青藏高原季节冻土区土壤冻融过程水热耦合特征

青藏高原被誉为“中华水塔”, 其广泛分布的多年冻土和季节冻土在保证我国水资源安全上具有重要的地位。基于2015年7月 - 2016年6月青海海北站季节冻土的水热监测数据（土壤含水量为未冻水含量）, 分析了冻结深度的季节变化和冻融过程水热运移特征。结果表明： 各土层土壤温度与土壤水分含量变化均表现为“U”型。土壤温度变化规律与日平均气温基本一致, 但滞后于日平均气温的变化, 滞后时间取决于土层深度。与多年冻土冻融规律不同, 海北站季节冻土表现为单向冻结、 双向融化特征, 冻融过程大致可划分为三个阶段： 冻结初期、 冻结稳定期和融化期。同时, 季节冻土消融速率大于冻结速率, 且融化过程中以浅层土壤融化为主。在冻结过程中, 土壤水分沿上、 下两个方向分别向冻结锋面迁移, 各土层土壤含水量迅速下降。而在融化过程中, 各土层土壤含水量逐渐增加, 且在浅层土壤形成一个土壤水分的高值区。土壤冻融过程中未冻水含量与各土层土壤温度具有较好的相关关系, 且浅层土壤拟合效果优于深层土壤。本研究对揭示高原关键水文过程以及寒区水热耦合模型构建具有重要意义。     

北半球季节性冻融区与北半球夏季降水关系的研究

针对冻融过程引起的土壤湿度异常与北半球夏季降水的关系, 基于1981 - 2010年ERA5的月降水和土壤湿度资料, 采用奇异值分解（SVD）方法, 分析了北半球季节性冻融区春季土壤湿度和北半球夏季降水的年际变化特征以及它们之间的相关关系。结果表明： 北半球季节性冻融区春季土壤湿度年际变化的大值区与北半球夏季降水年际变化的显著区之间存在较好的对应关系; 季节性冻融区春季土壤湿度与夏季降水之间存在着指数函数变化关系, 在北美西部、 西亚以及东亚的大部分地区, 春季土壤湿度与夏季降水呈显著的正相关, 表明季节性冻融区春季土壤湿度的增加会引起该地区夏季降水的增加。     

藏东冻土区滑坡形变时序InSAR监测分析

受气候暖湿化和冻融作用的影响,近年来西藏东部地区的山体滑坡多发频发,对人民生命财产安全造成严重威胁,制约了当地经济社会发展,因此,迫切需要利用有效手段对滑坡灾害隐患开展大范围调查与早期识别。以藏东317国道矮拉山地区为例,利用小基线集时序InSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar）技术,分别对2017年3月—2019年7月期间Sentinel-1A SAR升、降轨数据集进行地表形变监测分析,获取了该地区滑坡体隐患的分布情况,并讨论了滑坡历史形变演化特征及成因。结果表明：大部分区域较为稳定,滑坡隐患主要集中在山谷两侧,升降轨InSAR提高了滑坡监测识别的准确性和覆盖度;冻融滑坡形变过程与降雨型滑坡存在差异,呈现平稳期和失稳期交替出现的季节性变化特征;形变过程主要受冻融和降雨影响,两者共同作用加速坡体变形。实验结果验证了InSAR技术能够有效弥补传统监测手段的不足,可在高山冻土区滑坡隐患早期识别与监测防治中发挥重要作用。     

西天山金矿遥感地质调查及重点地区金成矿条件研究

本文介绍了TM和SPOT等多源数据融合处理，以及提取蚀变影像信息和增强冻融带影像信息的方法。根据断裂构造（包括线性断裂、环状和弧形断裂构造）、地层、冻融带及蚀变带的解译，总结了西天山地区金矿成矿环境和成矿条件。在与邻区穆龙套、库姆托尔金矿对比研究的基础上，选定了重点研究地区，勾划了与金矿化关系密切的冻融带及构造蚀变带，为该区进一步开展金矿普查找和矿提供依据。     

冻融环境下黄土微结构损伤识别与宏观力学响应规律研究

冻融环境下黄土物理力学性质劣化是寒区工程建设必须要考虑的问题之一,取延安市黄陵县黄土为研究对象,以初始含水率、冻融循环次数为变量,借助扫描电子显微镜、Leica Qwin、Canny算子边缘检测、分型理论定量评价冻融环境下黄土微观结构损伤状态;通过GDS探究不同初始含水率、不同冻融循环次数对试样强度指标的影响,并用显著性理论进行评价。结果表明：随着冻融次数的增加试样内部裂隙不断发育演化,土体内部的大颗粒不断分解为若干小颗粒,骨架连接方式发生转变,由面-面接触转变为点-面、点-点接触;随着冻融循环次数的增加面孔隙度、分形维数不断增大,冻融循环10次后趋于稳定,试样在冻融环境下内部微、小孔隙不断向中、大孔隙转化;随着冻融循环次数的增加试样的黏聚力不断减小,内摩擦角不断增大,冻融10次后强度指标趋于稳定,试验结果与图像探伤结论相一致;对试样黏聚力、内摩擦角进行显著性分析可知冻融循环次数、初始含水率及其交互作用（耦合作用）对试样强度指标有特别显著的影响。     

冻融试验研究

提出了关于冬季强夯加固处理冻土层的理论依据.取一定体积的场地未冻土装入完全限制水平胀力的钢制容器内,模拟自然冻胀、融解.计算冻土层的松弛量.对松弛量的形成过程和应用进行了研究.     

冻融风化边坡岩体质量评价体系研究

乌鲁木齐-尉犁高速公路是连接天山南北的重要通道,翻越天山公路沿线将产生大量的工程边坡,如何快速、准确地评价高寒地区现有边坡的稳定性,以及后续建设过程中对边坡稳定性的影响,直接关系到线位选择、工程量及投资估算量。基于岩体基本质量,选取边坡岩体结构面与边坡临空面组合因素、水文条件作为主要影响因素对现有边坡岩体质量进行修正,构建了现状的边坡岩体质量评价体系（TBQ）。在此基础上,考虑了大温差及水文条件造成的冻融风化作用、地震影响以及开挖方式等因素,构建了边坡岩体稳定性的预测评价体系（TFBQ）,对于完善高寒地区边坡质量评价体系具有重要的研究意义。通过运用该体系对项目区边坡进行了稳定性评价及预测适用性分析,取得了较好效果。     

山西黄土崩塌地质灾害时空分布特征分析

山西位于黄河中游东部,华北平原西部,主要覆盖第四系黄土。为分析该区地质环境、降雨、冻融、人类活动等因素对山西黄土崩塌地质灾害的影响特征,本文在收集统计山西省194处崩塌资料的基础上,采用统计分析方法对崩塌的时空分布特征进行了研究。结果表明:黄土崩塌易的典型地质特征为:坡型为180°270°的向阳坡,高度在520 m之间,坡度大于60°的直线型和凸型坡面;从时间规律看,黄土崩塌主要发生在7—8月份的集中降雨期和3—4月的冻融期,说明降雨和冻融对黄土崩塌灾害发生有较大的促进作用;在人类工程扰动较多的区域黄土崩塌呈现易发、集中的状态。     

冻土模式的改进和发展

本研究首先对当今常用的冻土模式进行了改进。以土壤总焓和土壤水总质量替代原来的温度和体积水含量作为方程预报量,使冰水相变速率项变为诊断量,避免了原冻土模式计算过程中由于冰水相变速率项预估的误差造成计算过程中的温度偏差。同时对该新形式模式所发展的诊断量方程组设计了合理省时的数值计算方案。实验表明,改进后模式的模拟结果与观测值有较好的吻合。此外,分析比较了目前常用的3种冻融方案的理论基础及模拟结果,发现基于热力学平衡态推导得到的包含土壤水势影响的参数化方案能很好地模拟土壤的冻融变化过程,不同的冻融方案会对土壤内的温度、水量及表面的感热和潜热模拟结果产生较大的影响。      

祁连山区1961—2014年冻融指数时空变化特征

冻融指数不仅对冻土研究具有重要意义,而且是反映气候变化的有用指标。利用祁连山区11个主要气象站点的逐日温度观测值计算了1961—2014年的年大气及地面冻融指数,分析了这些指数的统计与分布特征,并通过非参数Mann-Kendall检验法、Sen斜率估计法及相关性分析法分析了年冻融指数的时空变化趋势。结果表明：祁连山区近54年来冻结指数呈显著下降趋势,融化指数呈显著上升趋势,多年平均大气冻结指数、大气融化指数、地面冻结指数和地面融化指数大致分布在994.3～1 540.9℃·d、1 828.2～2 376.6℃·d、744.7～1 287.3℃·d、2 706.0～3 542.6℃·d之间;其气候倾向率分别为-6.5、6.5、-7.7、9.1℃·d·a^-1。从西北向东南方向,冻结指数表现出中部高,往东西方向逐渐降低的分布特征,而融化指数则相反;冻融指数除了受海拔和纬度综合影响外,还受台站地的坡向、周边地形、积雪深度以及人类活动等因数的影响。冻融指数时间序列的突变点发生在1994—1995年,与其气温的突变相对应;在突变点以后,大气和地面融化指数的增长速率和地面冻结指...