 在过去30 a间小兴安岭岛状多年冻土发生了较为显著的退化;现存黑河北安公路沿线稀疏岛状多年冻土区的比例约为2%, 冻土厚度约2～9 m, 冻土上限约1～3 m. 在影响多年冻土分布的因素中, 地表水分条件是最为关键的因素, 该地表水分通过蒸发吸热、 单向导热等作用调节地中热流, 并维持一定的净放热, 在年平均气温接近0 ℃的条件下仍可以维持冻土的发育和存在;其它影响因素, 如地形、 地貌、 坡向、 植被、 地质条件等因素发挥次要作用.     

石冰川形成机制、运动特征及水文效应研究进展

石冰川是含冰的舌状或叶状多年冻结地质体,广泛分布于全球范围内的高海拔和高纬度冰缘区,是多年冻土边界的重要代用指标。活动型石冰川沿山谷/坡向下缓慢蠕动,其活动性在全球变暖背景下逐渐增强,成为一种日益重要的寒区地质灾害。此外,石冰川内部含有大量冰体,是干旱与半干旱地区一种重要的淡水资源。基于国内外研究进展,将石冰川分为倒石堆型、岩屑覆盖型、冰碛型、昆仑山型,并分别讨论了不同类型石冰川的形成机制。石冰川的运动主要由多年冻土蠕变、冻胀融沉、整体前进,以及岩屑与冰的补给等过程组成,其时空变化主要受到气候条件、地形环境、内部结构,以及外力作用等多种因素的共同影响。石冰川对全球变暖的响应主要表现为地温增加引起的局部区域运动加速或失稳以及多年冻土融化导致的石冰川失活。在冰川退缩及季节性积雪持续时间缩短背景下,冰碛型石冰川表面的岩屑覆盖层作为保温隔热层,可以保护下伏冰体减缓融化,延缓和降低石冰川对气候变化的响应,成为干旱与半干旱地区一种日益重要的水资源。我国目前已有超过13 511条石冰川纳入编目,总面积超过945.51 km²,但仍然十分缺乏系统性的石冰川编目及长期的现场监测和模...     

黄河源区冻土特征及退化趋势

黄河源区位于青藏高原多年冻土区东北部边缘地带,是季节冻土、岛状多年冻土和在大片连续多年冻土并存地带.多年冻土层在垂向分布上有衔接状和不衔接状两大类.不衔接状又可分为浅埋藏(8m)、深埋藏(8m)和双层多年冻土等形式.从20世纪80年代以来,源区气温以0.02℃.a-1增温率持续上升,人类经济活动日益增强,导致冻土呈区域性退化.多年冻土下界普遍升高50～80m,最大季节冻深平均减少了0.12m,浅层地下水温度上升0.5～0.7℃.冻土退化总体趋势是由大片状分布逐渐变为岛状、斑状分布,多年冻土层变薄,冻土面积缩小,融区范围扩大.部分多年冻土岛完全消失变为季节冻土.     

格尔木-拉萨成品油管道沿线冻土工程和环境问题及其防治对策

格尔木拉萨成品油管线穿越青藏高原腹地多年冻土区,沿线气候严寒、冻土工程地质条件复杂.几十年来,气候变暖和人类活动已经对管道沿线的冻土环境产生了显著影响.总结了自运营以来格拉管道出现的冻土工程问题及管道沿线的生态环境问题,并就各种问题给出了相关措施和建议.同时,提出了该区管道建设和寒区环境研究的方向应包括加强管道内外检测、对管道进行风险评价、提高管道自动化管理水平、建立冻土长期监测体系以及保护沿线的生态环境等.     

青藏高原东北部冬给措纳湖湖区冰缘环境探讨

冬给措纳湖位于青藏高原多年冻土区东北部,湖区高寒沼泽、冰缘环境、冻土分布及其演化在全球气候变暖条件下,有其自身特点.为探讨冬给措纳湖湖区冻土分布及冰缘环境,2009年5月9—26日,对冬给措纳湖进行了考察,发现冻融草丘、冻胀丘遗迹、寒冻裂缝、热融洼地、古冻融褶皱等现代冰缘及古冰缘现象在湖区普遍存在.湖东、西岸的沼泽湿地中,热喀斯特发育明显,形成热融洼地和冻融草丘.湖北岸阶地及草场中存在零星和岛状冻土,经钎探表明,当时融化深度为0.3～0.8m,0.4m深度处冻土有胶结冰发育.湖东冲积平原的沼泽湿地中,冻融草丘和热融洼地存在;冻胀丘遗迹、寒冻裂缝在沼泽湿地边缘泥炭覆盖地存在.湖北岸二级阶地剖面发现古冻融褶皱.     

南极洲乔治王岛柯林斯冰帽的温度分布

钻孔内温度实测表明，柯林斯冰帽积累区大部分呈温性，消融区可能呈冷性。冰帽活动层温度明显受气温季节变化的影响，降水暖渗浸对冰的增温作用显著，雪盖对温度分布也显示了一定的影响。测量显示，冰帽纵深层的温度大都接近融点，而小冰穹顶附近十数米范围内温度变化较大。小冰穹顶附近，钻进时３０ｍ以下孔中出水现象显著，可能是冰内径流、差异运动和较高盐度等因素共同作用的结果。     

天山乌鲁木齐河源末次冰期以来气候变化与多年冻土的形成

末次冰期以来,乌鲁木齐河源气候变化幅度较小,一直处于较为稳定的寒冷气候条件下。埋藏腐殖质土的存在说明末次冰期以来河源区的地层在加积,在寒冷气候条件下,地层的加积导致了共生多年冻土的形成。根据轻矿物学方面的证据及与前人工作的对比,认为末次冰期时乌鲁木齐河源区多年冻土下界的位置应在2100ma.s.l.附近,约比现代多年冻土的下界低900m。