寒区侵蚀产沙过程受到冰川消融、融雪及土壤冻融的影响。气候变化下该过程存在极大不确定性。完善现有分布式水沙模型以量化冰冻圈要素的影响是解析该过程的重要方向。基于广泛的文献调研,总结这3类要素如何影响侵蚀产沙过程及相关模型算法,并比较多个模型在寒区的适用性。发现:1)冰川主要通过冰川径流(其计算包括冰川动态算法、冰川融水量的计算及不同分配方式)和基岩侵蚀(其计算可采用经验方法得到冰川区总输沙量后与水沙模型耦合)2方面影响侵蚀产沙过程;2)融雪过程增加地表产流,因此融雪量常被视为动能为0的降雨参与侵蚀计算;3)土壤冻融作用包括冻融深度影响产流量、冻融循环增加土壤可蚀性以及冻融深度对土壤可侵蚀范围的限制;4)现有模型对冰冻圈径流过程的考虑较完善,但对冰川消融和土壤冻融影响下的侵蚀产沙考虑不足。为此,建议在现有模型基础上补充相关算法完善模型结构,从而提高模型在寒区的适用性,以期采用改进后的模型量化冰冻圈要素对侵蚀产沙过程的影响,帮助明确寒区侵蚀产沙过程机制及未来变化规律。
由于具有弹性模量高、稳定性好、强度高等优点,水泥稳定碎石基层被广泛应用于高等级路面工程中,但在高寒地区低温环境下,水泥稳定碎石基层易出现开裂、冻胀等问题,对其性能造成严重影响。基于此,本文从开裂机理、抗裂性能影响因素、冻融损伤机理、抗冻性能影响因素及防治措施等角度入手,对水泥稳定碎石基层性能进行综合评价,并提出目前研究存在的不足及下一步研究重点,以期为高寒地区水泥稳定碎石基层应用与推广提供有益参考。
冻土区桥梁桩基在施工时面临冻土融化-回冻,运营期间需抵御冻胀、融沉等作用。目前已出现的冻土桩基病害导致桥梁发生纵向偏移、整体、局部下沉等。青藏铁路在冻土桥梁桩基方面取得了一定的发展,铁路桥梁桩基也有相应的规范,但公路桥梁特别是新建的高速公路桥梁桩径较大,目前设计方法还有待研究。故对国内外冻土桩基设计理论、长期承载能力研究、现场试验资料进行回顾和梳理,指导冻土区公路桥梁桩基设计。
陆域天然气水合物作为一种未来开发潜力最大的非常规清洁能源而备受各国政府青睐,目前国内外对陆域水合物形成条件的研究集中于4个重点方向:温度-压力、气源、气体运移及水合物的圈闭,大量的研究表明最为直接的条件为温度-压力和气源,而圈闭则决定水合物的成藏规模。同时水合物的形成机制也成为研究的热点。近年来,我国学者依据陆域水合物形成的温压条件而做出的理论预测曾成功地指导了祁连山冻土区水合物的发现。然而,地处海拔4 600多米的北羌塘青南冻土区有着比祁连山水合物产出地更佳的水合物形成条件,但至今未获得找矿成果突破,还存在二叠系烃源岩中有机质的沉积环境不明、气体成因不清及烃源岩综合评价缺乏标准等诸多问题。对国内外在水合物形成条件等方面进展的总结将给青南地区今后水合物勘查诸多有益的启示,如冻土厚度及类型、烃气成因、断层、圈闭和储层等因素对水合物形成及成藏等方面的影响。
回顾了中国冻土路基研究发展历程中的重要成果和历史脉络,重点介绍了青藏高原路基工程方面所取得的重要成果.随着国家西部大开发战略的实施和青藏铁路工程的建设,我国在冻土路基基础理论、路基稳定性技术和理论模型和模拟等领域取得了重要进展,研究队伍迅速成长,特别是在冻土路基设计原则和理念的创新和进步世界瞩目,为将青藏铁路建设成世界一流的高原铁路奠定了坚实的理论基础.同时,青藏铁路的建设为如何修筑多年冻土路基提供了广阔的试验平台,不论从冻土路基设计理论、计算理论、路基稳定性技术等方面,还是新材料、新技术使用方面都可使冻土区路基修筑技术发展迈上一个新台阶.最后,基于冻土路基工程研究的实际和未来国家需求,提出了本学科未来的研究方向和需重点关注之处.
以"正在变暖的地球上的多年冻土"为主题的第九届国际冻土大会(NICOP)于2008年6月29日至7月4日在美国阿拉斯加州Fairbanks市举行.此次会议的议题包括冻土环境与全球气候变化研究、寒区岩土工程研究、冻土分布以及温度状态研究、地下冰、冰缘过程、石冰川以及南极冰缘过程研究、多年冻土地区的温室气体、碳平衡及水合物研究、多年冻土区冷生土壤学研究、新技术、新方法、新领域的探索研究和冻土研究的历史和国际极地年回顾8个方面.简要介绍了此次大会所涉及的冻土研究的最新进展.
首先针对国外有关测绘技术和方案,对国际月球探测测绘历程进行概括总结,并针对CCD立体观测、干涉雷达测量、扫描激光测绘等3种主要的测绘方案进行分析比较,继而提出适合我国月球探测目标的三维遥感测绘成像技术途径,并对月球探测器三维遥感数据的信息成像模型进行了分析和阐述,对数据表示、处理和存储进行论述;建议“采用组合CCD相机和成像光谱仪的月球三维遥感”作为我国环月遥感立体测绘的首选方案。
20 0 3年 7月 2 0~ 2 5日在瑞士苏黎士召开了第八届国际冻土大会。本文在总结本届大会所有学术论文的基础上 ,重点讨论介绍了冻土学研究、多年冻土区的工程研究、多年冻土的勘察与钻探等三个方面的国际最新研究成果及动态。希望本文对从事寒区工程研究的工作者们有所借鉴
20 0 2年 9月 2~ 4日在俄罗斯雅库茨克市召开了第五届冻土工程国际学术讨论会 ,会议针对 4个专题进行了讨论 :土的物理和力学、多年冻土区工程建筑物的建筑和应用问题、开发有用矿床中的冻土问题和道路建筑 .通过此文将国际上的一些最新研究动态给予介绍 ,给从事寒区工程研究的工作者以借鉴 .
冻土气候关系模型是目前冻土学领域的研究热点 ,评述了冻土对气候系统的响应模型以及陆面过程模型中的各种冻土参数化方案 .建立在传热学基础上的物理模型具有动态性、普适性的优点 ,适合于冻土工程计算 ,当把它们推广到面上时 ,需要对其进行简化 .经验模型大都只使用有限的变量 ,与地理信息系统结合紧密 ,因此模型具有空间性 ,较为适合于冻土制图 .陆面过程模型中的冻土参数化目前有 3类方法 :1)限定或修正水热参数 ;2 )比较单位土层中耗热或放热量与可耗热或可放热量而计算产冰率 ;3)使用土壤基质势定义土壤冻结后的未冻水含量 .现有的陆面过程模型中的冻土参数化方案需要进一步的改进