中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室

正冻土工程国家重点实验室1989年由原国家计委批准建设,是我国唯一从事冻土与寒区研究的实验室。实验室定位于寒区工程的应用基础研究,主要研究土、岩等介质冻融过程及相关的力学、物理学、化学和生物学过程、特性和模式,及其在解决工程、环境和资源问题上的应用。实验室立足于青藏高原、我国东北地区,以多年冻土区工程-冻土-气候-环境为主线,开展冻土环境与全球变化的综合集成研究、冻土与工程相互热、力学作用行为和机制研究,搭建水-热-力耦合的冻土工程与环境模型平台,解决冻土区工程建设中关键科学与技术问题,为寒区重大工程和生态环境建设提供重要的科学支撑。     

引领冻土研究 开拓前沿领域——记冻土工程国家重点实验室

冻土工程国家重点实验室依托于中科院寒区旱区环境与工程研究所,是我国目前唯一的国家级冻土基础研究和应用基础研究基地。实验室主要研究方向为土、岩等介质冻融过程及相关的力学、物理、化学和生物过程、特性和模式,及其在解决工程、     

将青春融入冻土

正你看到的是多项重大线路工程在青藏高原等极寒地区"翻山越岭",看不到的是一代又一代的冻土与寒区工程研究者们将自己的青春与热情融入祖国的冻土事业。如今,新时期的青年研究者们前赴后继,将满腔的热情投入到这项事业当中,中国科学院寒区旱区环境与工程研究所副研究员穆彦虎就是其中的一员。在我国,近75%的国土面积会经受冻融作用,其中多年冻土分布面积占国土面积的近1/4,是世界上继俄罗斯、加拿大之后的第三冻土大国。与俄罗斯、加拿大等地区的高纬度冻土不同,我国主要以高海拔多年     

寒区灌溉渠道断面参数化建模与敏感参数识别

本文研究利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件,提出寒区混凝土灌溉渠道参数化建模与仿真方法。该方法提高了混凝土灌溉渠道抗冻设计的质量,并且基于参数化建模能准确、快速修改渠道设计中的断面相关参数,提高灌溉渠道设计的效率,为寒区灌溉渠道高标准设计和分析提供借鉴作用。本文对寒区冻土水—热—力耦合问题进行了研究,建立了寒区灌溉渠道渠基土水—热—力三场耦合的数学模型,并利用COMSOL进行建模。最后对吉林永舒榆灌区灌溉渠道进行了数值模拟,对计算值与实测值做了对比。结果表明：模型稳定,数值模拟结果准确。     

青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应

1项目简介项目主持单位:寒区旱区环境与工程研究所。项目主管:程国栋。首席科技专家:马巍、吴青柏。主要参加单位有:中国科学院武汉岩土力学研究所、工程热物理研究所、西北高原生物研究所、中国科技大学,中铁第一勘测设计院,中铁西北科学研究院,北京理工大学、南京大学、同济大学、兰州大学、哈尔滨工业大学、中国矿业大学,甘肃省气象局、青海省气象局等。项目围绕青藏铁路迫切需要解决的及未来可能遇到的问题设立7个研究课题:青藏铁路建设中冻土工程结构稳定性研究、青藏铁路沿线路基冻融病害形成机理及其防治对策研究、青藏铁路气候与多…     

华北山前平原农田关键带观测研究平台（栾城关键带观测平台）

中国科学院栾城农业生态系统试验站(以下简称"栾城站")位于华北太行山前冲洪积平原的中段,是地下水灌区高产农业生态类型的典型代表。由于近几十年来大规模、高强度的农业生产,区域地下水超采严重,地下水污染风险加剧。然而,人类活动影响下的地表生态系统与地下含水层被厚包气带隔开,地表农业生产活动对地下水水量和水质的影响机理尚不明确。目前,开展贯穿整个包气带的原位监测试验,是揭示这一过程机理的唯一途径。因此,建立大型农田关键带观测平台,是开展农业与地下水关系研究的重要需求。在中国科学院野外站网络重点科技基础设施建设项目的支持下,栾城站建设的"栾城关键带观测平台",通过对作物根系层—深层包气带—饱和带的土壤水、热、溶质等关键要素和变量的监测,可开展水分、溶质和污染物在厚包气带内的运移、转化规律研究,揭示饱和—非饱和过渡带水文过程及其与地下水补给关系,阐明农田生产活动的水肥迁移、转化及其对地下水量质变化的影响机制,为回答地表过程对地下水量质演化影响机理提供实验平台支持。     

兰新二线粗粒土易溶盐试验方法研究

兰新二线是国家重点铁路项目,粗粒土是主要路基填料,为了研究兰新二线粗粒土易溶盐合理的测定方法,对兰新二线典型区域的粗粒土进行了颗粒组成统计分析、粗粒土试样制备粒径研究以及土水比与含盐量关系地分析,提出了兰新二线粗粒土易溶盐合理的测定方法:砾石类土易溶盐试验,采用通过5 mm筛孔的烘干土样200 g;砂类土易溶盐试验,采用通过1 mm筛孔的烘干土样100 g;细粒土易溶盐试验,采用通过1 mm筛孔的烘干土样100 g,土水比1∶5进行易溶盐试验,测定的易溶盐含量具有较好的代表性,符合工程实际。     

国内外寒区隧道冻害现状综述

通过世界范围内冻土的分布和我国冻土的区域形成,介绍了国内外寒区隧道的冻害情况。指出隧道冻害情况十分普遍,主要体现在冰害和水害上。在此基础上引起的混凝土衬砌使用寿命降低,进而影响隧道安全运营。因此隧道冻害问题在后续的劣化机理和防冻害对策上应大力研究和并加强治理。     

多年冻土地区涵洞工程基础的研究现状

我国幅员辽阔,多年冻土分布广泛,约占国土面积的22％。随着国民经济的进一步发展,能源、交通、通讯等许多设施将建在这些冻土上,同时一些现有建筑物也不同程度受到冻害影响,因此,近年来直接为工程建设服务的冻土工程研究愈来愈受到各国重视。对冻土力学性质的研究,不但具有理论意义,而且对解决工程难题具有直接的现实意义,其必要性和紧迫性显而易见。一、综述国外冻土力学的研究于30年代始于前苏联,以Vyalov和Tsytovich为代表的冻土力学专家,在60年代和70年代取得大量的成果。揭示了冻土的单轴强度、瞬时三轴强度,尤其是冻土的流变特性及最基本的本构关系。60年代末欧美国家也陆续开展了冻土的物理力学性质的研究,61年,美国设立了CRREL专门从事寒区工程研究。近年,美国科学院极地研究局成立了多年冻土研究委员会,负责协调和促进北美多年冻土研究和国际合作交流。加拿大除国家理事会建筑研究所从事冻土研究外,许多政府部门     

科技信息与动态

国家基金委资助西藏高原能量水循环研究项目近日,中科院青藏高原研究所申请的国家自然科学基金重大国际(地区)合作研究项目———“西藏高原能量水循环降雨共同观测研究”获得了国家基金委资助。该项目将在中日双方长期的合作基础上,与中科院寒区旱区环境与工程研究所的相关研究人员一起,通过对青藏高原大气、冰川和冻土进行不同空间和时间尺度的实验及长期监测,经过数值模拟和卫星遥感资料的应用,在3到5年内,争取较为全面了解该地区不同下垫面及不同季节的地气相互作用规律和能量水循环过程。为改善有关GCM模式中青藏高原地区陆面过程参…     

生态学长期研究促进资源高效利用和区域农业可持续发展

华北平原农业的高强度水肥投入造成严重地下水超采和氮素污染风险。中国科学院栾城农业生态系统试验站立足农田生态系统的长期生态学监测和研究,围绕农业资源高效利用和可持续发展,建立了农田土壤-作物-大气系统(SPAC)界面节水调控理论与技术,提出基于农田水平衡的休耕轮作和适水型种植制度调整思路,阐明了农田碳氮循环特征和温室气体排放及硝酸盐淋失通量,在厚包气带水盐运移和硝酸盐转化和削减机理方面取得突破性认识,研发了农田生产信息快速获取和精准管理的技术产品与平台,并与农业发展紧密结合,集成了系列农业生产技术模式,为区域农业的优质高效发展和水资源可持续利用提供了理论和技术支撑。     

地下水-农田生态系统关键过程综合试验模拟装置（禹城地下水农田模拟装置）

黄河下游引黄灌区是我国重要的粮食保障基地。该地区当前面临严重的缺水和水资源分配不足问题,从而导致地下水位快速下降。由此对未来农业及生态环境的影响存在诸多未知和不确定性,已成为当前农田生态系统研究的热点。在中国科学院野外站网络重点科技基础设施建设项目的支持下,中国科学院禹城综合试验站(以下简称"禹城站")/山东禹城农田生态系统国家野外科学观测研究站2016—2020年建成了16个地下水位可调控的封底样地群构成的地下水-农田生态系统关键过程综合试验模拟装置(以下简称"禹城GAS")。禹城GAS集成了大型封底样地子系统、地下水位自动调控子系统、土壤温度-湿度-盐分监测子系统、土壤水采集子系统、根系生长监测子系统、地下水水量-水质动态监测子系统、关键带动态监测子系统、农田生态系统水碳氮交互作用研究子系统、近地面无人机作物长势-多光谱监测子系统等9个子系统;通过多方法定位监测、多要素分层解析、多尺度立体监测组成的综合监测体系,禹城GAS可支撑开展地下水动态变化情景下农田生态系统碳氮水养分循环、粮食安全、生态安全和环境安全相关的基础试验研究和国际前沿探索。     

绿洲-荒漠共生关系实验模拟平台（绿洲-荒漠平台）

准噶尔盆地是温带内陆干旱区的典型区域，周围高大山地形成径流，流入盆地后造就了绿洲。绿洲和荒漠存在着相互依存关系：绿洲需要通过排水带走自然富集的盐分，而排水给其外围荒漠植被提供水分与养分，外围荒漠植被反过来为绿洲提供了生态屏障。随着绿洲土地开发规模不断加大，节水措施大范围应用，绿洲排水急剧减少。这一方面导致盐分外泄不畅，绿洲积盐；另一方面致使地下水位剧烈下降，绿洲外围、沙漠边缘的植被受到威胁——绿洲-荒漠共生关系面临根本性的危机。在中国科学院野外站网络重点科技基础设施建设项目的支持下，新疆阜康荒漠生态系统国家野外科学观测研究站在天山北麓三工河流域建成了“绿洲-荒漠共生关系实验模拟平台”，该平台由绿洲土壤盐分累积与荒漠地下水位模拟子平台、地下水位与荒漠植被关系子平台、沙漠内部降水与荒漠植被关系子平台3个子平台构成，形成了完整的绿洲-荒漠共生关系实验模拟体系。该平台能够满足绿洲区不同灌溉情景下水盐动态长期变化、绿洲边缘荒漠植被变化与地下水位关系、沙漠内部自然植被与降水变化关系的研究需求，为回答绿洲和荒漠生态系统共生关系的关键科学问题提供了重要基础设施支撑。     

我国重点海岸带地下水资源问题与海水入侵防控

由于海岸带地理、地质条件的特殊性,我国重点海岸地下水资源环境承载力脆弱。近年来,围海造陆等海岸工程加快,海岸带环境水文地质问题频发,生态环境恶化,已经严重制约我国海岸带的生态建设。文章分析了我国海岸带环境水文地质特征,研究海岸带地下水需求现状和不合理开采地下水所产生的主要地质环境问题,指出水资源短缺、海(咸)水入侵所导致的生态环境退化问题将严重制约我国海岸带的可持续发展,如何科学促进地下水资源和环境的协调发展,已成为我国海岸带综合管理的一项重要战略任务。     

干旱区滴灌水盐调控改良重度盐碱地棉田的包气带水分运移分析

包气带水分运移规律的研究能够为干旱区滴灌水盐调控改良盐碱地的技术提供理论基础。本文以克拉玛依农业开发区经改良的重度盐碱地棉田为例,观测棉花生长季内的土水势、土壤含水量和不同水体的同位素组成的时空分布特征,分析包气带水分运移。结果表明：①在滴灌水盐调控下,经改良的重度盐碱地棉田0~60 cm土层的含水量随时间的变化最大,受灌溉水（降水）入渗、蒸散发的影响最为明显;60~220 cm土壤含水量、土水势和土壤水同位素组成随时间的变幅相对较小,受灌溉水（降水）入渗、蒸散发的影响相对较小;220~260 cm土壤含水量、土水势和土壤水同位素组成随时间的变幅最小,受地下水的影响较明显;②120 cm和150 cm土壤水,100 cm和180 cm土壤水,260 cm土壤水中降水和灌溉水的贡献比例分别约为22%和78%,40%和60%,46%和54%左右,分别反映本次试验入渗水、前期土壤水、地下水的同位素组成特征;③灌溉水对地下水的影响较小,试验期间地下水位的抬升主要来自于侧向径流补给。     

中国网络舆情研究文献计量分析

通过对1996~2010年公开发表在CNKI中国学术文献网络出版总库的9012篇网络舆情领域学术论文进行文献计量分析,可以了解近几年国内网络舆情的研究水平与发展方向。研究发现,网络舆情研究的关注度在不断加强,稳定、持续的研究者和研究机构正在形成,近几年该领域的研究成果多受益于各大基金项目的支持,但还需要更加深入和高质量的研究才能促使网络舆情研究的创新和发展。     

地球关键带与地表通量综合观测研究为黄土高原生态保护和可持续发展提供有力的科技支撑

中国科学院黄土高原地球关键带与地表通量野外观测研究站（以下简称“黄土高原关键带站”）立足黄土高原，面向黄河中游，开展季风区地球关键带和地表通量的长期定位观测和数据积累，在科学上为世界地球关键带科学作出突出贡献，在服务国家需求上为黄河流域生态保护和高质量发展等国家战略提供有力的科技支撑。黄土高原关键带站提出了黄土关键带形成演化的“季风控制论”，重建了地质历史时期黄土高原植被、温度和降水的变化，查明了黄土关键带形成演化的气候背景；重建了过去500年温度、降水等气候要素序列，揭示了黄土高原干旱、高温等极端气候事件发生的诱因及特点；系统开展了黄土高原生态系统过程与服务研究，揭示了黄土高原关键带土地利用格局与生态过程的作用机理，阐明了不同生态系统服务的形成与相互作用机制，提出了面向可持续发展的黄土高原关键带类型划分的指标体系和方法框架；深入开展了黄土高原多尺度水土过程及其对重大生态工程的响应研究，阐明了黄土高原和黄河流域过去60年径流输沙和水沙关系的时空尺度特征与驱动机制，揭示了土壤水分与区域气候、土壤和植被的相互关系，定量评估了黄土高原生物和工程治理措施的环境效应；为黄土高原综合治理、生态保护和经济社会可持续发展提供决策咨询。     

冻存胚胎复苏移植的影响因素

为探讨冻存胚胎复苏移植妊娠的影响因素，统计分析了28个周期127个冻存胚胎复苏移植的妊娠率与胚胎冻存前形态，细胞数，保存时间，复苏后存活率，培养至次日的继续分裂率等因素的关系，表明妊娠周期冻存前胚胎形态良好比较，复苏后存活率，复苏后培养至次日继续分裂的比例有增高的趋势，胚胎细胞数妊娠与非妊娠周期相似，形态良好胚胎复苏后存活率显著高于形态不良者，说明冻存前胚胎形态与胚胎复苏存活率和冻存胚胎复苏移植妊娠率关系重要。     

冬季咸水结冰灌溉对滨海盐碱地的改良效果研究

冬季利用地下苦咸水(9.59g/L)对滨海盐碱地进行咸水结冰灌溉,灌溉水量为180mm,咸水融化入渗完成后覆以地膜以防止返盐(T),以不灌溉同期覆膜的地块作为对照1(CK1),以不做任何处理的地块作为对照2(CK2)。种植作物为棉花。结果表明,冬季咸水灌溉结冰、春季咸水冰融化入渗后土壤各层次脱盐效果明显。春季咸水冰融水入渗后,T处理0～20cm土壤表层含盐量由灌水前的0.69%降低到0.39%,脱盐效率为43.5%,显著高于CK1和CK2;而CK1和CK2由于受冬季土壤冻融积盐和春季强烈蒸发影响,0～20cm土壤表层出现强烈的积盐,土壤平均含盐量分别从0.63%和0.58%增加到1.44%和1.27%;在棉花播种期,T处理的土壤表层含盐量为0.31%,而CK1和CK2土壤表层含盐量分别为0.65%和0.98%。由于T处理的土壤含盐量低,适于棉花的播种出苗,播种后出苗率达76.8%,最终籽棉产量达3700.17kg/hm2;而CK1和CK2由于土壤含盐量高,几乎没有棉花出苗,最终棉花绝收。     

中国典型沙漠区主要优势植被的稳定修复途径与可持续经营技术

通过对中国典型沙漠区(塔里木盆地、准噶尔盆地、科尔沁沙地、浑善达克沙地)主要优势植被的系统研究和综合分析,揭示了优势植被的逆境适应特征和稳定修复途径,提出了植被可持续管理技术。研究结果表明:(1)植物根系与地下潜水或土壤毛管水保持连通。保持合理的生态用水和维持稳定的地下水位对于区域优势木本植物的修复和保育具有重要意义。(2)地下水、融雪、降雨形成的浅层土壤水是梭梭的主要水源。充分利用好降水季节变化和梭梭更新的自然规律,形成科学合理的种植技术措施,对梭梭的修复和保育具有重要意义。(3)封育保护对于沙漠(地)优势植被的稳定恢复具有十分重要的作用。该研究将为干旱区荒漠-绿洲过渡带优势植被修复和优化管理提供科学依据和技术支撑。