2005年, 第27卷, 第2期　刊出日期：2005-04-25

  

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寒区工程与技术
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  青藏铁路多年冻土工程的研究与实践

  孙永福

  冰川冻土. 2005, 27(2): 153-162. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0025

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  青藏铁路建设需穿越高原多年冻土区, 在探明沿线多年冻土分布特征的基础上, 合理确定了青藏铁路线路的走向方案.在多年的冻土研究和工程实践的指导下, 有针对性地开展了 5 个不同类型冻土工程试验研究, 取得重要科研成果, 指导设计和施工.全面总结4 a来青藏铁路多年冻土工程的研究与实践, 提出了“主动降温, 冷却地基, 保护冻土”的设计思想, 制定了路基、桥涵、隧道成套工程技术措施和先进施工工艺, 对确保多年冻土工程质量发挥了重要作用.
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  边界条件对碎石层降温效果及机理的影响

  赖远明, 张明义, 喻文兵, 高志华

  冰川冻土. 2005, 27(2): 163-168. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0026

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  对平均粒径为22.1 cm, 厚度1.3 m, 边界为开放和封闭的碎石层进行了一系列的实验. 从环境温度为最高和最低时刻封闭碎石层内的温度和速度分布可知: 当碎石层上表面温度低于下表面时,碎石层自下向上的散热由空气对流和碎石间的热传导来完成; 当上表面温度高于下表面时, 自上向下传递的热量由碎石接触面间的热传导完成, 此时, 由于其内部的空气几乎静止, 能阻隔热量的传入, 因此封闭边界的碎石层具有热半导体特性. 而开放边界的碎石层, 当平均温度为 0.5℃的空气从上表面吹过时, 碎石体内的热量传递主要是靠强迫对流来完成, 热半导体效果不明显, 不利于使其下面的冻土降温.
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  青藏高原冻土区路面类型对路基温度场影响的非线性分析

  汪海年, 窦明健, 吴敏慧

  冰川冻土. 2005, 27(2): 169-175. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0027

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  采用焓模型, 建立含相变的冻土路基温度场, 综合考虑气温、太阳辐射、风速风向、坡面蒸发等气象因素, 将诸多气象因素归结为第二、三类边界条件的叠加组合, 对不同气温地区的沥青路面及水泥路面路基温度场进行了有限元计算. 结果表明: 路面类型对冻土路基温度场有着重要影响, 水泥路面的采用可有效地降低路面温度, 延缓冻土上限下降速率, 从而可以有效保护基底多年冻土; 从对基底冻土上限影响的角度来看, 路面类型、外部气温与路基高度三者间存在一定的动态等效关系.
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  青藏铁路多年冻土区桩基础施工中的混凝土温度控制问题

  马辉, 廖小平, 赖远明

  冰川冻土. 2005, 27(2): 176-181. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0028

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  简要介绍了青藏铁路沿线多年冻土的工程特性和分布情况及其与桩基础工程间的相互影响,论述了在青藏铁路高原多年冻土区施工环境下, 被广泛应用的钻孔灌注桩在施工过程中的混凝土温度控制问题. 讨论了影响桩基回冻时间的各种因素以及混凝土入模温度控制在其中所占的地位, 提出了对青藏铁路相关施工规范中桩基混凝土部份温度指标进行适当调整的建议.
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  青藏高原北麓河地区原状多年冻土导热系数的试验研究

  温智, 盛煜, 马巍, 邓友生, 吴基春

  冰川冻土. 2005, 27(2): 182-187. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0029

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  取自青藏高原北麓河试验段的原状冻土, 利用 QL-30 热物性分析仪测定原状冻土的导热系数. 结果表明: 原状冻土和重塑土的导热系数变化规律存在着较大差别. 对于浅部冻土层, 气体体积含量和含冰量是影响原状冻土导热系数的控制因素; 而对于地下冰层, 冰是控制其导热系数的最重要因素, 气体体积含量的大小也对其导热系数有影响. 对于深部强 全风化泥岩, 气体体积含量控制着它的导热系数的大小.
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  冻土中单桩抗压承载力模型试验研究

  汪仁和, 王伟, 陈永锋

  冰川冻土. 2005, 27(2): 188-193. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0030

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  以新疆地区某高压输电线建设项目为背景, 在室内进行了人工冻结条件下桩的静载荷模型试验. 试验研究在不同冻结温度下冻土中单桩竖向荷载下的承载力特性及其力学现状, 分析了包括桩的轴力、桩土冻结强度及其分布规律, 以及桩端阻力特性和桩头竖向位移与荷载的关系曲线等. 研究获得了桩的冻结力、单桩竖向承载力与温度的关系等, 可为未来西部冻土地区桩基的设计与施工提供参考依据.
冰冻圈与全球变化
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  西藏阿伊拉日居山南麓第四纪冰川沉积物及其ESR年龄测定

  朱大岗, 孟宪刚, 邵兆刚, 杨朝斌, 韩建恩, 余佳, 杜建军, 孟庆伟

  冰川冻土. 2005, 27(2): 194-198. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0031

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  在西藏札达盆地北缘阿伊拉日居山南北两麓及切割山脉的各沟谷中, 分布着 4 套第四纪冰川与冰水沉积物, 其冰川沉积物的电子自旋共振(ESR)测年结果分别为 1 161~730 ka BP、319~336 kaBP、211 ka BP和105~15 ka BP. 测年结果表明, 在札达盆地北缘阿伊拉日居山南麓所发生的 4 次冰川作用, 其形成时期分别为早更新世晚期、中更新世中晚期、中更新世晚期和末次冰期.
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  祁连山七一冰川物质平衡的最新观测结果

  蒲健辰, 姚檀栋, 段克勤, 坂井亚规子, 藤田耕史, 松田好弘

  冰川冻土. 2005, 27(2): 199-204. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0032

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  祁连山七一冰川观测结果表明, 2001/2002年度和 2002/2003 年度冰川物质平衡分别为-810mm和-316 mm水当量, 冰面出现显著的减薄状态. 和过去的观测结果相比较, 20 世纪 70 年代为较大的正平衡, 年平均为360 mm水当量; 80年代年平均为4 mm水当量, 基本接近零平衡状态. 到近两年亏损强烈, 为所有观测资料中负平衡值最大的年份, 零平衡线也达到最高位置. 物质平衡出现较大的负值和零平衡线位置升高的状况, 强烈反映了祁连山冰川对气候变暖过程的响应. 如果气候变暖趋势继续, 冰川物质平衡负值将增大、冰面减薄和雪线的升高, 冰川将继续呈现萎缩状态.
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  中国第二次北极科学考察沿线气溶胶成分分析

  徐建中, 孙俊英, 任贾文, 秦大河

  冰川冻土. 2005, 27(2): 205-212. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0033

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  对2003年7月15~9月28日间中国第二次北极科学考察沿线所采集的气溶胶样品进行分析,获得了Na⁺、NH₄⁺ 、Ca²⁺、Cl^-、MSA、SO₄^2- 等11种离子的浓度数据(文中使用当量浓度).根据相关分析, 可将11种离子分为3类: 海盐源离子, 包括Na⁺、Mg²⁺、K⁺、Ca²⁺、Cl^-、SO₄^2-; 人为源, 包括NH₄⁺ 、NO₃^-; 其它源, 包括 CH₃COO^-、MSA、C₂O₄^2-. 气溶胶以海盐气溶胶为主, Cl^-、Na⁺ 离子分别是阴阳离子中含量最大的离子, (Na⁺ +Cl^-)对气溶胶载量(所测定的阴阳离子的总和)的贡献平均为60.2%, 占气溶胶总量的一半以上. NH₄⁺ /SO₄^2- 的比值的平均为0.45, 根据当地的大气环境和气溶胶的离子平衡, 认为气溶胶样品中NH₄⁺ 和 SO₄^2- 主要是以 NH4HSO4的形式结合. 根据考察沿线 NO₃^- 浓度的变化, 把考察沿线大致分为3个区: 日本海区, 中值为15.2 neq·m^-3; 鄂霍次克海及白令海区, 中值为1.8 neq·m^-3; 北冰洋区, 其浓度较低, 中值为0.4 neq·m^-3. 考察沿线白令海是MSA的高产区.
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  慕士塔格夏季近地表大气CO₂浓度变化特征

  郑伟, 姚檀栋, 徐柏青

  冰川冻土. 2005, 27(2): 213-219. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0034

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  利用CIRAS SC型号的CO₂和H₂O分析仪, 对东帕米尔高原慕士塔格地区2003年夏季(6~8月)近地表大气CO₂浓度和水汽进行精确持续观测, 给出了我国内陆高原大气近地表 CO₂ 浓度夏季的变化特征. 观测表明, 该地夏季CO₂浓度呈整体下降趋势, 并因受陆地植被光合作用、呼吸作用和土壤微生物等的影响, 有明显的日周期变化. 在短时间尺度上, 其变化趋势与瓦里关站点观测结果基本一致, 与Mauna Loa站点观测结果差别明显. 通过考察当地 CO₂浓度与大气水汽的关系, 发现两者具有很显著的反相关性. 上述现象揭示, 慕士塔格近地表大气CO₂含量的变化不仅受植物光合作用的影响,同时大气中水汽的含量在控制CO₂含量方面起着重要作用.
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  波堆藏布谷地冰碛丘陵形成机制及其环境意义

  杨威, 周尚哲, 王杰, 王孝理, 孙爱芝, 许刘兵, 韩海涛

  冰川冻土. 2005, 27(2): 220-225. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0035

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  波堆藏布谷地中分布着大面积的冰碛丘陵, 通过考察发现其个体大小、外形、分布规模及内部砾石组成等方面都与高纬大冰盖外围形成的冰碛丘陵有很大的区别. 以冰川沉积学理论为基础, 从沉积动力学的角度讨论中低纬度波堆藏布谷地中冰碛丘陵的形成机制. 结果表明: 气候变化造成冰川的大面积死冰加之宽阔的河谷、海洋性冰川的特性促使波堆藏布谷中形成如此大面积的冰碛丘陵; 同时,大规模的冰碛丘陵表明气候转暖(抑或变干)的过程是突变的.
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  基于ETM⁺影像的西藏南迦巴瓦峰地区海洋性冰川信息提取

  张明华

  冰川冻土. 2005, 27(2): 226-232. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0036

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  西藏墨脱高等级公路方案线穿越冰川作用强烈的南迦巴瓦峰地区, 为查明该区冰川活动对公路工程的影响, 以ETM⁺为信息源, 以图像统计量为基础, 运用遥感数字图像处理技术, 对该区冰川进行了图像光谱信息提取与分析.冰川在 TM5、7 波段光谱值范围窄, 且冰碛与冰雪有明显的光谱差异, 是冰川信息提取的有利波段. 包含TM5、7的多波段图像K—L变换的最后主组分是TM5、7的差值图像, 主要反映的是图像中的冰川信息.这种基于图像变换、信息分离提取冰川信息的方法, 在西藏墨脱高等级公路工程勘察中取得了较好的应用效果.
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  粒度和元素证据指示的居延海1.5kaBP来环境演化

  靳鹤龄, 肖洪浪, 张洪, 孙忠

  冰川冻土. 2005, 27(2): 233-240. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0037

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  居延海是黑河的终端湖, 在最近3 000 a来已由原来面积 800 km2逐渐萎缩而最终干涸, 同时其周边环境也发生了巨大的变化.东居延海(索果诺尔)湖相沉积的粒度和元素资料研究结果表明: 明清以前湖泊的变化主要受气候变化的影响, 温暖时期, 气候偏湿, 入湖水量增多, 湖泊面积扩大, 流域化学风化作用增强; 寒冷时期, 气候偏干, 入湖水量减小, 湖泊萎缩, 流域化学风化作用减弱.明清之后特别是近40 a来, 由于黑河上中游地区大规模的土地开发及水资源利用, 入湖水量不断减小, 甚至河流断流, 最终导致了目前居延海的干涸.
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  滇西名山点苍山地区地貌结构与特征研究

  万晔, 韩添丁, 段昌群, 杨惠安

  冰川冻土. 2005, 27(2): 241-248. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0038

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  通过野外细部考察地貌发育、地貌组合和室内实验相结合的方法, 对苍山 洱海地区层状地貌结构和特征进行了分析, 对苍山及其外围山地的寒冷地貌过程和第四纪冰川作用进行了研究. 结果表明: 点苍山发育两次冰川作用, 即大理冰期早期和晚期, 是中国大陆发育古冰川的最南界. 探讨了苍山山顶古夷平面、三级广布的侵蚀面、三级混杂堆积扇群及滨湖地区的地貌结构与特征. 位于苍山北部,比苍山主峰低800 m的罗坪山发育了倒数第二次冰期(即丽江冰期), 其以复合型山岳冰川的出现为表征. 最后对海东山地和花甸坝地堑谷的地貌特征做了研究.
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  雪冰中碳质气溶胶含量的测试方法

  刘先勤, 王宁练, 徐柏青

  冰川冻土. 2005, 27(2): 249-253. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0039

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  碳质气溶胶是大气气溶胶的一种, 主要由有机碳(OC)和碳黑(BC)或元素碳(EC)组成. 大气中的碳黑因其独特的光学性质和比表面积, 在大气辐射、气候学、云物理学、环境学以及毒物学等研究领域中具有重要的意义. 碳黑的化学性质十分稳定, 可作为一种示踪剂. 雪冰中碳黑记录的研究可以追溯历史时期生物量燃烧的信息, 以及为人类活动污染物的排放研究提供线索. 但是, 目前还没有找到一种十分有效的、统一的方法来测试不同介质中碳质气溶胶的含量. 根据雪冰介质的特点, 设计了一整套碳质气溶胶分析流程及相关的装置. 将雪冰样品融化并通过事先加热处理过的石英膜过滤, 利用供氧两步加热的方法使沉淀在石英膜上的碳质气溶胶中的有机碳和碳黑分离, 两步加热的温度分别为340℃和650℃. 采用分子筛富集CO₂, 用FID检测器检测 CO₂ 含量, 然后换算成有机碳和碳黑的含量. 上述方法测试有机碳和碳黑的空白值分别为6.05μgC和7.12μgC, 相对于国外的空白本底值较高, 主要是由于氧气流中CO₂的含量较高所致.
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  “Dark Ages”冷事件研究进展

  赵引娟, 钟巍, 薛积彬, 彭晓莹

  冰川冻土. 2005, 27(2): 254-261. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0040

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  以历史文献资料、树木年轮、冰芯等记录为依据, 论证了“Dark Ages”(400~600 AD)时期发生过一次以冷干为特征的气候突变. 此次气候突变在中国及世界其它地区均有所反映, 可以推断此次气候突变在北半球比较明显甚至具有全球性, 它对人类社会的发展造成了灾难性的影响. 到目前为止关于“Dark Ages”时期气候突变的原因有许多争议, 有待于进一步的研究证实. 气候总是在冷暖波动中前进的, 结合紧随其后的中世纪暖期(MWP), 由“Dark Ages”向“MWP”的过渡可以为认识由小冰期(LIA)向20世纪全球变暖的转变提供借鉴.
水文与气候变化
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  慕士塔格卡尔塔马克冰川水文观测与特征分析

  何晓波, 丁永建, 刘时银, 保翰璋

  冰川冻土. 2005, 27(2): 262-268. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0041

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  基于2003年卡尔塔马克冰川强烈消融期连续的气象与水文观测, 对卡尔塔马克冰川消融的影响因素和融水径流特征进行了分析. 结果表明: 消融期的冰川融水流量与气温之间存在着良好的相关关系, 降水过程会导致气温降低抑制冰川消融. 卡尔塔马克冰川纯冰川融水径流模数为62.4 L·s^-1·km^-2, 冰川区融水径流深为 463.5 mm. 根据现场降水损失试验, 总损失达 26%, 校正后大本营处2003年降水量为134 mm.
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  托木尔峰南麓径流变化的气候因素分析

  谢昌卫, 丁永建, 刘时银, 沈永平, 韩海东, 王建

  冰川冻土. 2005, 27(2): 269-275. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0042

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  以冰雪融水补给为主的托木尔峰南麓河流, 温度的上升和降水的增大均对径流的增加有积极的作用. 互功率谱分析表明: 本区冰雪融水补给为主的径流周期波动主要受温度周期波动的影响, 温度对径流量变化的影响显著大于降水对径流的影响, 对径流主要的周期变化起控制作用, 径流量的不同尺度周期波动变化对温度的响应存在滞后性. 降水是径流周期变化的次要控制因子, 对径流的影响具两面性和不确定性.
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  天山乌鲁木齐河源冰雪径流的极值分析

  韩添丁, 丁永建, 焦克勤, 叶柏生

  冰川冻土. 2005, 27(2): 276-281. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0043

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  利用乌鲁木齐河源区近20多年的水文气象实测资料, 研究了河源区冰川、季节积雪和夏季降水等形成径流极值(极大值和极小值)的时空变化特征, 并对其产生过程及其与气温、降水等气象要素的关系进行初步分析. 结果表明: 春季(5月)1号冰川水文点和空冰斗水文点极大值径流呈现出轻微增大的趋势, 总控水文点表现为减小的趋势; 夏季(6~8月)径流极大值变化显示, 空冰斗和总控水文点有增大趋势, 1号冰川水文点总体为轻微的减小趋势. 春季径流极值的主要影响因素是气温; 夏季极大值径流是气温和降水综合作用的结果, 而极小值径流主要源于大降水(雪)后的相对较低气温的影响.
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  绿洲与荒漠背景夏季近地层大气特征的对比分析

  张强, 王胜

  冰川冻土. 2005, 27(2): 282-289. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0044

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  利用观测试验资料, 对比分析了夏季典型晴天敦煌绿洲与周围荒漠戈壁背景近地面层大气特征的差异. 结果表明: 绿洲具有降温、保湿、风屏等效应, 地表温度和近地面层大气温度明显要比周围荒漠的低, 近地面层大气湿度要明显比周围荒漠的大, 近地面层大气风速和摩擦速度要比周围荒漠的小, 近地面层感热通量比周围荒漠小1/5, 近地面层潜热通量比周围荒漠大 10 倍左右. 同时, 绿洲与周围荒漠相比有比较可观的下沟运动, 这会对绿洲的能量和水分输送有贡献. 绿洲的 Bowen比大约是周围荒漠戈壁的1/20, 相差一个量级, 这说明绿洲和周围荒漠的气候特征相差十分明显.
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  近20a来黑河中游张掖盆地地下水动态变化

  杨玲媛, 王根绪

  冰川冻土. 2005, 27(2): 290-296. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0045

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  在研究黑河中游张掖盆地水文地质条件及对区内地下水进行动态分区的基础上, 总结了区内1981-2001年地下水水位、储量的时空变化规律. 结果表明: 1)盆地内部沿冲洪积扇自上而下的 4 个区域内由于赋存条件的差异, 地下水多年动态类型分异显著. 其中, 冲洪积扇中上部 20 世纪 80 年代的10 a内地下水储量累积减少56.47×10⁶m³, 90年代地下水储量累积减少150.83×10⁶m³; 冲洪积扇下部80年代储量减少11.80×10⁶m³, 90年代减少77.50×10⁶m³; 细土平原 20 a 内储量累积减少0.56×10⁶m³; 临高河谷平原近20 a内储量增加了 1.78×10⁶m³; 进入 90 年代后, 各区域变化幅度均有不同程度增加. 2)各区域内地下水年内动态类型复杂, 存在显著的季节差异, 在进入 90 年代后年内动态变化也均有不同程度的增强.
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  额济纳旗浅层地下水环境分析

  苏永红, 冯起, 朱高峰, 吕世华

  冰川冻土. 2005, 27(2): 297-303. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0046

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  通过2003年野外采样和室内分析, 研究了额济纳旗浅层地下水的水环境状况和成因. 该区浅层地下水矿化度普遍比较高, 大多数地区的矿化度在800~3 000 mg-L^-1之间变化; 整个区域矿化度变化幅度比较大(532~12 267.9 mg·L^-1, 水化学类型主要为 HCO₃-SO₄ Na、Cl-SO₄ Na-Ca、HCO₃-Cl Na-Ca和SO₄-Cl Na型. 浅层地下水矿化度的高低与距离补给源的远近密切相关, 在河岸附近的矿化度变化幅度较小; 在远离河道地区, 随离岸距离的增减而升降, 体现了矿化度的高低主要依赖于补给水源. 地下水化学成分的形成主要有溶滤作用、蒸发和浓缩作用及混合作用.
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  地质钻孔信息形化管理系统框架设计与关键技术研究

  冯敏, 郭建文, 盖迎春, 冉有华

  冰川冻土. 2005, 27(2): 304-310. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0047

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  钻孔是重要的地下信息获取手段, 为了有效地存储和管理青藏铁路建设中大量使用的钻孔信息, 讨论了一种适合野外单机工作环境下, 空间信息与复杂非空间信息结合存储和访问的机制, 即“混合数据模型”机制, 并基于该机制实现钻孔数据的存储与管理. 通过 UML方法和“设计模式”的思想,设计并实现了“地质钻孔信息图形化管理系统”的核心架构, 采用 GIS和自动生成柱状图的方法, 解决了传统钻孔数据维护和表现的难点.