黄河源区冻融地质作用及其生态环境地质特征

黄河源区自然地理环境特殊,冻融地质作用强烈,冻融地质现象普遍发育,以山地顶部裸岩、寒冻风化岩屑坡、山地斜坡冻融滑移、山前倾斜平原及河谷平原冻胀—融陷作用为表征,对应于源区不同的地形地貌条件和自然地理单元,呈鲜明的山地垂直分带规律和冻融荒漠化生态景观。     

环境因素对路基沉降影响的分析

在秦沈线的路基沉降观测过程中,发现在上部填土荷载恒定不变的情况下,不同区段、路基的不同平面位置上测得的沉降过程曲线,有的发生陡降,有的发生较大沉降后又产生回弹.在详细分析了沉降过程曲线、地下水位变化曲线等资料的基础上,发现上述异常现象是抽取地下水和冻融作用这两个环境因素所致,抽取地下水会引起沉降猛增,而冻融作用会使沉降发生往复变化.本文较为详细地阐述了这两个环境因素影响沉降过程的方式,并且就抽取地下水对沉降的影响作了一些量化的分析.     

InSAR技术多年冻土研究进展

多年冻土随气候变暖逐渐发生退化,严重影响多年冻土区工程建设的稳定性,因此实时、准确地监测多年冻土变化迫在眉睫.合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)作为一种新型对地观测技术,可以全天时、全天候的对多年冻土区地表进行大范围监测,成为一种有效的监测手段.主要介绍InSAR技术在多年冻土区近20年的研究进展与未来发展趋势.首先介绍了InSAR技术的基本原理和常用的SAR系统,然后基于InSAR技术的发展,概述了D-InSAR和时序InSAR技术在多年冻土区的应用,并对目前发展的冻融模型进行总结,分析了多年冻土区地表形变影响因素,最后展望未来InSAR技术在多年冻土监测中的发展趋势与面临的主要问题,以期为科研人员提供系统的应用介绍.     

云冈石窟砂岩循环冻融试验研究

风化是云冈石窟目前所面临的严重的地质病害之一,温度和水分的变化是造成石窟岩体风化的重要原因,尤其是在循环冻融条件下岩体更易风化,因此,利用室内试验研究循环冻融条件下云冈石窟砂岩的物理力学性质,对于石窟岩体的稳定性评价和保护具有重要的意义。将取自云冈石窟的砂岩岩样分为饱水组、干燥组和对比组3组,通过对饱水组和干燥组岩样进行35次循环冻融试验,模拟云冈石窟砂岩的风化过程。在冻融循环开始前以及每5次冻融循环结束后,量测岩样的质量、体积,并利用超声检测分析仪对各岩样进行超声纵波测试;利用INSTRON－1346岩石伺服试验机对上述3组砂岩岩样进行单轴压缩试验,并对试验后的岩样进行SEM微观结构分析。通过试验研究,得到不同含水状态下云冈石窟砂岩岩样的冻融破坏特征以及不同循环冻融次数后岩样体积、质量、超声波纵波波速、砂岩的单轴应力-应变全过程曲线、抗压强度、抗冻系数以及微观结构的变化,分析归纳出循环冻融条件下云冈石窟砂岩的主要物理力学特性。     

冻融期东北农田土壤温度和水分变化规律及影响因素分析

为了更好地认识季节性冻融区冻融过程对农田土壤温度和水分的影响, 以吉林省长春市黑顶子河流域为研究对象, 监测了冻融期流域内玉米田和水稻田土壤温度和水分的变化过程。结果表明： 冻融期表层土壤温度主要受积雪厚度影响, 深层土壤温度主要受土壤初始含水率影响。冻结期, 冻结层含水率几乎都呈增加趋势, 其中浅层土壤增幅最大; 冻结速度慢、 初始含水量低、 相邻土层含水量高的土层冻结过程水分增加量更大, 反之则小。融化期, 各下垫面、 土层土壤含水率基本呈下降趋势, 且主要集中在表层0 ~ 30 cm, 水分损失以蒸发为主, 冻结层对土壤蒸发有抑制作用; 冻结层的融化是造成各下垫面不同土层土壤含水率差异, 以及各土层在不同融化阶段土壤含水率差异的主要原因。     

青藏高原冻融侵蚀敏感性评价与分析

冻融侵蚀是我国仅次于水蚀和风蚀的土壤侵蚀类型。青藏高原由于其海拔高、辐射强、气温低的特点,是我国冻融侵蚀较严重的区域。选择影响冻融侵蚀的5个主要因子：气温年较差、降水量、坡度、坡向、植被覆盖度进行定量研究,分析青藏高原冻融侵蚀敏感性强度及空间分布特征。结果表明：（1）青藏高原冻融侵蚀区面积为149.02×10⁴ km²,占青藏高原总面积的62.20%;冻融侵蚀敏感区的面积为56.80×10⁴ km²,中度及以上敏感区面积为27.39×10⁴ km²,占冻融侵蚀敏感区面积的48.22%;（2）冻融侵蚀敏感性空间分布差异明显,中度以上敏感区主要分布在青藏高原南部和东南部、喀喇昆仑山、祁连山、横断山区等地区。     

雀儿山隧道冰碛地层冻胀力原位测试及计算分析

以国道317线雀儿山隧道为工程依托,进行了隧道洞口冰碛地层的冻胀力原位测试,同时结合数值模拟、理论模型计算等方法,得到了冻融圈厚度、冻胀压力以及冻结前后衬砌结构内外测的应力。在此基础上,计算得到了衬砌结构的轴力、弯矩分布和变化规律,并与已有研究结果进行了比较分析。研究结果表明：寒区隧道洞口段冰碛地层作为高原常见季冻土受低温影响显著,低温持续22 h时冻融圈厚度达2 m左右;采用隧道冻胀力计算模型计算得到的冻胀压力在19.8～158.3 kPa之间,原位测试的冻胀压力在40～240 kPa之间,其中拱脚处最小,仰拱处最大;冰碛地层冻结前后的衬砌结构内侧、外侧应力各自具有复杂的变化和分布规律,冻结状态下衬砌结构轴力呈“扇”形分布,弯矩呈“蝶”形分布。与相关研究成果比较分析表明,现场采用的原位测试方法合理,结果更准确。     

SSM/I监测地表冻融状态的决策树算法

基于样本统计分析及冻结和融化地表的辐射/散射特性建立了判别地表冻融状态的决策树,首次联合使用散射指数、37GHz垂直极化亮温及19GHz极化差3个关键指标识别出地表或植被冠层的冻融状态,同时剔除了沙漠和降水的影响.利用国际协同加强观测期(CEOP)在青藏高原地区的土壤温度和湿度观测系统获取的4cm地温数据代表浅层土壤真实冻融状态验证分类结果,其准确性达87%.经分析,约40%和73%的误分分别发生在浅层土壤温度为-0.5-0.5℃和-2.0-2.0℃之间,即冻结点附近;且多发生在冷暖季节过渡时期,即4-5月和9-10月,分别占误分的33%和38%.基于该决策树获得的2002年1O月-2003年9月中国全境地表冻结日数图,以中国冻土区划及类型图为参考进行精度评价,其总体分类精度为91.66%,Kappa系数为80.5%,且冻融界线与季节冻土分布南界具有较好的一致性.     

地形对天山积雪冻融变化的影响分析

天山积雪是新疆水资源的重要来源,地形对积雪的空间分布和消融有重要影响,分析地形对天山积雪冻融过程的影响具有重要的理论意义.基于2005-2014年的MODIS/Terra积雪8 d合成数据（MOD10A2）与数字高程模型（DEM）数据,分析了天山积雪覆盖随高程、坡度和坡向的季节变化规律.分析结果表明：（1）在不同季节里,不同高程中的融雪和积雪过程同步发生,其中在春季和冬季,雪盖变化较大的区域主要分布在低海拔和高海拔地区;而在夏、秋两季,雪盖变化较大的区域主要分布在中海拔地区.（2）在不同季节,不同坡度的积雪冻融过程也同步进行,但春季和冬季积雪呈线性变化,在缓坡和陡坡地区变化明显;夏季和秋季积雪变化缓慢,在中坡变化显著.（3）天山积雪变化随坡向具有对称性和周期性.积雪变化呈现北坡大、南坡小,春、冬季大,夏、秋季小的特点.在波动周期内,夏秋季积雪变化波动较大,变化趋势与春、冬季相反.研究结果可为融雪型洪水预报提供科学依据.     

三江源地区土壤侵蚀类型研究

全球气候变暖导致三江源地区雪线上升,冰川后移,降水和径流减少,草场退化,土壤沙化,使本来就十分脆弱的生态环境更加恶化。根据三江源地区当前所处的实际情况,在分析三江源地区土壤侵蚀环境背景以及土壤侵蚀营力作用的基础上,归纳总结了三江源地区土壤侵蚀类型与特征,重点研究了冻融侵蚀分布范围和强度、分布规律以及评价指标体系。结果表明：三江源地区各种土壤侵蚀类型中,冻融侵蚀分布范围最广;不同强度的冻融侵蚀空间分布差异显著。