艾比湖湿地季节性冻融土壤温室气体排放规律研究

利用静态箱–气象色谱法对2015年11月—2016年3月艾比湖湿地季节性冻融期土壤温室气体进行观测. 结果表明:季节性冻融期裸地土壤CO₂表现为汇、芦苇和柽柳土壤CO₂表现为源;芦苇、柽柳和裸地土壤CH₄表现为汇,而N₂O表现为源;芦苇、柽柳和裸地土壤温室气体最低值均出现在冻结期（11月—次年2月）且为负通量;不同植被类型下土壤CO₂在融化期（3月末）出现排放峰值,而土壤CH₄和N₂O在冻融交替期(3月初)出现排放峰值;在整个观测期,芦苇和柽柳土壤CO₂、CH₄和N₂O排放峰值高于裸地;温度对季节性冻融期土壤CO₂和N₂O影响显著,均达到显著正相关（P<0.05）,土壤温度能解释芦苇、柽柳和裸地土壤CO₂通量的77%～88%; 土壤质量含水量对土壤CH₄和N₂O影响均达到显著正相关关系（P<0.05）,土壤质量含水量能解释芦苇、柽柳和裸地CH₄和N₂O通量的25%～46%和41%～69%. 表明在干旱区季节性冻融期,温度变化对不同植被类型下土壤CO₂影响较大,而在冻融交替期水分变化对CH₄和N₂O通量影响显著. 芦苇、柽柳和裸地土壤呼吸Q₁₀值分别为2.37,2.58和2.33,不同植被类型基于100 a尺度,土壤温室气体全球增温潜势由大到小依次为芦苇（569.67 kg·hm–2）、柽柳（152.09 kg·hm–2）、裸地（–861.50 kg·hm–2）.      

季节性冻土区黏土冻结深度预测

合理确定冻结深度是季节性冻土区防冻设计的关键,为研究季节性冻土区黏土的冻结深度,统计了中国部分季节性冻土地区气温,获得了这些地区的气温特征,以此确定了室内试验的温度边界条件,开展了10％、20％、30％3种不同质量含水量的单向冻融循环试验.研究结果表明,10％、20％、30％3个试样的最大冻结深度分别为28、15、12cm;鲁基扬诺夫公式预测值较Stephan公式、《建筑地基基础设计规范》公式、《冻土地区建筑地基基础设计规范》与《冻土工程地质勘察规范》公式的预测值更准确;利用未冻水体积含水率修正了《冻土地区建筑地基基础设计规范》的冻结深度计算值,其误差在6％之内,因而建议在季节性冻土区的黏土地区用该修正公式计算设计冻结深度.     

扎龙湿地生态需水分析及补水对策

充足的生态用水是保证湿地生态系统稳定的主要因素,生态需水计算研究也是对湿地进行补水的前提和依据.结合湿地水的消耗主要是蒸发和渗漏以及工农业用水,提出在不考虑周边地区城市生活及工农业用水的情况下,只需计算湿地蒸散发量和渗透量,就能从一定程度上解决补水量下限的问题.通过相关方法计算出扎龙湿地每年平均适宜生态需水量约为15.4亿m3,其中蒸散发量约为12.0亿m3,渗漏量为3.4亿m3,考虑到区域内天然降水量为6.6亿m3,得出每年需向扎龙湿地补水至少8.8亿m3才能维持湿地需水量.同时提出有效解决降水量年内分配的不均匀性问题,雨量大的季节,可考虑少补或不补水;对阻挡水流进入湿地的不合理水利工程,根据实际情况进行拆除;适当减少区内工农业用水,防止用水浪费现象发生;在上游支流修建系列水利工程,拦蓄汛期洪水,在枯水期开闸向扎龙干流补水,实现洪水资源化;采取扎龙湿地水资源敞开式向封闭式管理的转变,以工程手段促进扎龙湿地水源的优化配置等一系列湿地补水措施.     

大兴安岭火烧迹地湿地与森林水文功能变化

选取位于主要过火区的图强林业局育英和奋斗两林场作为研究区,基于野外试验以及林相图、卫片等数据,利用地理信息系统软件,对1987年特大森林火灾后的湿地格局变化以及森林水文功能恢复状况、冻土活动层的变化进行了研究。结果显示,湿地面积有所增加,且分布趋于集中;森林的平均水文调节能力已得到全面恢复,但调节能力分布不均;火烧区冻土活动层的厚度显著高于未火烧区。在森林水文调节功能下降的地区、地势较低的谷地,坡度平缓的坡地以及冻土活动层增加的地区,湿地面积明显增加。     

扎龙湿地保护及开发对策研究

近几年,扎龙湿地的生态环境状况不断发生着变化,面临着入境水量减少、植被严重退化、鸟类数量减少、鱼类资源枯竭、生态环境恶化等问题,直接威胁着湿地的健康持续发展。作者从扎龙自然保护区存在的问题入手,分析了产生问题的原因。并探讨了保护与可持续开发利用的对策。     

辽西季节性冻土地区道路冻害及其防治

为了防治这些道路冻害的发生,保障交通的正常运输,延长道路的使用年限,在分析辽西地区水文、地质的基础上,重点考察了辽西道路目前的冻害现状,找出了辽西道路冻害存在的各种形式,并对这些冻害进行了具体研究。同时,根据研究出的冻害产生的原因、形成的特征,提出了有效防治辽西地区风积土地基道路冻害的具体措施。     

扎龙湿地景观格局动态变化研究

针对目前湿地面积萎缩,生态功能退化的现状,通过对扎龙湿地自然保护区影像解译,得到湿地景观分布的矢量和栅格图;在ARCVIEW 3.3平台下进行空间分析,得到各种湿地景观类型的统计面积和景观类型转移矩阵,并分析了湿地面积变化成因及景观类型转换关系,最后提出保护对策。     

1980-2015年扎龙湿地景观动态变化分析

基于扎龙湿地1980—2015年7期土地利用数据、近35年气象数据和统计年鉴数据,利用数理统计、空间分析与景观格局指数等方法,对扎龙湿地近年来景观类型时空变化、景观格局变化及驱动因素进行分析,并对生态环境保护措施等问题进行探讨．结果表明:1）近35年来,扎龙湿地西北、中东和西南部地区景观类型空间变化明显,受人类干扰严重．沼泽地面积减少最多,耕地面积增加最多,草地、林地、未利用地面积有不同程度的增加,水域和建筑用地面积变化不大．2）在1995—2005年扎龙湿地景观破碎度较高,且2000—2005年变化显著．耕地、林地和草地面积增加,水域、沼泽地面积减少对景观破碎化有直接影响．3）温度增加使湿地水体的潜在蒸发量增大,影响湿地水量平衡．大型水利设施、补水工程的修建有效缓解湿地缺水状况,同时也打破湿地的自然生态水文模式,加剧湿地景观破碎化．随着社会经济的快速发展和城市化进程的加快,湿地生态系统功能与可持续发展都面临重大挑战．      

鄱阳湖湿地生态功能分区研究

采用专家咨询法建立湿地生态功能的评价指标体系,并确定评价指数,利用ArcGIS的空间分析功能对鄱阳湖湿地自然环境特征和湿地生态系统服务功能重要性进行空间分析,根据分析结果将鄱阳湖湿地划分为生态渔业捕捞区、珍稀鱼类保护和水源保护区、越冬候鸟保护和血吸虫病防控区、生态水产养殖和重要鱼类繁育区、生态旅游和宣教区5个生态功能区,提出了鄱阳湖湿地资源的保护和利用建议,为加强鄱阳湖湿地管理提供了科学依据.     

地表覆盖对季节性冻融土壤温度影响研究

基于季节性冻土分布区冻融期间土壤温度的田间试验,研究了地膜覆盖、地膜与秸秆双重覆盖对冻融土壤剖面温度的影响。结果表明:地膜覆盖对试验土层有明显的增温效应,而地膜、秸秆双重覆盖对土壤增温的影响只限于耕作层内;越冬期试验土层范围内,各处理地块的地温均经历降低、趋于稳定、升高的过程;地膜、秸秆覆盖可平抑土壤温度变化,明显缩小温差;在冻结阶段和融化阶段,三种处理地块40~100 cm深度处地温降低和升高的幅度随深度的加大而减小。研究结果对于改善季节性冻土区土壤热状况,指导农业生产具有实际意义。     

扎龙湿地需水量分析

保护扎龙湿地首先需要特殊解决的就是湿地的水源补给问题,其次是如何抢救和扼制由此引发的湿地萎缩退化问题.利用长系列水文资料计算了扎龙湿地所需的水资源量,通过天然状态和人为影响状态下的水资源量对比分析,计算出扎龙湿地的缺水量.并提出了扎龙湿地补水建议,为在枯水年向扎龙湿地调水补水提供有力的科学依据.     

温度对季冻区粉质黏土强度及变形特性的影响

为研究温度变化对天然状态及饱和状态下粉质黏土强度以及变形的影响,以典型季冻区广泛分布的粉质黏土为研究对象,通过GDS非饱和土三轴测试系统对天然状态下非饱和土以及GDS温控式静/动三轴测试系统对饱和粉质黏土,在不同温度条件下进行三轴试验。对试验结果进行研究分析可得：非饱和以及饱和粉质黏土的应力-应变曲线均呈现出应变硬化的特性。非饱和粉质黏土的黏聚力随温度降低表现出不断增加的趋势,而内摩擦角随温度降低逐渐减小,但整体变化趋势较小。饱和土的黏聚力与非饱和土变化趋势相同,随温度的降低其黏聚力逐渐增加,但相同温度时其黏聚力小于非饱和土,其内摩擦角则呈先减小后增加的转变趋势。无竖向压力作用时,相同围压条件下,非饱和与饱和粉质黏土轴向变形量随温度降低而增加,相同温度条件下,两者的轴向变形量随围压的增加会有所减小。试验成果可为季冻区粉质黏土地层工程的设计施工提供理论依据。     

热流固耦合作用冻土路基变形规律研究

为揭示季节性冻土路基温度场、应力场和夏季降雨与冰晶融化所产生的渗流场,三场耦合引起的冻土路基变形与破坏.根据热流固三场耦合理论,提出了考虑相变的温度场、渗流场和变形场耦合的数学力学模型,体现了冻土路基中固体骨架、水、冰三相介质的水、热、力耦合作用;在数值模拟分析中,将路基仅受温度载荷与温度和车辆荷载共同作用进行了比较,得出冻土路基的变化规律,其研究结果对冻土路基的施工和维护有一定指导意义.     

季节性冻土地区衬砌渠道的防冻措施

根据青海省防治衬砌渠道冻胀破坏的实践经验和研究成果,分析了季节性冻土地区渠道冻胀的基本特征,提出了防治衬砌渠道冻胀破坏的一系列措施。     

扎龙国家级自然保护区土地利用调查与分析

根据扎龙国家级自然保护区划界和功能区区划,利用1986—2002年不同代表时段的卫片,通过土地利用时间、空间变化模式和利用程度、质量变化模式,分析了保护区土地利用的类型、结构和程度的变化过程,提出了维持湿地功能的主要土地类型湖库、明水沼泽、芦苇沼泽的基本控制面积.为保护区湿地的管理以及相关研究工作的开展提供了科学的依据.     

关于冻土蠕变试验中的数据处理问题

根据冻土蠕变试验数据的持点，指出采用幂函数关系回归冻土蠕变方程存在一些缺点，提出对试验后期数据的拟合应采用加权最小二乘法，这对确定冻土稳定蠕变的起始点和计算冻土结构变形量有一定的意义。     

冻土钻削与冲击的研究

根据冻土的性质,进行了冻土层的钻削过程和冲击过程的理论分析,讨论了钎具的排粉问题,结合实践,提出了对于不同的冻土,采用不同的钻眼设备,可提高钻凿冻土的速度.     

Monitoring of frozen soil hydrology in macro-scale in the Qinghai-Xizang Plateau

Monitoring of frozen soil hydrology in macro-scale was performed by Chinese and Japanese scientists from 1997 to 1998. Quality measured data were obtained. Measured data on soil moisture and temperature are preliminarily analyzed. Based on profiles of soil temperature and moisture in individual measured sites, intra-annual freezing and melting process of soil is discussed. Maximum frozen and thawed depths and frozen days in various depths are estimated. The work emphasized the spatial distribution on soil temperature and moisture in macro-scale and the effect of topography on conditions of soil water and heat.     

基于指数积分函数的人工冻土温度场解析研究

人工冻土温度场是与空间和时间相关的且含有相变的瞬态温度场.将指数积分函数作为人工冻土瞬态温度场的解析形式,通过指数积分函数的近似级数表达式和工程应用,说明瞬态冻土温度分布的近似解析解是可行的,且分别在时间和空间上服从对数规律分布.从冻结相变过程中,得出了冻土帷幕扩展厚度、速度与冻结时间关系的理论表达式,为冻结工程分析冻土温度分布、冻结帷幕的厚度、强度及冻结时间提供了一条新的途径.