中低纬度高寒山区蕴藏着丰富的淡水资源，对于向中下游地区供水具有至关重要的保障作用。季节冻土区松散沉积物是连通山区和河流的重要通道，其地下水与地表水交互过程显著影响该区域水资源的可利用性和生态系统的稳定性。为揭示高寒流域季节冻土区地下水与地表水交互机制，本文以祁连山葫芦沟流域季节冻土区为研究对象，结合该区域的水文地质条件、地下水位监测数据，利用GMS软件构建三维地下水流数值模型，对季节性融冻作用影响下地下水与地表水转化关系进行模拟和分析。结果表明：在冷季（1—3月、10—12月），季节冻土层的冻结状态阻碍了支流河段的水源补给，但由于季节冻土层分布的不连续，支流河段河床仍存在部分融区，使得地下水仍对东、西支河段河道径流有一定的贡献，且地下水向东、西支河段河道径流的总转化量分别为277 188 m3和105 191 m3，其转化量与冲洪积孔隙含水层的补给区和排泄区之间的水力梯度呈正相关；在暖季（4—9月），支流河段获取到更多降雨和冰雪融水的水源补给，与地下水的交互关系已经转变为地表水向地下水转化，东、西支河段河水渗漏补给地下水的总转化量分别为625...

水源涵养修复与保护一直是露天矿从开采到闭坑后全生命周期治理和生态环境保护中的薄弱环节，涉及高寒冻土区复杂背景下多学科、多圈层环境下更为错综复杂的水问题，其中相互联动水文过程的分析研究更是巨大挑战。在分析自然环境及高寒冻土环境下水传输涵养的影响因素和矿山开采活动对水传输涵养影响的基础上，从不同形式和环境圈层中水的相互交织传输过程，重点分析在自然环境、露天矿生产活动破坏影响和人工修复保护3种情形下的水传输涵养机理。基于全面联系分析查找问题的思路和综合系统治理的原则，提出了水传输涵养系统的概念，并从3个基本构架提出了露天矿水传输涵养系统模式构建：(1)从治理区到与自然水系联通的20余种组合模式及不同类型对象基本适用条件，提出了地表水系联通搭接顶层系统构建；(2)按照近似原位涵养、汇水传输、过水传输、输排通道等功能单元定位，从生态截排水沟、不同截排水沟空间展布样式和输排水骨干网、汇水支网、功能单元分区提出生态截排水网络构建；(3)从微地貌整形、地表毛细沟网络和垂向上多元生态地质层重构理念支撑原位水源涵养系统重构的底层设计。基于以上研究，以5号井为例将其规划建造成10个功能单元分区，实现分区引导...

青藏高原海拔高,太阳辐射强,坡向效应显著。其中阴阳坡效应不仅导致多年冻土空间分布格局的差异性,也严重影响了冻土路基工程稳定性。目前虽有大量关于阴阳坡热效应的研究,但定量化和多因素耦合作用的研究,特别是场地内多次重复测量的定量评估研究仍不多见。通过对青藏高原多年冻土区北麓河盆地两个具有相反坡向研究场近4年(2016年9月至2020年5月)近地表温湿度、辐射和风速等野外多重观测资料的分析,研究了高海拔多年冻土区阴阳坡效应对近地表水热及能量平衡的影响。结果表明:在坡向的长期影响下,阴阳坡下垫面性质(辐射、温湿度和土壤质地等)存在较大的差异。其中,阳坡土质相对粗糙,不利于水分的保持,阴坡反之。0.05 m深度阳坡(朝南坡向)的日冻融循环次数明显高于阴坡(朝北坡向)。2016—2019年阳坡和阴坡的日冻融循环总次数分别为368和109次,差异非常明显。阳坡各深度土壤温度均显著大于阴坡,温差约1.4℃。浅层地温对地表热量变化的响应速率较快,但随深度的增加阴坡地温的响应速率逐渐滞后于阳坡,且这一现象在融化阶段更为显著。融化阶段,阳坡水分的变化速率较快,随深度的变幅较大,但土壤含水量却明显低于阴坡。地...

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。

为了探求越冬期间日光温室地表灌溉水温度的调控措施,以小东川河地表水为研究对象,借助传热学的方法,分析了越冬期间河流地表水温度的变化特性及其成因。结果表明:在水面非结冰期和结冰期,水温的变化趋势与气温的变化趋势一致,河流地表水温度都具有随气温呈余弦的日变化规律;在水面结冰期河流地表水温度基本处于相对稳定(-3.6℃左右)状态,而且水温持续高于气温;河床砂卵石介质对河流地表水的热量补给作用、河流表面冰盖及薄层空气的隔热作用和不同介质比热的差异是河流地表水水温变化特性产生的关键原因;河流地表水水温与气温具有较明显的线性相关关系,相关系数在0.9以上。研究结果可为越冬期日光温室灌溉水温的调控提供基础参数和依据。

针对地下水流过程及其与地表水转化关系研究中,冻土分布特征及融冻过程对地下水系统的影响机制相关研究较少的问题,通过分析国内外冻土区地下水对河道径流的贡献、地下水流动路径和地下水-热耦合模型的相关文献,对地下水流过程及其与地表水转化研究进行综述,认为:①受土壤中冻土空间异质性的影响,不同冻土区地下水对径流的贡献比例不一致;②利用水化学和同位素示踪剂研究地下水流动路径,有助于冻土区地下水流动系统概念模型的构建,但只能获得定性或半定量的结果;③地下多相流系统的水-热耦合模型可将冻土的变化与其相应的水文响应过程耦合在一起,实现了地下水流过程及其与地表水转化关系的定量刻画,但在实用性方面仍需进一步完善,是未来的主要研究方向。