青藏高原地表热平衡研究

青藏高原是我国现代冰川作用最强烈的地区,多年冻土也十分发育。为了研究冰川冻土形成、发育和演变的热量条件,从六十年代起,兰州冰川冻土研究所就开展了太阳辐射和地表热平衡观测研究。二十年来,在我国西部高山冰川和多年冻土区一共进行了18个点的观测。1975—1976年在青藏铁路冻土研究中,首次获得了青藏高原地表面能量转换的周年资料,促进了高原冻土和高原热力作用的研究。     

气候变暖条件下青藏铁路抛石路基的降温效果

根据多孔介质中流体热对流的连续性方程、动量方程和能量方程, 应用伽辽金法导出了多孔介质对流换热的有限元公式, 并对传统道碴路基和抛石路基在未来50年青藏高原气温上升2.0℃情况下的温度变化进行了预报分析和比较. 计算结果表明, 在年平均气温大于 -3.5℃或天然地表温度大于 -1℃的地区, 传统道碴路基以下5 m内的冻土将会融化, 路基将产生很大的融沉, 对铁路造成很大的破坏. 而抛石路基除了能抵消气候变暖的影响外, 还能对路基下的冻土制冷, 保证冻土路基的稳定, 不至于使冻土融化. 因此大力推荐该种路基作为青藏铁路高温冻土区的路基结构, 以便最大限度地保护冻土区的铁路.     

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。     

沙漠化对青藏高原冻土地温影响的新发现及意义

青藏高原上发育着世界上独一无二的沙漠和冻土,然而,沙漠化对冻土地温产生的影响目前仍不清楚.近年来,随着青藏高原沙漠化的发展,这个问题愈加令人担忧.为此,作者在青藏高原红梁河建立观测实验场,利用热敏电阻地温探头,通过野外同步对比观测方法,于2010年5月～2011年4月对不同厚度沙层下的冻土地温进行了1个完整年的观测研究.发现沙层对下伏多年冻土有保护作用,表现为厚沙层下地温在多年冻土上限附近以下深度全年均低于天然地表,降温幅度大约稳定在0.2℃,夏半年5～9月最大处降温分别达3.40,3.72,4.85,3.16和1.88℃;薄沙层下地温在上限附近全年都低于相应的天然地表,最大处降温幅度全年平均达0.71℃.其初步结论不仅对探索青藏高原沙漠与冻土之间的关系具有科学意义,而且为青藏高原工程建设地区的冻土保护提供了一种新思路.     

高原多年冻土区路基施工技术研讨

介绍了青藏铁路格拉段多年冻土区路基的施工特点及工艺,多年冻土“区冻土”问题是修建青藏铁路的关键技术难题,高原冻土环境条件的特殊性决定了必须要在了解掌握高原冻土的特征、特性的基础上,充分领会设计意图、设计思想、紧密依托科研指导,以科学合理的施工,保证冻土条件下的工程质量。     

寂寞中坚守冻土世界32年

人生有时要固守寂寞,才能有所建树。青藏铁路总指挥部专家咨询组组长张鲁新悉心研究冻土技术,在寂寞的冻土世界里坚守32年,他的研究成果最终影响了青藏铁路的走向,成就了一番大事业,被授予青藏铁路功臣的称号,荣获2006年全国五一劳动奖章。1970年8月,张鲁新从唐山铁道学院地质专业毕业后,被分配到齐齐哈尔市铁路局加格达奇分局的一个线路队。1973年冬天,在齐齐哈尔一次多年冻土研讨会上,张鲁新第一次了解到青藏高原冻土世界的神奇,他暗暗立下志愿,要成为冻土学家,必须走向高原。而此时毛主席在接见尼泊尔外宾时说的“青藏铁路要修”这句话,…     

青藏高原大尺度冻土水文监测研究

１９９７￣１９９８年中日双文合作首次在青藏高原大尺度范围内进行了冻土水文连续监测工作,获得了大量高精度实测数据,对实测的土壤温、湿资料进行了分析了高原冻土活动层内的冻融过程,估计了不同深度最大冻结和融化深度及年冻结日数给出了在宏观尺度上土壤水热状况的时间和空间分布特点及地形对土壤水热条件的影响作用。     

航天技术“下凡”青藏铁路

“如履薄冰”的青藏铁路青藏铁路东起青海格尔木,西至西藏拉萨,全长1200千米,其中有600千米属于高海拔寒冷区冻土地质。高原寒冷区冻土层地基的稳定性是铁路面临的最大难题!这也是一个世界难题!为什么呢?我们知道,盖楼房需要打好地基,铺设铁路也需要稳定的路基。现在路基在冻土上面,就仿佛在冰上行走。随着温度的变化,冻土具有“顽皮好动”的特性。在寒季,冻土像冰一样冻结,并且随着温度的降低体积发生膨胀,建在上面的路基和钢轨就会被膨胀的冻土顶得凸起;到了夏季,冻土融化体积缩小,路基和钢轨又会随之凹下去。冻土的冻结和融化反复交替地…     

西伯利亚大洞源于甲烷

<正>2014年7月中旬,在俄罗斯西伯利亚冰封的亚马尔半岛上,科学家发现了一个直径为30米的奇异大洞。此后,人们对此洞的成因提出了多种猜测:气爆、导弹爆炸、陨星撞击和外星飞船降落等等。但科学家相信,这个大洞一定与2012年和2013年亚马尔半岛的夏季异常高温有关——当地平均气温比往常高了5℃。有人认为,随着温度上升,永久冻土解冻、坍塌,此前一直封闭在冻土里的甲烷气体突然释放,就可能炸出一个大洞。     

青藏高原东北部土壤冻融过程的数值模拟

利用青海省苏里站2009 年2 月1 日~12 月31 日的气象观测资料作为模式强迫场, 使用陆面过程模式CLM3.0(Community Land Model), 对青藏高原东北部季节性冻土区域进行模拟.结果表明, 模式能够较好地模拟出各层土壤的冻融变化趋势, 但在融化阶段, 模拟的土壤温度高于观测, 融化结束时间早于观测; 冻结阶段, 模拟的土壤温度略低于观测, 深层土壤冻结时间早于观测; 整体看来, 模式对冻结过程的模拟好于对融化过程的模拟, 对靠近表层的土壤模拟好于深层. CLM3.0 模式中认为冻土在土壤温度高于0℃时发生融化, 本文根据热力学平衡方程得到土壤发生冻融的临界温度, 进而对冻土的融化条件进行调整, 融化条件的调整减缓了冻土的融化速率, 使得土壤温度模拟降低, 同时, 调整后的模式模拟结果反映了冻土融化过程中伴随有冻结过程的发生, 与真实的冻土融化过程更为接近. 此外, 通过敏感性试验发现, 融化过程和冻结过程中土壤水的冻结速率是不同的, 表明模式中用于计算土壤发生相变后温度的方案还有待进一步改进.     

土冻结动态温度场计算公式

1890年维也纳数学家Stefan首次用共轭变量法解出了含相变一维初值问题的动态解,开创了寒区冻土热动力学的研究;1973年苏联数学物理学家用变量交换求得了Aτ~(1/2)+Bτ类型边值问题的解析解,成为在动态边值条件下求解冻土温度场的里程碑;1981年美国Luandini用小参数法对更接近实际的Asinωt类型的动态边值问题进行了求解。本文亦用小参数法,求得了与天然上边界条件基本符合的动边界值(?)+Asinωt条     

青藏铁路建设中冻土工程问题

本文围绕青藏铁路冻土工程地质、气候变化对冻土及铁路路基稳定性的影响等问题,分析了青藏铁路工程建设中存在的冻土工程技术问题。根据国内外在多年冻土区筑路的经验和教训提出青藏铁路的设计应该改变单纯依靠增加热阻(增加路堤高度,使用保温材料)的消极的保护冻土的思路,全面采用“冷却路基”的积极的“降低地温”原则,特别在高温、高含冰量地段必须如此。给出了通过改变路堤的结构和材料来调控辐射,调控对流和调控传导,以达到“冷却路基”目的的具体措施。     

青藏高原冰冻圈变化及其对区域水循环和生态条件的影响*

以青藏高原为中心的冰川群是中国乃至整个高亚洲冰川的核心,由于全球变暖,青藏高原冰川自20 世纪90年代以来呈全面、加速退缩趋势。作为全球最主要的高海拔冻土区,青藏高原近几十年气候变暖是冻土退化的基础因素,人为活动在局部加速了冻土退化,推测未来几十年内冻土退化仍会保持或加速。过去50 年,青藏高原积雪面积总体呈减少趋势。由于气温升高,青藏高原处于降雪和积雪临界状态的区域大大增加,导致青藏高原积雪期开始时间的推迟和结束时间的提前。冰川加速消融退缩,融水在逐年增加,冰川变化引发的水资源时空分布和水循环过程的变化,无疑将给青藏高原社会经济发展带来深刻影响。冻土及其孕育的高寒沼泽湿地和高寒草甸生态系统具有显著的水源涵养功能,是稳定江河源区水循环与河川径流的重要因素。青藏高原江河源区近几十年来生态退化和河流、湖泊、沼泽、湿地等水文环境的显著变化就与冻土退化密切相关。过去十年来由于冻胀和融沉破坏,青藏公路已经进行了多次全线性大规模的整修。在未来几十年内多年冻土的主要退化形式为地下冰的消融和低温冻土向高温冻土转化,这一过程将引起热融滑塌、热融沉陷等冻土热融灾害。为应对气候变化对青藏高原冰冻圈影响,应加强冰川融水对地表水和冰川融水补给河流的水文过程与预测研究,针对未来可能出现的各种灾害,要在科学预测和普查的基础上评价灾害风险。     

浅谈青藏高原高含冰量冻土路基施工

文章介绍了青藏铁路格拉段第八标段高含冰量冻土路基工程的施工特点,针对高含冰量冻土所采取的保护措施,即片石通风路基的施工技术作了主要介绍,同时,以实际施工为例,对路基的施工工艺、质量和环境保护所采取的措施也作了一定的说明。     

青藏高原多年冻土变化与工程稳定性

气候变化和工程活动引起多年冻土温度升高、活动层厚度增大、地下冰融化, 导致路基工程稳定性变化. 本研究在综述青藏高原多年冻土变化和冻土工程研究重要进展的基础上, 利用青藏公路和青藏铁路沿线冻土与工程监测数据, 给出了青藏高原多年冻土温度和活动层厚度变化及其与气候变化的关系、多年冻土对工程活动的响应过程, 青藏铁路工程稳定性动态变化以及块石结构路基降温机制和过程. 最后, 提出了在气候变化下冻土工程将来亟待解决的关键科学问题.     

浅谈青藏高原高含冰量冻土路基施工

文章介绍了青藏铁路格拉段第八标段高舍冰量冻土路基工程的施工特点,针时高含冰量冻土所采取的保护措施,即片石通风路基的施工技术作了主要介绍,同时,以实际施工为例,对路基的施工工艺、质量和环境保护所采取的措施也作了一定的说明.     

浅谈青藏高原高含冰量冻土路基施工

文章介绍了青藏铁路格拉段第八标段高含冰量冻土路基工程的施工特点，针对高含冰量冻土所采取的保护措施，即片石通风路基的施工技术作了主要介绍，同时，以实际施工为例，对路基的施工工艺、质量和环境保护所采取的措施也作了一定的说明。     

冻土的阻隔

何谓多年冻土?冻土分两大类,季节冻土和多年冻土.所谓多年冻土就是能够保持冻结状态两年以上的含有水分的土体,反之则是季节冻土.     

九死一生的探索历程

多少年来,在海拔4500米以上的雪域高原上,绵延540多千米的多年冻土阻挡了人类向青藏高原前进的脚步.为了解决这个世界性工程技术难题,中国的冻土科学研究者对青藏铁路冻土问题进行了深入的研究,涉及的内容之深、投入的人力之多和物力之大、经历的时间之长、研究过程之艰难,可谓举世罕见.     

青藏高原多年冻土路基应用通风片石和碎石护坡的研究

着重介绍了多年冻土施工通风片石和碎石护坡改善多年冻土隔化下沉维持冻土的稳定。