基于年平均地温的青藏高原冻土分布制图及应用

年平均地温是指多年冻土年较差为零的深度处的地温 ,是冻土分带划分的主要指标之一 .利用青藏公路沿线钻孔实测年平均地温数据 ,进行回归统计分析 ,获取年平均地温与纬度、高程的关系 ,并基于该结果 ,结合TOPO30高程数据模拟得到整个青藏高原范围上的年平均地温分布 .以年平均地温 0 .5℃作为多年冻土与季节冻土的界限 ,对比分析模拟图与青藏高原冻土图 ,除个别区域有较明显的差异 ,模拟结果图较好地体现了青藏高原冻土的分布情况 .利用模拟结果 ,根据青藏高原多年冻土分带指标及寒区工程多年冻土区划指标 ,对青藏高原多年冻土分布进行了分带划分 ,并统计各分带面积 ;根据简化的冻土厚度计算公式 ,计算了青藏高原多年冻土的厚度分布 .最后 ,利用数值预测方法的结果 ,在气候年增温 0 .0 4℃的背景下 ,对高原未来冻土分布进行了预测 .

青藏高原工程走廊带多年冻土辨识及年平均地温预估模型

基于青藏高原多年冻土与外部环境间复杂耦合换热过程分析,遴选高程、纬度、考虑坡向与坡度影响的等效纬度和植被状况,及年平均地表温度等因素作为影响多年冻土年平均地温的主要因子,并利用高精度遥感数据,初步获取了青藏高原工程走廊带各因子的基本性状分布。利用青藏公路与青藏铁路沿线共计127个年平均地温实测数据,运用Logistic回归和线性回归方法分别建立了青藏高原工程走廊带多年冻土年平均地温预估模型和多年冻土与融区分布的Logistic概率辨识模型,最后运用该模型构建了青藏高原工程走廊带现阶段多年冻土区划,并分析了地温的空间分布规律。结果表明:多年冻土地温预测值与实际观测值拟合度较高,且该模型较为准确地判断了融区、高温冻土、低温冻土的分布现状,与实际情况吻合较好,模型预估结果较准确。

青藏高原多年冻土区地温年变化深度的变化规律及影响因素

地温年变化深度的准确判断对于多年冻土发育特征评估、寒区冻土模式下边界深度的确定具有重要意义.通过对青藏高原地区典型钻孔地温数据进行分析,初步揭示了多年冻土地温年变化深度的变化规律及其影响因素,并提出一种简化了地表和活动层状态影响的地温年变化深度估算方法.结果表明:研究区低温冻土的地温年变化深度平均值比高温冻土大4.6 m,随着冻土温度升高,地温年变化深度基本上呈减小趋势,部分低温冻土钻孔由于土层含水率过高导致地温年变化深度相对较小;由于活动层水热动态和冻融过程的影响,地温年变化深度与浅层(0.5 m)温度年较差相关性不显著,而与多年冻土上限附近温度年较差的大小呈显著正相关关系;地层介质的热扩散率差异是导致地温年变化深度区域差异和变化的主要原因,土层含水率、温度、质地以及水的相态是影响地层热物理性质重要因素.

祁连山区黑河上游多年冻土分布考察

高山多年冻土的分布及土壤季节冻融过程对地表水文过程、生态系统、碳循环及寒区工程建设等都有很大的影响.黑河上游地处祁连山中东部,属于高原亚寒带半干旱气候,研究黑河流域多年冻土分布对于系统理解该区域的生态-水文过程、气候与环境变化以及水资源评价、工程建设等非常重要.2011年6—8月对黑河干流源头西支开展了多年冻土调查,沿二尕公路(S204)在热水大坂垭口至石棉矿岔口之间区域,完成测温孔7眼,并布设测温管进行地温监测.根据勘察、钻探及测温资料,确定了黑河源头地区山地多年冻土下界为海拔3 650～3 700m之间.受高度地带性的控制,随着海拔的降低,活动层厚度由在海拔4 132m时的1.6m增加至在多年冻土下界处的约4.0m,多年冻土年平均地温也相应的由-1.7℃增加到0.0℃左右,而多年冻土厚度由100m以上减小到多年冻土下界处的0.0m.同时,坡度和坡向、岩性、含水(冰)量、地下水、河水等局地因素对多年冻土温度和厚度也有重要的作用.

祁连山中东部的冻土特征(Ⅱ):多年冻土特征

祁连山中东部地区多年冻土年平均地温、冻土厚度等基本特征参量与海拔具有明显的相关性,海拔越高,地温越低,厚度亦越厚.年平均地温、厚度与纬度、经度关系不明显,可能与工作范围较小有关.对比分析了地表植被、地层岩性、土层含水(冰)量等局域性(非地带性)因素对冻土年平均地温的影响,发现腐殖层较厚,下伏细粒土层,较高的含水(冰)量对保持多年冻土较低的温度有利.阐述了冻土厚度的变化及其影响因素.与前人工作比较,分析冻土层钻孔测温曲线,发现该地区多年冻土正处于退化之中.

巴颜喀拉山青康公路沿线多年冻土和活动层分布特征及影响因素

巴颜喀拉山是较典型的高海拔多年冻土区。南、北坡迥异的气候、土壤及地表景观控制和影响其多年冻土空间分布。2008~2012年冻土调查及测温资料表明，该山以高温冻土（〉-1℃）为主。海拔是冻土主要影响因素。年均地温随海拔升高而降低的高程递减率在北坡6℃／km，南坡4℃／km。北坡查拉坪及巴颜喀拉山口一带，活动层厚度约1m，活动层随海拔降低而增厚；南坡活动层厚度受局地因素影响较大，与海拔无明显相关。

基于变形分析的多年冻土地区路基高度效应研究

青藏公路病害调查资料表明:热融沉陷是多年冻土区主要的路基病害之一,提高公路路基高度可以有效地控制路基变形,防止融沉病害。针对这一工程问题,提出了"冻土路基高度效应"的概念,描述因路基高度变化而引发的冻土路基变形、破坏等规律。基于冻土路基热弹塑性融沉计算模型,得到了不同温度条件下,路基变形随路基高度的变化规律,与实测数据相比,计算模型合理可行。计算结果表明:冻土路基的变形主要受控于多年冻土层的融沉变形;"路基高度效应"对于冻土路基变形影响较大;高温多年冻土区的路基融沉变形十分可观,其变形速率尤其值得关注。

多年冻土的形成演化过程分析及近似计算

本文应用解析方法近似计算了多年冻土形成演化过程。计算结果表明,在特定环境条件下,多年冻土的形成演化过程主要由地层的含水量(或多年冻土地下冰含量)、岩性、依赖于岩性、含水量的地层冻融状态的导热系数和地中热流决定。在天然条件下,由于多年冻土层内地下冰的存在,持续的气候变暖在百年内不会对我国青藏高原多年冻土分布产生重大影响,如果50a内年平均气温升高2℃,根据程国栋(1984)提出的青藏高原多年冻土分带草案,主要影响多年冻土的下带和中带过渡型部分区域,包括不衔接型多年冻土在内,其面积可能将减少约20％～25％。

多年冻土地区路基冻害分析及防治措施

分析多年冻土地区铁路路基冻害的主要类型及其形成的主要原因,介绍了多年冻土的地温分区和冻土分类及多年冻土地区路基设计原则及应用范围,提出了多年冻土地区铁路路基病害综合防治措施。

青藏高原多年冻土钻孔回冻过程试验研究

地温监测是研究多年冻土的重要方法.目前,多采用在钻孔中布设温度探头监测.由于钻孔施工对冻土的热扰动,获得准确的地温需要明确钻孔回冻时间.通过青藏高原开心岭段、北麓河段以及可可西里三个断面多年冻土钻孔回冻过程实验研究,认为钻孔回冻在10 d左右完成.回冻快慢主要与冻土年平均地温及回填土含水量有关.

气候温升背景下青藏工程走廊带多年冻土热融蚀敏感性分布预测研究

为揭示气候温升背景下青藏工程走廊带多年冻土热融蚀敏感性分布规律,基于现有地温分布、活动层厚度的野外监测数据建立了二者与热融蚀敏感性之间的多元回归模型,并采用开放系统地气耦合模型对2016年以后气候温升模式下多年冻土年平均地温和活动层厚度变化进行数值研究,进而获得未来20 a和50 a青藏工程走廊带多年冻土热融蚀敏感性分布预测图.研究结果表明,走廊带内冻土年平均地温越低,受气候温升的影响越大,而活动层厚度则随地温和气温的升高而增大,年平均气温-5.5℃工况下,其年平均地温和活动层厚度增幅分别为0.0154℃/a和0.86 cm/a;融区和高温冻土区主要分布在走廊带沿线的河流、谷地和盆地等区域,且随着气温的逐年增加,预计2066年低温冻土区域比例将减少52.1%,高温冻土区域和融区面积比例总计将增加74.7%;走廊带内多年冻土的热融蚀敏感性将大幅增加,且极敏感型冻土的增加比例将随时间而加速增长,到那时极敏感型冻土比例将增长1倍以上,敏感型和极敏感型冻土将占整个走廊带内多年冻土区的78%以上.

基于多年冻土工程地质条件分级的铁路选线原则

研究目的：（1）处理多年冻土地基有被动保护、主动降温、被动保护结合主动降温、两种主动降温相结合、以桥代路等多种工程结构，各种处理多年冻土地基结构的功效不同。为合理使用处理多年冻土的工程结构，需统筹考虑影响多年冻土工程地质条件的主要因素，对多年冻土的工程地质条件进行分级。（2）根据多年冻土工程地质条件分级及对应的工程结构，估算工程费用，为多年冻土区工程地质选线提供科学依据。研究结论：（1）青藏铁路多年冻土的工程地质条件划分为良好、一般、差、极差四级，分别采用普通路基、单一主动降温措施、两种主动降温措施组合、以桥代路等工程结构通过。青藏铁路自2006年7月通车后，多年冻土区列车以100km／h速度的平稳运行，证明了多年冻土工程地质条件分级的设想可行，对应采用的工程结构稳定可靠。（2）多年冻土区极差地段以桥代路，估算造价为4000万元／km，为其他等级地段多年冻土工程费用的4．4～15．4倍，青藏铁路多年冻土区选线时，对多处不同类型的极差地段进行了绕避或以最短的距离通过。

青海高原多年冻土边缘地带修建铁路路基的工程实践

热水专用线,位于青海高原,祁连山南麓。其中穿越多年冻土边缘地带的正线和站线共长约3km,其中有埋藏地下冰地段的长约1km。这是我国在高原多年冻土边缘地带修建的第一条铁路。1973年底铁路修成后,经过1年多的观测和多年来的考验,证明这段线路的路基设计是基本成功的。为今后高原多年冻土地区,尤其是多年冻土边缘地带修筑铁路路基提供了宝贵经验。

边界条件对多年冻土区高速公路整体式和分离式路基热稳定性的影响

根据青藏高原不同年平均地温区域多年冻土的长期监测资料及附面层理论,分别建立整体式和分离式路基计算模型,分析气候变暖和工程活动作用下多年冻土的变化过程。考虑采用分离式路基来弱化宽幅整体式路基所引起的“聚热效应”,分析不同年平均地温和隔离带宽度下分离式路基对多年冻土的影响。研究结果表明:与窄幅路基相比,宽幅路基具有强烈的吸热特性,导致下部多年冻土退化严重。在路基修筑后第50年,年平均地温为-0.5,-1.0,-1.5和-2.0℃区域的宽幅路基中心下部多年冻土上限比窄幅路基的分别低2.73,3.66,3.67和2.60 m,宽幅路基下部6 m深度多年冻土地温比窄幅路基的分别高0.61,0.87,0.82和0.48℃;两幅分离式路基之间存在相互热干扰作用,使得路基两侧土体温度场呈现明显的不对称性;随着年平均地温的降低和隔离带宽度的增加,路基两侧土体温度场的不对称性逐渐减弱,即两幅路基之间的相互热干扰作用减小。因此,拟建青藏高速公路可使用分离式路基来代替整体式路基进行修筑,且年平均地温和隔离带宽度是分离式路基修筑所要考虑的重要因素。

雅库茨克热电厂建筑物周边及地下的地温动态(英文)

对在冻土条件下的雅库茨克热电厂的长期(2008~2011年)研究进行分析。对沿着建筑物和墙壁邻近地区的36个水井地下4~16 m温度进行测量。目前融化区域下所有的建筑,利用循环泵站和东北的水墙附近的锅炉设备可以观测到最高年平均气温(12~13℃)和不冻层厚度(23~25 m)。根据化学水处理东部解冻较早的土壤冻结从顶部到8.0~9.5m。解冻层保留较深,其中在2011年10~11 m深度年平均气温下降到0.3~0.6℃。在雅库茨克热电厂的大部分地区仍然是永久冻结地区。在主楼下方4~10 m的深度的年平均气温为0^-4.1℃。近年来,筑物地温逐步恢复的基础依据已经发生变化。

融化夹层厚度影响因素分析与片块石路基降温效果研究

青藏公路沿线存在大量融化夹层,常年不冻的融化夹层会使路基出现沉陷、波浪等病害,严重威胁道路的安全运营.通过对昆仑山垭口南至五道梁的地质勘探资料和地温观测数据进行分析,研究了融化夹层厚度与年平均地温、路基高度的关系,发现融化夹层厚度随年平均地温的升高而增大,随路基高度的升高呈先减小后增大的趋势.根据以上研究,提出片块石路基对融化夹层进行处治,保护路基下伏多年冻土,并通过五道梁段片块石路基试验工程进行验证.通过对地温观测数据分析,发现片块石路基能很好的消除融化夹层,在同一深度处片块石路基地温明显低于普通路基,很好的保护了下伏多年冻土.

气候变暖条件下青藏高原高温冻土热状况变化趋势数值模拟

应用数值方法模拟了在气候持续以0.04℃/a速度变暖条件下。我国青藏高原多年冻土边缘附近高温冻土热状况的变化趋势。模拟结果表明,在计算所假设条件下,当初始地面年平均温度分别为0.5,0和-0.5℃,14m深度上的年平均温度为0.41,-0.11和-0.59℃,冻土厚度为4.5,16.8和29.0m时,50a后,初始地面年平均温度为0.5℃的多年冻土将退化为季节冻土;初始地面温度为0.0℃和-0.5℃的多年冻土将由衔接型变为不衔接型,多年冻土顶板分别下降为5m和4m,且顶板下降速度随时间延长逐渐增大;14m深度的年平均温度分别升高为1.76,0.0和0.0℃。

祁连山大通河源区冻土特征及变化趋势

大通河源区位于祁连山中东部,属高山多年冻土区,利用源区内冻土钻探及监测资料对源区冻土发育的基本特征及变化趋势进行了分析和探讨.冻土地温分析表明,源区冻土年平均地温随海拔的变化梯度约为3.82℃·km^-1,且冻土地温与表层覆被条件关系密切.盆地平原地带多年冻土厚度约为17～86 m,且以海拔每上升100 m冻土厚度增加约10 m的梯度增加.多年冻土活动层厚度受海拔地带性作用不显著,更多地受局地因素的控制,地表覆被条件成为其主要影响因素.在气温升高以及人类活动日益增多的影响下,源区冻土整体处于退化状态,多年冻土年平均地温以0.0075℃·a^-1的速率上升.

青藏铁路建设工程中的碎块石调温路基——物理与国家重点工程专题之三

自然条件下的路基填料,粗颗粒土如砂砾石、碎石、块石等的导热系数都大于细颗粒土如粉质土、粉质黏土、黏土等,前者大约是后者的1.3～2倍,所以,多年冻土区的粗颗粒土的冻结、融化深度也大于细颗粒土.……

冻土地区土建设计的一些体会

青海省的煤炭资源有3/4蕴藏在多年冻土区,已开发的有热水和江仓煤矿。在多年冻土区进行煤矿建设,最突出的问题是冻害,它严重地危害各类工程的建筑物和构筑物。实践证明,必须针对多年冻土区的自然特点,采取综合防治的办法,包括科研。