东北多年冻土区露天煤矿回填后地温恢复影响因素分析

针对东北多年冻土区古莲河露天煤矿回填的问题,利用数值模拟方法,对露天煤矿回填后地温变化及影响因素进行分析。结果表明:影响地温恢复的主要因素是填土深度,其次是填土温度;气候变暖情景下,填土区地温呈现先降低后升高的趋势,起负影响的控制时间点是填土后50 a左右;填土对下覆及侧向区域的热影响随外界因素变化不大,影响范围在5 m内,影响时间在5 a内。其中,填土温度20 ℃、15 ℃、10 ℃及2℃,回填区地温可在27 a、21 a、16 a和10 a时恢复到0℃以下;回填深度2.6 m、10 m、20 m、30 m及40 m,填坑区域可在回填后1 a、9 a、27 a、65 a及114 a形成冻土;建立的统计回归模型与回填80 m数值分析结果吻合,验证了模型的可靠性;在此基础上,定量给出适宜回填施工作业季节和回填作业方式。     

中俄原油管道工程(漠河-大庆段)沿线气温、地表和浅层地温年际变化特征

分析了中俄原油管道(漠河-大庆段)沿线自建站至2005年的月平均气温和地温观测资料,并通过插补建立了1961-2005年漠大沿线各站各季及年平均温度资料完整序列.结果表明:各站年平均气温具有很好的相关性,近40多年年平均气温在20世纪60年代最低,70年代略有回升,80年代后气温逐渐升高,进入90年代后期升温有所减缓;沿线各站的年平均地表温度也是20世纪70年代最低,70年代进入80年代升温最明显.气温升温最显著的是冬、春季,升温率分别达到0.71 ℃·(10a)-1和0.48 ℃·(10a)-1,夏季升温率只有0.27 ℃·(10a)-1.年平均气温和地表温度的升温率分别为0.45 ℃·(10a)-1和0.27 ℃·(10a)-1,气温的升温比地表温度要快.年平均地表温度要比年平均气温高,深层地温的变化趋势与气温基本一致,在位相上有1～2 a的差异.     

积雪底部温度(BTS)方法在冻土分布调查和模型研究中的应用: 研究进展

多年冻土的调查方法很多,如坑探、物探、遥感等,但相对于积雪底部温度(BTS)测量方法来说,这些方法都比较费时、费力、费钱.目前,BTS已经被成功应用于阿尔卑斯山等地多年冻土的调查研究,不过在国内的应用却是个空白.引入BTS方法,希望能为我国多年冻土的研究开辟一条新路.     

巴颜喀拉山青康公路沿线多年冻土和活动层分布特征及影响因素

巴颜喀拉山是较典型的高海拔多年冻土区。南、北坡迥异的气候、土壤及地表景观控制和影响其多年冻土空间分布。2008~2012年冻土调查及测温资料表明,该山以高温冻土(>-1℃)为主。海拔是冻土主要影响因素。年均地温随海拔升高而降低的高程递减率在北坡6℃/km,南坡4℃/km。北坡查拉坪及巴颜喀拉山口一带,活动层厚度约1 m,活动层随海拔降低而增厚;南坡活动层厚度受局地因素影响较大,与海拔无明显相关。     

中俄原油管道沿线多年冻土环境评价方法探讨

中俄原油管道中国段北起漠河（连崟）,向南沿大兴安岭东坡和松嫩平原北部最终到大庆林源,管道全长953 km,其中漠河-乌尔其段为多年冻土区,长度441 km.沿线多年冻土,森林,沼泽湿地等环境要素相互依存,彼此影响.由于管道是长距离线性构筑物,在施工过程中对冻土环境影响较大.考虑了管道工程的特殊性和沿线的冻土环境要素资料...     

呼伦贝尔高平原全新世早晚期砂、土楔及其古气候环境意义

砂、土楔等楔状构造是多年冻土曾经存在的可靠证据,其与多年冻土及年均地、气温度的关系也是重建古冰缘环境的依据.在呼伦贝尔高平原中南部的乌尔逊河、辉河、新巴尔虎东旗和鄂温克旗发现大量砂、土楔及伴生的冻融褶皱.通过对其形态、规模及围岩(土)结构分析,并根据楔内充填物及围土的14C定年结果判断,砂楔形成于早全新世(约10.0 ～ 7.5kaB.P.),当时研究区年平均气温为-6.5 ～ -7.0℃;土楔形成十晚全新世(约2.3～2.0kaB.P.),其时年平均气温为-5.0 ～ -5.5℃.这表明,早全新世更为于寒,风沙堆积活跃,多年冻土分布广泛;进入晚全新世后,气候转暖,呼伦贝尔气温与现今大兴安岭北部(即满归以北)的年平均气温(-5.0～-5.4℃)大体相当.据此推测,当时呼伦贝尔高平原的冻土发育程度与满归以北地区现今大片多年冻土状况相似.早全新世砂楔(脉)形成时期气温比现今大兴安岭北部低1.5～2.0℃.依此可见,早全新世该区多年冻土地温低于现今大兴安岭北部的地温(-1.5～-2.0℃),冻土厚度超过80 ～100m.     

黄河源头区地面热状态及冻融特征

冻土是地层与大气通过地面长期热交换的产物,地面的热状态及其冻融过程既表征了大气和各种下垫面对其复杂的热影响,也决定了浅表层冻土热状态及其变化。本文利用黄河源头区51个监测点的地面温度计算了地面冻结和融化指数,分析了冻融过程,并探究了其分异规律。结果表明：(1)研究区年均地面温度变化介于-3.06～1.31°C,呈现极强的空间分异特征,区域上的分异主要受海拔、纬度、NDVI制约(P <0.001),垂直递减率约为0.7°C·(100 m)^-1。NDVI越大即植被条件越好,夏季地面温度越低,冬季地面温度越高。(2)地面冻结指数为851.9～1906.6°C·d,平均1253.3°C·d,地面冻结指数与经纬度相关性较弱,地面完全冻结天数为54～219 d,平均137.1 d;地面融化指数为388.4～1727.2°C·d,平均1039.3°C·d,地面融化指数与海拔、NDVI、纬度、经度显著负相关,完全融化天数为61～156 d,平均128.8 d。(3)地面起始融化时间受地形和局地因素影响较大,发生于3月中旬到5月中旬,起始冻结时间的空间异质性小于起始融化时间,...     

现浇混凝土-冻土接触面冻结强度直剪试验研究

关于混凝土-冻土接触面的力学强度研究多集中于预制成型混凝土样（块）与冻土接触面的力学试验研究,而与工程实际更为接近的冻土中现浇混凝土、冻结稳定后混凝土-冻土接触面的力学强度研究则少有涉及。基于冻土中现浇混凝土的试验方式,开展了不同水灰比、含冰量及冻土温度条件下,混凝土-冻土复杂接触面冻结强度的直剪试验研究。结果表明：试验条件下,由于混凝土中粗、细骨料导热系数及水化热侵蚀强度不同,冻土中现浇混凝土会导致混凝土-冻土接触面发生起伏变化。受该因素影响,粗糙接触面较光滑接触面的冻结强度增大71.9%。粗糙接触面引起的应力集中,使得剪应力在剪切破坏过程中出现间歇性增大、跳跃。在冻结强度构成中,随接触面粗糙程度的增大, φ值对冻结强度增长的贡献要大于c值。水灰比由0.4增至0.6,混凝土导热系数降低,生成接触面趋于光滑,冻结强度减小;土体含水量由15%增大至30%时,冻结强度增大,含水量继续增大至40%时,冻结强度减小;在不同温度条件下,整体呈现冻土温度降低冻结强度相应增大的趋势。基于上述结果,多年冻土区灌注桩设计时,建议混凝土采用0.4~0.5水灰比。     

森林大火对冻土环境影响的研究进展

森林大火是森林生态系统最主要的干扰因素之一,不仅影响着森林生态系统内部的营养物质循环、水分和能量流动、土壤理化性质的变化,而且对冻土环境和冷生土壤和土壤碳库、碳氮循环等生物地球化学过程有着重要影响。随着气候变暖和人为活动不断增强,北方林区火灾日益频繁,对冻土的水热影响显著：活动层加深、薄层冻土退化、浅层有机碳大量快速释放、森林和湿地的逆向演替,导致热融沉陷、滑塌、泥石流等现象发生。通过综述国内外森林大火对冻土环境影响的研究进展,分析指出目前森林大火对冻土环境影响的研究主要集中在火烧之后短时间、小范围的定性描述与推断,缺乏长时间、大范围的定量分析。尤其是在大兴安岭地区,除了20世纪90年代初期的少量研究外,此后这方面研究虽有零星报道,但缺乏长期和系统的观测与模型研究,所以森林大火对冻土环境的研究,可以利用空间代替时间的方法,通过长、短期的野外观测和数值模拟相结合,定量研究森林大火之后,多年冻土的水热状态、过程和变化机制,可以为寒区林区、湿地保护、生态环境修复提供科学依据。     

中俄输油管道(漠河-大庆段)主要冻土环境问题探析

中俄输油管道(漠河-大庆段)全长约965km,其中穿越不连续多年冻土区约441km.管道穿越中国东北大兴安岭山地丘陵和松嫩平原的北部.沿线地形复杂,冻土类型及分布情况复杂.该区是中国东北主要的寒温带森林、冻土湿地分布地区,冻土生态环境比较脆弱.管道建设将不可避免的影响到沿线植被、冻土、湿地、水资源和野生动植物等生态要素.分析了管道沿线多年冻土区主要的冻土环境特征,工程地质和环境风险问题,并提出了一些建议.由于冻土区管道在商业运行的初期和后期,发生各类泄漏事故的几率较高.因此,中俄输油管道还需准备应急预案和措施.