基于DSR理论-综合云理论的中俄冻土区管道保温层效果失效类型研究

冻土区管道保温层效果与评价指标变化的随机性密切相关,以往冻土区管道保温层效果评价模型存在一定的局限性与不足。为了提升冻土区管道保温层效果模型的应用效果,本文基于驱动力-状态-响应(Driving force-State-Response,DSR)理论、综合云理论和迭代运算方法相结合的综合评价方法,构建适用于中俄冻土区管道保温层效果的评价模型。为了验证冻土区管道保温层效果评价模型的科学性,以中俄管道沿线(漠河—大庆段)四处典型监测区域MDX007、MDX113、MDX304和MDX364为实例,应用评价模型对管道保温层效果的失效类型和失效可能性概率进行了综合分析。结果表明:运用评价模型可以科学指导中俄原油管道保温层效果的评估,并依据相应的保温层效果失效类型结果给出对应的措施建议。综合云模型能够结合不同理论模型的优势,保证冻土工程环境评价的科学性,通过置信度值验证,具有良好的应用前景。研究成果可为中俄原油管线安全稳定运营提供战略性的科学支撑。

植被对多年冻土的影响研究进展

作为冰冻圈的主体,多年冻土是岩石圈与大气圈水热交换的产物,它的存在、分布及水热过程受到多种时空尺度环境因子的控制和影响。植被是生物圈的重要组成部分,是岩石圈与大气圈热量交换的媒介,它的存在和变化影响着多年冻土的水热过程和空间分布。文章综述了近几十年来植被对多年冻土影响的研究。首先,植被参与地气之间的水热周转过程,通过反射太阳辐射、贴地植被的吸水保水作用以及截留积雪作用等,对下伏冻土产生错综复杂的影响。但是不同植被类型的反射太阳辐射能力、保水与截留能力等各不相同,产生的影响大小有别。其次,同一植被类型的不同层次(如乔木层、灌木层等)对多年冻土的影响也不同,其中贴地植被产生的影响最显著。植被截留积雪,使得地面接收的太阳辐射和地表水分重分配复杂化,从而间接地影响多年冻土环境。因此当植被发生扰动后(如森林火灾和砍伐植被),就会对其所处的多年冻土环境产生各种不利影响,引发冻土灾害,甚至导致多年冻土消融。实际上植被与冻土同为寒区自然生态系统和环境的重要组成部分,它们在长期地质和生物演化中形成生态平衡。因此,植被还常常被用于指示多年冻土及其空间分布。最后提出目前研究中存在的问题,并对未来研究方向进行了展望。

东北多年冻土区活动层水分迁移规律研究

为进一步研究多年冻土区零点幕的形成机理、水文与水资源环境变化特征、森林植被演替规律,解决寒区工程建设冻胀问题,文中通过对东北中高纬度岛状多年冻土区活动层地温及水分变化特征的监测,阐述了年水分循环3个阶段的迁移过程,以及年水分迁移总量下移,在活动层底部形成多层1~2mm薄冰层的原因。研究结果表明,水分迁移后的土层导热性突减、能量损失、相变潜热耦合作用是形成零点幕的决定因素。

埋地保温管道下多年冻土热状态数值研究

基于加格达奇地区实测气温以及典型点月平均出站油温监测资料,利用二维有限元模型对典型冻土工程地质地段运行50 a有无保温材料埋地热油管道周围土体的冻融过程以及融化圈发展过程进行数值计算。研究表明:管道中心剖面,春季管道附近存在双向融化,冬季地表向下单向冻结,管底土体始终处于融化状态;原天然地层土体春季单向融化,冬季双向冻结;管道周围土体融化圈和融化深度随着时间的推移逐渐变大,管道运行50 a后,无保温材料管道管底融深高达6.9 m;土壤融化速率在第1年达到最大,随后迅速减小,10 a后基本不变;保温材料对管道周围土体冻融过程、冻融圈、冻融深度的发展有明显的抑制作用,尤其在管道运营初期抬升了下部土体温度。

大兴安岭北部多年冻土现状研究分析

大兴安岭北部是我国中高纬度冻土最为发育的地段,该区域冻土的赋存和分布受山脉走向、纬度和海拔地带性叠加影响,近代升温期以来,该区域冻土变迁显著。文中通过采用工程勘察、病害调查、地温监测、活动层厚度调查及地表温度监测等多种研究方法,总结并分析了该区域多年冻土年地温特征及冻土分布现状。