青海高原冻土退化驱动因素的定量辨识

利用GIS技术、主成分分析和关联度等定量方法，分析了1981～2000年青海高原冻土退化的空间特征。研究表明：1981年以来青海高原冻土呈现出多年冻土减少、季节冻土增加的总体退化趋势，其中季节冻土由1981～1985年占全省总面积的37．5％增加到了1996～2000年的41．7％；在人为活动和气候变化对季节冻土退化的驱动作用当中以人类活动的作用更为显著，气候变暖是造成季节冻土退化的主导气候因素。

青藏高原中、东部局地因素对地温的双重影响(Ⅱ):砂层和水被

青藏高原冻土区地温既受海拔、纬度和经度（干燥度）区域地带性规律控制，同时它又受植被、雪盖、砂层、水被和地质构造等局地因素的显著影响。局地因素对地温的影响具有双重性：在不同域值条件下，它可增高或降低地温。沙丘下和较厚（〉10～20cm）砂层覆盖下的地温较邻近天然无砂层地段高；而薄（〈10～20cm）砂层覆盖下的地温反而比天然无砂地段有降低的趋势。在同一地貌单元内，沼泽湿地处地温最低，有利于多年冻土形成和保存；淡水湖塘和河流均能升高地温，加大融化深度，不同程度地形成融区。但是，盐湖由于其热传导水层结构，有助于形成和保护湿寒土。总之，每种局地因素迫使地温向相反方向转化阶段是一个区间值，为渐变过程。随时空尺度变化，局地因素的影响变化很大。有些地段，几种局地因素共同作用，加上活动构造和地形地貌等的影响，使地温的时空分布和局地因素对其影响或控制变得错综复杂。因此，研究和预测地温特征和变化趋势，需要在监测砂层和水被影响的基础上进行参数选择、验证和优化。

青藏高原冻土区活动层厚度分布模拟

活动层夏季融化、冬季冻结的近地表土(岩)层,是冻土地区热力动态最活跃的岩层,在冻土研究中有着重要意义.根据青藏高原地区80个气象观测台站1991—2000年的地面温度观测资料结合数字高程模型,计算出青藏高原冻土区的地面冻结指数和地面融化指数,然后应用斯蒂芬公式分别得到多年冻土区的季节融化深度和季节冻土区的季节冻结深度.

高原多年冻土地区降低接地电阻的试验研究

为解决青藏铁路沿线冻土地区防雷接地工程问题,针对高原冻土地区的土壤特性,选择与青藏铁路沿线冻土类似的多年冻土地区进行降低接地电阻的模拟试验.探讨了在多年冻土地区影响土壤电阻率的因素和使用低电阻接地模块降低接地电阻的工程方法.证明了低电阻接地模块在降低高原冻土接地电阻方面具有比较好的效果,可采用多个接地模块并联达到防雷接地工程的设计要求.

DInSAR技术监测青藏高原冻土形变的试验研究

以青藏铁路拉萨段为试验区,利用DInSAR技术和Palsar数据监测得到了该地区的冻土形变,对形变图的分析表明,其形变非常吻合冻土冻胀融沉的物理变化规律,说明DInSAR技术适合在青藏高原大范围内监测冻土形变。

高原冻土隧道冻融圈监测系统

为加强高原冻土隧道长期运营环境下隧道周边冻融圈的监控,以更好地适应和满足青藏铁路及西部高海拔隧道无人值守实时监测的需求,在前期SJX-24T/16T隧道自动测试系统的基础上,进行了网络数据传输及远程控制功能升级,提出了一种高原冻土隧道冻融圈远程实时监测系统,从而可通过485-GPRS转换进行异地远程数据自动实时采集和传输。该系统于2002年开始应用于青藏铁路昆仑山和风火山隧道的冻融圈监测,成功地取得了大量宝贵的高原多年冻土隧道的冻融监测数据。通过青藏铁路昆仑山隧道现场应用证明,该系统稳定可靠,效果达到了设计要求。

青藏高原多年冻土地区不良冻土现象对铁路建设的影响

在青藏高原高海拔地区修建铁路将遇到大片多年冻土 .讨论青藏高原多年冻土的分布规律和不良冻土现象及其对青藏铁路修建的影响 。

若尔盖高原及其周围山地的冻土和环境

若尔盖高原内部年平均气温０．６～３．３℃，气温年较差１９．１～２１．２℃，已不具备多年冻土形成和保存的气候条件。据１９９２年７月间试坑和钻孔测温，在１．０～２．２ｍ深处地温为５～８．４℃，浅层地下水温６．０～７．８℃，由此判断不存在多年冻土，季节冻结深度为１．０～２．０ｍ。据冻土现象和试坑资料判断，周围山地海拔４１５０～４２００ｍ以上发育山地岛状多年冻土。区内沼泽演化表明，部分沼泽已疏干或向疏干趋势发展，草场退化和草原沙化已成为本区生态环境的重要问题。

青藏高原东部冻土分布特征

研究区位于青藏高原多年冻土区的东部边缘带,发育着片状、岛状多年冻土和季节冻土。区内多年冻土面积144000km^2,占该区面积的61％。多年冻土分布主要受海拔控制,同时又呈现出纬向和经向地带性规律,平均纬度降低1°,多年冻土下界升高约130m。根据冻土平面分布的差异性,可将研究区分为四个冻土区。

基于PALSAR数据的青藏高原地区冻土形变监测

随着青藏铁路的开通,对青藏高原地区进行形变监测显得尤为重要,由于ALOS卫星PALSAR传感器采用的是L波段,相干性得到明显改善,适合于地形较复杂区域和冻土地区监测。本文选择了青藏高原地区部分时间段的PALSAR数据,采用外部DEM,运用GAMMA软件进行二轨法差分干涉测量,获得该地区的形变图。结合实地情况进行定性分析,其形变较好的符合冻土的物理变化规律,证明了PALSAR数据在青藏高原冻土地区运用于形变监测具有良好的前景。

青藏铁路清水河地区路基下伏多年冻土地温变化特征研究

研究目的:分析青藏铁路施工区多年冻土上限的变化规律以及填筑铁路路基施工对下伏多年冻土赋存条 件的影响。 研究方法:系统分析埋设在青藏铁路清水河地区路基中2个断面内的共8个地温测试孔3年来采集的地温 观测资料,研究该地区铁路路基下伏高原多年冻土融化特征。 研究结论:由于受到填筑路基时赋存在路基填料内的热量的影响,铁路路基下伏多年冻土近地表的地温变 化特征与天然地面下的多年冻土的地温变化特征有明显的不同,且向阳面与被阴面差别较大。多年冻士的上限 在施工初期会有一个明显的下移沉降,随着时间的推移,虽然残存在路基中的热量逐渐消散,多年冻土上限下 降会逐渐稳定,但由于受到太阳辐射和路基边坡形状及融化夹层的影响,多年冻土上限会逐渐稳定,但不会在 短时期内上升到天然地面下多年冻土的上限水平。

青藏铁路防雷接地研究

通过对青藏铁路高原雷电活动规律和土壤电阻率勘探资料的分析,设计了经济适用的防雷接地系统,并提出青藏线防雷接地的具体措施,为防雷接地技术工程设计提供了理论依据。

高原高寒冻土隧道渗漏水防治技术的试验研究

文章从高海拔、高寒、冻土隧道的特殊水文地质环境条件出发,结合具体工程实践及试验研究,论述了其渗漏水防治技术的基本原则、方法,以及防治工程中注浆材料的选择、注浆技术参数的设计和施工工艺等问题,并对进一步改进注浆效果检验方法等需要今后加强的研究工作进行了分析。

藏北地区近地层大气和土壤特征量分析

利用"全球协调加强观测期亚澳季风青藏高原试验研究(CAMP/Tibet)"4个台站2003年大气和土壤的观测资料,详细分析了藏北高原不同下垫面上的气温、相对湿度、土壤温度、土壤湿度等的季节变化及年变化特征。近地层大气各气象要素变化剧烈;4个站气温高低的差异显示了纬度和高度的明显影响;各站冻土冻融过程存在地域差别,尤其是春季冻结消融阶段的持续时间相差可达1个月;土壤质地的差别对土壤湿度影响也较大,黏土土壤含水量要高些,粉土和砂土要低些。

青藏高原多年冻土冻结强度的影响因素

对青藏高原风火山现场及室内冻胀试验进行分析的基础上,对影响青藏高原多年冻土冻结强度的土温、含水率、土质、基础桩材料等因素进行了分析,得出:土温高于-7℃范围内与负温近似成线形关系,冻结强度随含水率的增加而增大,粗颗粒土冻结强度大于细颗粒土,建筑材料越粗糙,冻结强度越大。

青藏高原和环北极冻土变化研究进展

青藏高原和环北极地区的共同特征之一是大面积冻土的存在,冻土的过去变化及未来预估对于三极联动研究具有重要意义,同时也是全球气候变化研究中备受关注的热点问题之一。基于已发表文章和评估报告,本文系统地梳理了青藏高原和环北极地区多年冻土面积、年平均地温(MAGT)、活动层厚度(ALT)、近地表冻融状态和冻深五个方面的研究结果。研究表明:基于不同方法,总体上,多年冻土面积减少、MAGT增温、ALT增大、冻结天数减少、冻深减薄,但不同方法模拟结果存在一定的差异性。在未来的研究中,可加强冻土监测,深化冻土物理过程认识、冻土与气候及环境之间的相互作用机制、模型中考虑冻土横向热流的影响,进而为未来更高精度冻土模拟预估提供数据、方法支撑。本研究中的总结可为未来冻土变化研究提供一定的思路,为寒区工程建设提供参考,进一步认识冻土环境变化可能带来的灾害等,强调冻土环境保护。

青藏高原高寒冻土区生物结皮对浅层土壤水热过程的影响

生物结皮在高寒地区广泛发育,是影响冻土环境的重要因素之一。为了解高寒冻土区生物结皮对浅层土壤水热过程的影响,以黄河源区玛多县季节冻土区生物结皮为研究对象,采用定位监测的方法,分析了统一地貌单元内两种不同类型的生物结皮对浅层(0-50 cm)土壤水热变化的影响。研究结果表明(1)生物结皮对冻土浅层土壤水热过程有显著的影响,且与土壤的冻结融化状态密切相关:在冻结状态下,生物结皮对土壤水分和温度均没有显著影响;而在融化期,与裸地相比,两种类型生物结皮均增加了不同土层土壤未冻水含量,同时降低了浅层土体温度。(2)生物结皮对冻土浅层土壤水热过程的影响还与生物结皮的类型密切相关:1)其中深色藻结皮增加了5-15 cm土层土壤含水量(1%-5.4%),而浅色藻结皮增加了30 cm土层土壤含水量(5%-12%),且深色藻结皮的降温效应(1.1-2.1℃)显著高于浅色藻结皮(0.8-1.3℃)。(3)生物结皮覆盖下冻土浅层土壤中未冻水含量与土壤温度呈复杂的耦合作用。根据土壤中未冻水含量与温度的变化关系可分为三个阶段:T<-4℃时,土壤处于完全冻结状态,深色藻结皮覆盖下,土壤未冻水含量保持在4.3%左右;当土壤温度-4<T<4℃时,土壤未冻水含量与土壤温度呈正相关关系,土壤温度影响土壤含水量,随着土壤温度升高土壤未冻水含量增加;土壤温度T>4℃,土壤未冻水含水量与土壤温度呈负相关关系。此阶段水热相互耦合,随着土壤温度升高,土壤中未冻水含量的降低。同时土壤含水量影响土壤温度,随着土壤含水量的增加,土壤温度降低。研究结果揭示了高寒草甸退化过程中生物结皮对冻土浅层土壤水热过程的重要影响,这一研究结果将为后期冻土区生态修复提供理论依据。

斜井井筒穿越高原冻土层支护设计与施工

文章以娘姆特煤矿斜井井筒穿越高原冻土层为例,在斜井井筒穿越高原冻土层时,结合高原冻土的这一特性进行设计与施工,把井筒设计为马蹄形断面、钢筋混凝土复合井壁,增大了斜井井筒抗压能力;在施工中,采用二次支护与联合支护、光面爆破等技术,缩小了冻土融化范围,减少斜井井筒对冻土的影响。结果表明,通过这些措施,使斜井井筒在施工中安全、快速地穿越了高原冻土层。

多年冻土对输电线路杆塔基础的影响及处理措施

随着青藏铁路 (格拉段 )工程的开工建设 ,工程的施工电源及未来铁路沿线的配套供电系统急需解决 ,然而高压输电线路必须穿越青藏高原高海拔多年冻土地区。文章就冻土对输电线路杆塔基础的影响进行了分析和研究 。

基于地理加权回归的青藏高原季节冻土区土壤有机碳空间分布研究

青藏高原土壤有机碳储量(soil organic carbon stocks,SOCS)对于区域生态环境演替具有重要作用,但是其空间分布数据还比较缺乏,特别是季节冻土区的数据较少。基于378个土壤剖面数据,结合与土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)相关的地形、气候以及植被等环境因子,使用地理加权回归(geographically weighted regression,GWR)模型模拟了青藏高原季节冻土区0~30cm、0~50cm、0~100cm和0~200cm深度的SOC总量和空间分布。结果表明:青藏高原季节冻土区SOCS自东南向西北递减,表层0~200cm的SOC总量约15.37Pg;季节冻土区不同植被类型SOC从大到小依次为森林、灌丛、高寒草甸、高寒草原和高寒荒漠;各土壤类型中棕壤、黑钙土和泥炭土的SOC最大,而棕钙土、棕漠土、灰棕漠土、风沙土、石质土、盐土、冷钙土、寒漠土以及冷漠土的SOC最小。研究结果给出了青藏高原季节冻土区SOC的总量、空间分布及规律,可为相关地球模式的发展提供基础数据。