冻结-冻融过程中水分运移机理

为研究冻结-冻融过程中水分运移机理,在天山北麓平原通过人为控制潜水不同埋深条件下的模拟试验和田间土壤水分运移观测试验,分析了土壤水势分布和土壤含水量分布特征,发现冻结过程不同潜水埋深条件下的土壤水分运移机理、土壤水与潜水之间的相互转化关系有明显差异.在冻结过程中,潜水浅埋条件下,冻结层下界面与潜水面之间土壤水分运移状态呈上渗型,土壤水向冻结层下界面处运移、积累,同时引起潜水蒸发损耗使潜水位下降,表现出地下水向土壤水转化的基本特征.潜水深埋区,土壤水分运移状态呈上渗-入渗型,同样土壤水向冻结层下界面处运移、积累,同时潜水得到一定的入渗补给并使潜水位上升,表现为土壤水向地下水转化的特征.冻融过程中对于不同潜水埋深,由原来各自的土壤水分运移状态均逐渐转变为入渗型,形成潜水入渗补给,表现为土壤水向地下水转化的特征.冻融期是土壤水资源、地下水资源形成的重要时期,对于干旱少雨的西北地区而言,冻融水的形成、运移和入渗补给地下水具有重要的生态环境意义.     

内蒙古鄂尔多斯高原古冰缘遗迹科学考察研究进展

冰缘遗迹(特别是冷生楔形构造及融冻褶皱)是重建古气候及第四纪晚期多年冻土环境的重要证据.内蒙古鄂尔多斯高原是我国北方地区冰缘现象最为发育的地区之一.为准确了解鄂尔多斯高原冰缘遗迹类型及其分布特征、区域冻土演化历史等,中国科学院西北生态环境资源研究院和荷兰自由大学共同组成科研小组,于2018年5—6月组织了"鄂尔多斯高原...     

浙江上虞发现罕见第四纪石冰川群地貌及冰川遗迹

石冰川．是冰川退缩后或无冰川覆盖区域．因气候处于极度寒冷条件下．大量冰碛及冰川漂砾或风化岩屑、岩块．在冻融作用下．沿沟谷运移．并形成大规模线状分布的冻融岩块发育区。是古冰缘气候条件下形成的特有产物（地质矿产部《地质辞典》办公室．1983）；     

论青藏铁路修筑中的冻土环境保护问题

本文通过研究已建青藏公路修筑过程中寒区冻土环境和生态环境的破坏特征，分析总结了寒区环境破坏对公路工程的影响。青藏公路工程修建活动极大地改变了冻土环境，使得多年冻土退化，上限加深，诱发了一系列冻胀、融沉、热融滑塌等冻融灾害，使得生态环境原本就很脆弱的寒区环境更加恶化，如植被退化、荒漠化等，同时，冻土环境的破坏也使得工程环境恶化，直接影响青藏公路正常交通运输。因此，在即将进行的青藏铁路修筑工程中，必须深入研究其对冻土环境的影响，对冻土环境问题和环境保护应予以足够的重视。     

全球冻融地区土壤是重要的N20释放源的综合分析

Ｎ２Ｏ是重要的温室气体之一，它是微生物硝化作用和脱氮化作用过程的产物。有多种释放源，其中土壤圈是重要的释放源之一。在影响Ｎ２Ｏ释放通量的诸多因素中温度是关键因素之一。本文根据土壤冻融加强有机质矿化作用，以及对微生物群体产生非生物应力的性质，结合冻融地区土壤和冻土带湿地所具有的特征，进行综合分析，论述冻融地区土壤是重要的Ｎ２Ｏ释放源。     

西藏阿里札达盆地早更新世早期沉积及其古气候与古环境变化

综合分析了西藏阿里札达盆地早更新世早期的多种与气候环境变化密切相关的地质记录，结果表明该区早更新世早期的沉积可划分为3种不同的沉积相和4个岩性段；古气候与古环境变化可划分为4个阶段：（1）2．68-2．45Ma。为冲洪积相沉积。冻融褶皱开始出现，植被以乔木为主，主要为松、藜、蒿，属山地寒温气候；（2）2．45-2．11Ma，为冲洪积相，地层中冻融褶皱多呈扭曲状，草本植物迅速上升，显示出灌木草原气候特征，气候变得凉爽干燥；（3）2．11-1．49Ma，沉积相为冲洪积相-冰缘沉积相，以冰缘沉积相为主，冻融褶皱层开始增多，出现了喜凉的介形类化石。草本植物数量和种类达到最大，灌木也相对增加，显示气候进一步趋于干旱；（4）1．49-1．36Ma，为冰湖沉积相。地层中普遍出现冻融褶皱，喜凉的介形类化石丰度很高，草本植物有小幅下降，但蕨类植物增加幅度较大，显示了干冷草原气候特征。气候干旱寒冷。     

陆面过程模型中垂直非均匀土壤的水分传输及相变的模拟

土壤湿度在陆气相互作用中的重要性体现在它既能影响陆地和大气之间水循环的速率, 又能改变地表的能量分配。本文针对陆面过程模型中描述土壤湿度变化的方程进行了理论分析, 指出在非均匀土壤和冻土中采用土壤水势梯度描述垂直非均匀土壤水分流动的合理性。基于描述土壤内部水热传输的统一土壤模型, 并利用推广的表征土壤水分特征的Clapp-Hornberger关系式, 研究了非冻结和冻结的土壤湿度对于垂直非均匀土壤的敏感性。结果表明, 由土壤质地决定的土壤水势和导水率对土壤湿度的模拟有重要的影响。具体地, 在决定土壤性质的Clapp-Hornberger关系式中, 与土壤质地有关的饱和水势、饱和导水率以及土壤孔隙大小分布指数B, 对土壤湿度的模拟起到了关键作用。参数B的重要性尤为突出, 它的增加会引起导水率的大大下降, 从而对水分在土壤中的垂直分布产生重要影响。饱和水势的绝对值和参数B的增加会使得土壤水势绝对值增加明显, 使土壤的结冰(融化)过程延迟, 土壤温度因为没有结冰(融化)释放(吸收)的潜热加热(冷却)而持续下降(上升), 因此在冻融时期土壤温度会比观测值振幅偏大。上述结果揭示了考虑土壤垂直非均匀性并采用有效的土壤特性参数对于陆面过程模型的重要性。     

多圈管冻结壁形成和融化过程冻胀力实测研究

为获得多圈管冻结壁形成与融化过程中冻结壁内部冻胀力发展特性和孔隙水压力变化规律,进而分析冻结壁力学性态及安全性,在淮南某煤矿开展了冻结壁冻融过程中内、外部冻胀力和孔隙水压力的现场实测研究.实测结果表明:在地层冻融过程中,冻结壁内、外部形成了不均匀的冻胀应力,测试地层最大冻结压力达6.0 MPa,为初始地压的2.4倍;当井筒开挖至测试层位时地层冻结压力呈线性降低;随着浇筑外层混凝土井壁,冻结压力又有回升,当冻结壁融化后地层冻胀力为零,井壁恢复受水土压力作用.孔隙水压力变化经历了静止孔隙水压力和冻结过程的超静孔隙水压力两个阶段,超静孔隙水压力达到4.0 MPa,约为静止孔隙水压力的2.0倍.     

Advances in studies on concrete durability and countermeasures against freezing-thawing effects

This paper is a meta-analysis of recent domestic and foreign research on freezing-thawing effects on concrete durability. The main theories on the mechanisms of freeze-thaw damage to concrete are introduced： the hydrostatic pressure theory, the osmotic pressure theory, the critical water saturation degree theory, the dual mechanism theory, and the micro-ice-crystal lens model theory. The influence laws of freezing-thawing on the mechanical properties of concrete are summarized, and countermeasures to improve concrete durability in freezing-thawing circumstances are presented. This work provides valuable references for future engineering constructions in cold regions.     

基于观测数据的全球大气冻融指数变化研究

冻融指数是气候变化的一个重要敏感指示器,被广泛应用于冻土变化研究中。研究全球范围内冻融指数的空间分布特征与时间变化趋势,可为全球冻土环境评估、工程建设以及应对气候变化提供依据。本文基于1973—2021年覆盖全球陆地且超过14 000个站点的逐日气温观测数据,计算大气冻融指数并分析其时空变化特征,探讨其与地理因子的关系。研究结果表明：近49年全球平均冻结指数为610.8℃·d,最大值为19 653.3℃·d,北半球(667.9℃·d)大于南半球(152.4℃·d);全球平均融化指数为4 709.6℃·d,最大值为11 217.0℃·d,北半球(4 444.5℃·d)小于南半球(6 927.3℃·d)。空间上,近赤道等低纬地区的站点冻结指数基本为0℃·d,融化指数为0℃·d的站点仅出现在南极洲和格陵兰岛。冻融指数受纬度和海拔的双重影响,且具有明显的气候带分布特征。全球站点的冻结指数以平均6.4℃·d·a^-1的速率下降,而融化指数以平均14.0℃·d·a^-1的速率呈上升趋势;但在21世纪初冻融指数变化均趋于平缓。在1973—2021年间,全球范围...