东北地区季节性冻土期水工混凝土冻融膨胀观测试验研究

文章对东北地区季节性冻土期水工混凝土冻融膨胀进行观测试验研究。试验结果表明:在冻结初始阶段,冻土冻融膨胀速率较快,其冻融膨胀曲线斜率较大,冻融膨胀率与冻土含水率相关性较好,在缓冻阶段,冻融膨胀速率减缓,冻融膨胀曲线斜率逐步减小直到冻结稳定阶段;冻融膨胀率与土壤含水率相关性逐步减弱;在冻结结束后,冻土含水率纵向呈现曲线变化,水分迁移能力逐步削弱;土壤含水率的变化是辽宁地区季节性冻土期水工混凝土冻融膨胀的主要影响因素,其次是温度。

冻土期水工混凝土冻融膨胀观测试验研究

对冻土期水工混凝土冻融变化特征进行试验观测。试验观测结果表明:在冻融初始阶段,膨胀量随着时间递增而逐步较大,当进入缓冻时期,其冻融膨胀量区域稳定变化。冻土含水率和膨胀率相关系数可达到0.80以上,具有较好的线性相关度。含水率的变化是冻融膨胀变化的主要影响因素。

双参数冻融入渗模型在辽西冬季冻土期土壤水非线性预测的适用性分析

以辽西朝阳、阜新为试验区,结合区域土壤下渗试验观测数据,建立区域土壤物化参数和下渗参数之间的多元非线性回归方程,推求双参数冻融入渗模型的下渗参数,并分析该模型在辽西冬季冻土期土壤下渗水量预测的适用性。结果表明:构建的非线性回归方程,均通过T检验和F检验的显著性检验,构建方程可靠,可用来推求冻融模型的下渗参数,通过实例分析,参数计算值和试验观测值之间的误差为1.869%~9.245%;双参数冻融入渗模型在辽西冬季冻土期土壤水非线性预测具有较好的适用性,计算的土壤入渗水量和试验观测的下渗量之间误差为5.949%~7.228%。该研究方法可为东北地区冬季冻土期的储水灌溉提供技术参考。

季节性冻土融化期小流域尺度面源污染物迁移规律

为更好地认识冻土在融化期面源污染物的析出规律,该文以吉林省长春市黑顶子河流域为研究对象,将流域分为4类典型汇流区,监测了冻土融化期不同汇流区以及小流域尺度的水文特性及面源污染物析出入河过程。采用质量平衡法确定了流域尺度的水量及污染物析出量。第I类汇流区水和污染物析出通量主要受稻田排水汇流过程影响;以玉米种植为主的第II和第III类汇流区,水和污染物析出通量变化范围受到土壤利用信息的影响更为显著;农村居民区(第IV类汇流区)单位面积析出通量显著的超过I^III类汇流区。初始条件、汇流区面积、坡度是影响冻土向河道析出过程的重要因素。冻结过程中,水稻和玉米两种下垫面水和污染物质量显著增加,然而表现出显著不同的再分布过程。冻土融化过程中,第I、II和III类汇流区表层融化区主要影响NH4+的析出入河过程,最大融化区内含水量和NO3-浓度发生显著变化。冻土融化期析出流量和NH4+析出通量的标准差与均值比显著的小于NO3-析出通量标准差与均值比。采用质量平衡方法确定的流域水和污染物析出入河过程与通过不同汇流区析出水量和污染物质量叠加所确定的水和污染物析出入河过程一致。平衡分析表明,单位面积冻土中水、NH4+和NO3-析出量占未融化层以上水、NH4+和NO3-析出量的32.9%~74.6%,96.3%~243%,28.6~182%,占土壤最大冻结深度以上水、NH4+和NO3-析出量的10.6%~59.2%,26.4%~110%以及17.6~76.4%。

近50年武川县冻土及无霜期变化特征分析

利用1960-2014年55年武川县气象站观测资料,分析了近49年武川县冻土的特征变化与近55年无霜期变化情况。结果表明,武川县年最大冻土深度总体上呈减少趋势,"无冻土期"呈增加趋势;无霜期呈增加趋势。同时根据冻土初日、冻土终日、无霜期初日和无霜期终日等要素变化,详细分析了冻土与无霜期的季节性变化特征。

东北地区冻土的时空变化特征

本文收集并整理了东北地区143个气象站有冻土观测记录以来的冻土数据资料,分析了东北地区冻土深度的时空变化及其分布特征。结果表明,东北地区冻土深度表现为随纬度升高而递增,即纬度越高冻土越深。从各年代100 cm和150 cm冻深线来看,冻土呈明显变浅趋势,且越高纬冻土退化越为严重。在气候变暖的情况下,20世纪70年出现极端最大冻土深度的气象站最多,90年代没有气象站出现极端最大冻土,21世纪00年代、10年代仍有极端最大冻结深度出现,且10年代较00年代出现的站点偏多,说明即使气候变暖但是极端情况仍然出现,且可能有愈加严重趋势。平均气温与最大冻土深度变化存在明显的负相关,即随着气候变暖,冻土期缩短、冻土初日推迟、翌年冻土消融日提前的现象。东北地区除黑龙江最北端为多年冻土区外,其余地区均为季节性冻土区。

近50多年青海玉树冻土变化特征分析

利用青海玉树县从建站至2009年的冻土观测资料,分析了玉树土壤年最大冻结深度,冻结初、终日,无冻土期变化特征。结果表明:近50多a,玉树县土壤冻结具有明显的季节变化特征,冻结主要出现在10月～翌年4月;6月中旬～9月上旬为无冻土安全期;多年平均无冻土期173 d,80%保证率下的无冻土期为147 d(不足5个月);玉树土壤年最大冻结深度没有明显的变化趋势,仅呈阶段性变化特征。0～5 cm土壤冻结初、终日没有明显变化趋势,10～30 cm深度土壤冻结初日呈变早、终日呈推迟的趋势。而近50 a玉树冬季平均气温、平均最低气温及年极端最低气温均呈显著上升趋势。由此说明对季节性冻土区的玉树而言,气候变暖并不一定意味着其年最大冻结深度变薄、表层土壤冻结初日推迟、终日提早,土壤冻结深度的变化除与温度有关外可能还受其他要素的影响。该结论与我国部分学者对青藏高原南部冻土研究结论一致。