黑龙江流域气象-水文生态耦合区划研究

气象-水文生态是影响水系、流域生态、水文环境的重要因素,流域进行气象-水文生态耦合区划对自然资源的有效利用和地表水资源评价具有重要意义。本文基于气象-水文生态进行耦合区划,围绕黑龙江流域气象、水文生态因素构建了黑龙江流域气象-水文生态耦合区划的划分标准及方法,将黑龙江流域分为5个气候类型、 3个水文生态类型;进一步分析气象-水文生态以及水系发育程度之间的耦合关系;通过三因素耦合区划得到34个分区,分析黑龙江流域内数量最多的水资源区耦合类型。研究可为黑龙江流域的生态保护、地表水资源评价及自然资源的开发利用提供理论支持。

球模仪测试冻土松弛模量的非线性Kelvin解答及其试验研究

冻土的松弛模量是进行蠕变力学分析的关键参数。但在理论方面,尚未基于球模仪试验建立较完善的松弛模量表征公式。基于半空间黏弹性理论和分数阶微积分理论,获得了松弛模量公式的非线性Kelvin模型解答并进行了材料参数影响分析。在给出恒载条件下,可以用单轴蠕变试验的分析结果评估基于球形压痕试验的冻土松弛模量来预测准确性。随后分别以冻结细砂的球模仪试验曲线、冻结砂和冻结砂质黏土的单轴蠕变曲线为例,预测了各条试验曲线和冻土的松弛模量,并通过其他试验实测数据进行了检验。结果表明:该松弛模量表征公式的材料参数最少,随各材料参数变化具有较佳单调性;基于球形模板试验,非线性Kelvin解答能对冻结细砂的松弛模量和位移曲线做出合理可靠的预测。非线性Kelvin模型能很好地吻合单轴蠕变试验曲线,基于单轴蠕变试验的冻结砂松弛模量随时间变化规律和数值范围与球模仪试验分析结果较一致,冻结砂质黏土的松弛模量随应力和温度的变化规律再现了已有研究结论。

多年冻土区第一井——舍尔金井

舍尔金井位于俄罗斯东西伯利亚萨哈共和国雅库茨克市中心,总深度为116.5 m,是多年冻土区第一口深度超过100 m的井。井的挖掘从筹划到完工(1837年)历时10年,是俄罗斯商人费多尔·舍尔金(ФедорШергин)为挖井取水而建造的。舍尔金井的温度资料无可辩驳地证明了多年冻土的存在,它不仅是重要的文化和历史遗产,还是多年冻土存在的重要证据及冻土学发展的见证。

中国东北兴安岭地区年冻融频次的分布规律

冻融循环是影响寒区工程和环境变化的重要因素之一,而年冻融频次(冻融循环的年累计量)是可以直接标定冻融循环对寒区工程和环境造成影响大小的物理量,对寒区环境下年冻融频次的调查有重要意义。以中国东北兴安岭地区为研究对象,选取兴安岭地区18个气象站点1990—2017年地表温度数据进行整理,得出兴安岭地区各个站点的年冻融频次,并在空间分布和时间序列上分析了年冻融频次的变化情况。结果表明:年冻融频次在中国东北兴安岭地区随着纬度增加逐渐增多,随着经度的增加逐渐减少,随着海拔升高而逐渐增多,且均具有良好的线性趋势;年冻融频次在1990—2017年呈明显的减少趋势,在2004年前后发生突变。进一步分析发现,在影响年冻融频次空间分布的3个因素中,经纬度影响较大,海拔影响相对较小;在时间上年冻融频次变化与东北地区NDVI变化情况呈现良好的负相关性,表明年冻融频次在一定程度上与当地植被覆盖度有关,且随植被覆盖度的增加而减少。