青藏高原多年冻土层中地下冰储量估算及评价

过去几十年来,沿青藏公路/铁路多年冻土区已经完成了数千个钻孔的钻探工作.经过仔细筛选,对其中的697个钻孔剖面的地下冰分布状况和其中9261个重量含水量的分布特征进行了分析.在水平方向上,依据地下冰的分布特征,把青藏公路/铁路沿线的多年冻土划分成少冰冻土、多冰冻土、富冰冻土、饱冰冻土和含土冰层5个含冰量类别,并详细统计了各类冻土沿公路所占里程.在垂向上,将每个钻孔划分出3个深度段:即多年冻土上限以下1m范围内、上限下深1～10m段及上限下10m以下段,统计了各深度地下冰储量.青藏公路沿线多年冻土的平均厚度为38.79m,平均含水量为17.19%,据此初步估算出青藏高原多年冻土区地下冰的总储量为9528km3.

气候变暖背景下青藏高原多年冻土层中地下冰作为水“源”的可能性探讨

多年冻土中含有大量地下冰,全球气候变暖势必导致多年冻土退化,地下冰融化,部分水分被释放并参与到区域水循环之中,改变了区域水文状况.冻土退化-释水的过程在监测上面临较大困难,无法提供直接证据,但其长期累计的效果在宏观水文过程中表现显著.为此,利用近年来青藏高原部分湖泊水位变化监测以及地区水文情势变化研究成果,探讨了在气候变暖背景下,多年冻土层中的地下冰作为一种潜在水"源"的可能性.结果表明:多年冻土退化较强烈地区,补给源头在多年冻土区的封闭湖泊水位上涨、地下水位上升,排除其它补给量增加的可能性后,多年冻土地下冰很可能是补给水量增加的原因之一.

地球物理测井在多年冻土厚度和地下冰调查中的应用

基于青藏高原多年冻土区三个钻孔的地球物理测井数据和钻孔编录资料,我们对多年冻土厚度和多年冻土层内地下冰与地球物理测井数据之间的关系进行了相关的分析研究.研究表明,当地层为土壤类型时,可以使用井径和侧向测井曲线来判断多年冻土层厚度;而当地层为致密的基岩时,不能使用上述两种测井曲线来判断多年冻土层厚度.此外,还可以使用长源距伽马-伽马曲线和侧向测井曲线来识别多年冻土层内部分地下冰层的位置,其前提条件是地下冰层具有一定的厚度,或即使厚度较薄,但连续出现.这一研究结果对于利用地球物理测井曲线来调查多年冻土情况具有一定的应用价值.

环境同位素^3H在青藏高原多年冻土区地下冰研究中的应用

青藏高原多年冻土区的大气降水、地表水、冻结层下深层泉水及多年冻土层中的各类地下冰中氚含量均低于北美洲马更些河谷地区。各类地下冰中氚含量有明显的差异性,可判断冻胀丘成因类型和补给水来源及地下冰的相对生成年代和地下水类型。

基岩中的大块地下冰

对松散沉积物中的大块地下冰已有多种成因假设,而基岩中的大块冰可以排除分凝,分凝—侵入及埋藏等成因机制。岩芯的破碎程度及水文地质条件分析表明,霍拉河盆地发育于泥岩及煤层之间的大块地下冰属侵入冰,即承压地下水侵入岩层裂隙后冻结而成。在冻结中,冰体的体胀力及地下水的侵入力使上覆岩层压密或有些抬升,由此为大块冰的生长创造空间条件。同时真空—渗透机制也不应忽视。

厚层地下冰形成理论的重大突破——程氏假说发表10周年

在多年冻土层上限附近经常可以见到厚层地下冰,以堆积地形中地温较低的细粒土里最为多见。由于它埋藏浅、厚度大,对多年冻土区许多冷生现象的形成以及各类工程建筑物的稳定产生重大影响,因而得到国内外寒区自然科学界和工程科学界的高度重视。

基于地貌分类的黄河源区多年冻土层地下冰储量估算

地下冰作为多年冻土区别于其他土体的显著特征,对寒区水文、生态环境和工程建设等都有深刻影响。为准确估算多年冻土层地下冰储量,基于黄河源区地貌及其成因类型,结合岩性组成、含水率等105个钻孔的野外实测数据,估算了黄河源区多年冻土层3.0~10.0 m深度范围内地下冰储量,并讨论了浅层地下冰的空间分布特征。研究结果表明:黄河源区多年冻土层3.0~10.0 m深度范围内地下冰总储量为(49.62±17.95)km^3,平均单位体积含冰量为(0.293±0.107)m^3/m^3;在水平方向上,湖积湖沼平原、冰缘作用丘陵等地貌单元含冰量较高,而侵蚀剥蚀台地、冲洪积平原等地貌单元含冰量较低;在垂向上,多年冻土上限附近含冰量较高,并随深度呈减小的趋势。

基于地貌分类对祁连山大通河源区多年冻土地下冰储量估算

多年冻土地下冰作为一种特殊的存在形式,对高原生态、冻土环境以及冻土工程建设等都有深刻影响,但是目前对于青藏高原地下冰储量的研究很少。以祁连山中东部大通河源区为例,基于源区地貌分类、冻土分布等研究,利用源区多年冻土钻孔数据和公路地质勘测资料,在水平和垂直两个方向上估算了多年冻土层地下冰储量。计算表明:大通河源区多年冻土层2.5~10.0m深度范围内地下冰总储量为(11.70±7.24)km^(3),单位体积含冰量为(0.396±0.245)m^(3)。其中冰缘作用丘陵和冰缘湖沼平原等地貌区含冰量较高,而冰缘作用台地、冲积洪积平原则含冰量较低。在垂向上多年冻土上限附近含冰量最高,并随深度增大而缓慢减小。随着未来气候变暖、多年冻土退化以及环境变化,准确把握多年冻土区地下冰储量和分布特点对生态、水文地质、地质灾害预估、冻土工程建设具有深远意义。

青藏铁路厚层地下冰路堤施工综合技术

详细介绍青藏铁路厚层地下冰地段路堤填筑及路堤防护、排水、过渡段综合施工技术,通过采用通风管和片石两种方式成功地解决路堤堤身热量的散失问题,从而提高基底的冷却量,维护基底多年冻土的稳定。另外,通过碎石及抛片石护坡、U形水沟以及挡水埝等路堤防护及排水工程的施工,有效地解决路堤的热融问题,减少路堤下多年冻土上限的变化幅度,改变路堤下多年冻土人为上限的状态,提高路堤的稳定性。

多年冻土地区厚层地下冰对铁路的危害与防治

一、概况大兴安岭北部是我国最北部边疆,位于多年冻土地区的铁路共长1635公里,它包括牙林线、嫩林线、及以北各条铁路,俗称大兴安岭寒区铁路(简称寒区铁路)。该地区最低气温-52.3℃(漠河),年平均气温-2°～-5℃,多年冻土厚度达120米(满归)。大兴安岭北部铁路分别处于:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类多年冻土区内,见多年冻土分区图1。Ⅰ类多年冻土属于大片连续多年冻土,Ⅱ类冻土属于岛状融区地带,Ⅲ类属于岛状多年冻土区。

单脉冲雷达测量日本中部Kuranosuke地下冰及多年雪原的内部结构

单脉冲雷达测量在研究山区湿雪原内部结构方面很有用。雷达测量剖面表明,多年冰厚度为30米,这在日本可能是最厚的.在2～9米深处存在一个大致平行延伸的大范围不整合面,这个面把冰分成两部分.

风火山隧道穿越厚层地下冰的施工技术

介绍了青藏铁路风火山隧道穿越厚层地下冰的施工技术 ,其中包括明洞开挖、隧道暖季施工、有轨运输、喷混凝土、全断面铺设隔热保温板技术。

风火山隧道厚层地下冰地段施工技术

介绍青藏铁路风火山隧道厚层地下冰地段施工技术,包括明洞开挖,隧道暖季施工,有轨运输,喷混凝土,全断面铺设隔热保温板技术。

高海拔多年冻土与地下冰研究的新进展

1988年,中国雪、冰、冻土图(1:4000000)正式出版。该图是中国区域冻土研究近三十年来工作的总结。业已查明,中国多年冻土面积占世界第三位,其中高海拔多年冻土面积居世界第一位。因而中国的区域冻土研究,特别是高海拔多年冻土的研究,在国际上占有重要地位。多年来,中国学者在这一领域提出的一些见解和理论受到了国际同行的关注。

高寒融区地下冰融蚀特征及对地下水转化关系影响研究

青藏高原是全球气候变化的敏感区和启动区，特殊的地理位置、重要的生态和水源涵养功能使其在生态文明建设中具有特殊重要地位。然而近些年来随着气候变化和人类活动的加剧，多年冻土急剧退化，并导致高寒融区范围扩大和地下冰融蚀，使得青藏高原的生态环境及水循环过程产生了变异。

内陆河高寒山区流域分布式水热耦合模型(Ⅱ):地面资料驱动结果

以黑河出山日平均流量作为对比,利用26个降水站点、11个气温站点和14个潜在蒸发站点2000年日资料,模型设计了6套气象因子空间分布方案,进行数值模拟试验,结果表明,在黑河流域现有观测站点的情况下,利用各种空间插值方法所得结果基本相当,考虑地面高程的三维插值与不考虑地面高程的二维插值结果相差不大,补充距离研究区较远的站点观测资料,模型结果反而变差。最终模型采用基于二维算法的最近距离法(nearest),利用2000年资料校正模型,计算与实测黑河日出山平均流量序列的效率系数为0.6101,平衡误差为0.0808%。以1999年资料验证模型,效率系数和平衡误差分别为0.6270和-2.9824%。模型基于水热连续方程模拟了黑河山区流域水热交换和耦合过程,探讨了流域的水量平衡,分析了水量平衡因子的时空分布,其模拟结果表明,内陆河高寒山区流域主要为浅表产流,高山草甸具有拦蓄降水和水源涵养作用,并反映了高山地区浅表土壤地下厚层冰的聚集过程。各种模型结果与本区野外实际调查结果基本一致,也符合当前对寒区流域水文循环过程的定性认识。

兰州马衔山多年冻土特征及变化趋势分析

马衔山是目前黄土高原地区唯一证实有多年冻土发育的山脉.残存的多年冻土被誉为黄土高原地区多年冻土的"活化石".近20a来马衔山多年冻土发生了明显的退化,目前仅在小湖滩有岛状多年冻土残存,属于典型的高温多年冻土,1990年代初在其它区域发现的零星多年冻土已经基本消失.马衔山岛状多年冻土地温从10～16m的-0.2℃向上和向下升高,地温梯度±0.01℃·m-1左右,相比1990年代初,多年冻土地温上升了0.1～0.2℃,年升温率为0.006～0.012℃·a-1,小于青藏高原高温多年冻土平均升温速率.马衔山多年冻土最大厚度约40m,正在发生着上引式和下引式退化,而岛状冻土边缘区域侧引式退化起主导作用.马衔山多年冻土发育有丰富的地下分凝冰,根据地下冰发育特征和埋藏有机质层14C测试资料分析,马衔山多年冻土在新冰期形成后发生过多次地表重复堆积,共生共长作用是地下冰形成的重要原因.丰富的地下冰和厚层有机质层的保护作用,以及区域寒冷的微气候环境,应该是马衔山多年冻土残存的主要原因.

大兴安岭北部霍拉河盆地季节融化层的研究

大兴安岭北部霍拉河盆地季节融化层的特征受气温的控制,并随地面条件、含水量和土质的不同而变化。最大季节融化深度,在土类相同时,裸露的比有植被和雪盖的深0.4—0.5m;土类不同时,卵砾石的最大,碎石亚粘土、亚粘土和草炭亚粘土的分别为卵砾石的0.65、0.5和0.4倍。年平均地温为-0.1℃的季节融化层比年平均地温为0——0.5℃的约提前2—3个月消失。回冻融化层中的地下冰与青藏高原相比,不甚发育,冻土构造主要呈整体状、微层状和裂隙状。

青藏高原多年冻土热融灾害发展预测

青藏高原多年冻土区是世界上中低纬度多年冻土面积最大的区域,气候变化引起青藏高原多年冻土区年平均地温上升、地下冰融化、多年冻土退化等问题。借助ARCGIS技术手段,通过地下冰计算模型和Stefan公式计算研究区不同气候变化情景模式下的地下冰体积含冰量和活动层厚度变化。结果表明:在未来几十年内多年冻土的分布范围将不会发生显著变化,多年冻土的主要退化形式为地下冰的消融、低温冻土向高温冻土转化;但本世纪末多年冻土将发生大范围的退化。这一过程将引起热融滑塌、热融沉陷等冻土热融灾害。将Nelson热融灾害风险性评价模式进行修正,对研究区灾害风险性进行评估区划。最大的危险区主要分布在西昆仑山南麓、青南山原中部、冈底斯山和念青唐古拉山南麓、喜马拉雅山南麓部分区域,在未来几十年内有加剧的趋势。