冻土在土木工程中的危害及其治理

冻土对路基、桥梁、隧道和涵洞等土木工程都有严重的危害。通过讨论冻土,针对不同的工程情况与客观条件,提出了土木工程冻害治理的几种方法。     

寒区路基工程与多年冻土间的相互作用分析

基于Harlan一维水热耦合模型对多年冻土地区水分场、温度场耦合计算进行探讨,建立了水热耦合二维物理模型。对该模型采用伽辽金有限元法和隐式有限差分数值离散,结合某实际高原铁路路基工程进行数值计算,分析了修筑铁路路基对原天然路面热稳定的影响,并对未来十年内全球气候变暖对路基的影响进行了数值模拟,考察了多年冻土上限的变化情况。结果表明：铁路路基改变了原天然地面的传热形式,因而有条件地提高了路基下多年冻土上限,而全球气候的变暖,将对建筑在多年冻土上的铁路路基热稳定性产生影响。     

多年冻土调查和监测为青藏高原地球科学研究、环境保护和工程建设提供科学支撑

随着我国西部大开发战略的实施和气候变暖对青藏高原影响的日益显著,多年冻土变化对生态、水文、气候和工程建设的影响日渐突出,多年冻土的长期定位监测和大范围野外调查已经成为冰冻圈、生态、水文、气候和寒区工程建设等方面深化研究和解决重大科学和工程问题的重大需求。中科院青藏高原冰冻圈观测研究站(简称"高原冰冻圈站")自建站以来对青藏高原多年冻土进行了长期连续的监测和大范围的野外调查,开展了多年冻土水热状况的变化机理、模型模拟和生态效应综合研究。特别是近年来在科技部、国家自然科学基金委和中科院等重大项目支持下,高原冰冻圈站积极开展国内外科研合作,规范了多年冻土野外考察和定位监测的方法,建成了在国际上处于领先地位的多年冻土综合监测网络;系统地开展了高原多年冻土分布、温度、厚度和地下冰空间分异规律的定量研究,基于多源数据和多模式比对,发布了空间分辨率为1 km的高原多年冻土温度、厚度和地下冰的空间格网数据。基于长期监测数据,构建和改进了适合于青藏高原多年冻土的一维热传导模式和陆面过程模式,定量评价了过去30年来高原尺度多年冻土的变化及物理机制。这些科研成果不仅为青藏铁路建设、三江源国家公园生态保护、区域气候模拟等问题的解决提供了强有力的基础数据支撑,同时也面向国家需求和国家重大项目研究,推动决策咨询服务。有关青藏高原多年冻土区植被、生态和土壤有机碳氮空间分布的研究成果,填补了该领域的国际空白,为未来地球国际科学研究计划和地球系统模式发展提供了最为基础的本底数据支撑。     

中俄原油管道冻土灾害问题及防控对策研究

中俄原油管道作为我国四大能源战略通道之一,在保障国家能源安全、优化油品供输格局、推进中蒙俄经济走廊建设和深化中俄战略合作等方面都具有十分重要的意义。针对中俄原油管道沿线冻土灾害和环境问题,文章提出了"控制融化"的冻土调控原则和成套的冻土灾害防控技术,为中俄原油管道的绿色建设和安全运营提供重要保障。研究成果可为国内外多年冻土区类似工程的建设提供参考,并将为冻土工程、管道运输等领域学科发展提供重要支撑。     

未冻水在冻土热状况数值模拟中作用的分析

以Alaska北极美国Barrow气象观测站的地温观测资料和土壤热物理参数为基础。以伴有相变问题的一雏热传导方程的有限差分法为工具。在考虑和忽略未冻水2种情形下模拟了Barrow地区0.29,0.50和1．0m深处的地温值，并与观测值进行了比较,计算结果表明，未冻水对冻土热状况数值模拟结果有很大影响．     

青藏高原多年冻土变化对水文过程的影响

在全球气候变暖背景下,青藏高原多年冻土发生着不同程度的退化,从而对区域气候、水文和生态过程产生了显著影响。文章在青藏高原多年冻土区长期观测资料的基础上,结合再分析资料,分析了近10年来多年冻土区气温和降水的变化特征,并对活动层厚度、地温和土壤含水量的变化趋势进行了研究。结果表明,近10年来青藏高原不同站点多年冻土发生了显著的变化,活动层厚度增加,地温升高以及活动层底部土壤含水量增加。从区域尺度来看,1980—2018年多年冻土区降水和土壤含水量呈现显著增加趋势。这些变化可能是导致青藏高原多年冻土区水文过程、湖泊面积变化和地表形变等的主要原因。结果有助于进一步认识多年冻土变化对区域环境的影响,可为冻土与水循环相互作用关系的机理研究提供思路,为寒区环境保护、工程设计和施工提供参考经验。     

多年冻土区水交换功能研究

重点研究多年冻土区水交换功能的重要性,及其在资源形成、地表水和地下水转换中的作用.分步研究多年冻土区活动层中水交换作用,冻土区地下水动力学对其水量、水质的输入、运移和输出及其规模的影响.论述了多年冻土区水交换功能的低温过程.