冰川冻土

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李英年, 关定国, 赵亮, 古松, 赵新全

冰川冻土. 2005, 27(3): 311-319. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0048

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海北高寒矮嵩草草甸区植被下的草毡寒冻雏形土属季节性冻土,因温度低,冻土在年内的每个月均可发生.一般在11月中旬可形成稳定的季节冻结层,至翌年3～4月冻土层厚度最大可达230cm.从3月下旬到4月中旬开始,土壤开始消融,至6月下旬到7月上旬冻土全部消失.分析发现,季节冻土在高寒草甸植被生产力形成过程中有着积极的影响作用,主要表现在:1)季节冻土的存在和维持将给高寒植物生长提供良好的土壤水分,对植物初期营养生长发育有利,可弥补春夏之交时降水不足所引起的干旱胁迫影响;2)季节冻土的长时间维持,有利于植物残体和土壤有机质留存于土壤,并随土壤冻结和融化过程发生迁移,可提高土壤肥力;3)较高的土壤水分有利于土壤胡敏酸的形成,可保证植物生长所需的其它有机元素的供给;4)冻土层所形成较高的土壤水分使土体热容量加大,从而调节因气候异常波动引起的土壤温度变化;5)季节冻土的变化对植物地上年生产量形成有一定的影响作用,表现出从10月或11月开始,土壤冻结速率快,对提高植物地上年生产量有利.这也证实,在未来气候变暖的趋势下,土壤有机质将加快分解速度,土壤水分因受温度升高、冻结期缩短,其贮存能力降低;受温度升高的影响,地表蒸发能力加大,若降水仍保持目前的水平,土壤水分将明显减少,将导致高寒草甸植被生产力有下降的可能.

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青海高原冻土退化的若干事实揭示

李林, 朱西德, 汪青春, 王振宇

冰川冻土. 2005, 27(3): 320-328. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0049

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利用地理信息系统技术和数理统计学方法,分析了青海高原冻土分布的时空演变规律,揭示了其退化的若干事实.研究表明:季节冻土和多年冻土在青海高原分布十分广泛;季节冻土具有显著的年内变化特征,冻土的融化过程通常较冻结过程复杂的多,且与地形因子和土壤特性等具有密切的关系.近几十年来,冻土表现为地温显著升高、冻结持续日数缩短、最大冻土深度减小和多年冻土面积萎缩、季节冻土面积增大以及冻土下界上升等总体退化的趋势.

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表碛下冰面消融的模拟与估算

韩海东, 丁永建, 刘时银

冰川冻土. 2005, 27(3): 329-336. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0050

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根据热传导理论和能量平衡原理建立了一个简单的数学模型,对表碛下冰面的融化热进行了估算.模型将表碛分为三层:第一层冰碛以剧烈的温度变化和夜间负温梯度的存在为特征;第二层为中间过渡层,温差和温度变化都较小;第三层为靠近下伏冰体的薄层冰碛,以温度低和变化稳定为特征.模型仅以地表温度时间序列、表碛厚度和导热系数、土壤热容量等参数为计算输入,即可对表碛不同层位的土壤温度及其下部冰体融化所需热量进行模拟估算.在科其喀尔冰川表碛区选取了3个具有不同表碛厚度的试验点(Spot1,0.8m;Spot2,1.5m;Spot3,2.1m)进行了模型测试.模型试验表明,模型对于不同厚度表碛下冰面融化热的模拟是较好的,然而对于不同层位地温序列的模拟仍有一定的偏差,造成这些偏差的原因主要是来自于模型假设和土壤温度垂向上的时间相位差.模拟结果同时也显示了不同表碛厚度下冰面消融的差异,冰面消融热平均分别为:Spot1:26.87W·m^-2,Spot2:9.81W·m^-2,Spot3:6.92W·m^-2.

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天山南坡科其卡尔巴契冰川度日因子变化特征研究

张勇, 刘时银, 上官冬辉, 谢昌卫, 韩海东, 王建

冰川冻土. 2005, 27(3): 337-343. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0051

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度日模型是估算冰川消融的一种简单而有效的方法.根据科其卡尔巴契冰川2003年的观测资料,分析了该冰川度日因子的空间变化规律及其影响因素.研究表明:各高度上的度日因子,介于2.0～9.7mm·℃^-1·d^-1之间变化,平均值为5.7mm·℃^-1·d^-1,与青藏高原各冰川及其它地区冰川相比较小;随着海拔的增高,度日因子随之递增;随平均气温的升高而随之递减.由于冰面状况复杂,度日因子变化幅度较大,裸冰区的度日因子明显大于表碛覆盖区.人为测量误差、反照率、地形等对度日因子的影响也不容忽视.

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利用ASTER影像对慕士塔格-公格尔山冰川解译与目录编制

上官冬辉, 刘时银, 丁永建, 丁良福, 沈永平, 张世强, 鲁安新, 李刚, 蔡迪花, 张勇

冰川冻土. 2005, 27(3): 344-351. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0052

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以帕米尔东缘的慕士塔格公格尔山为试验区,利用2001年ASTER遥感数据,综合空间锐化增强处理、比值图像取阀值和目视判读等提取冰川边界;利用ASTER的同轨立体像对提取DEM,区分表碛覆盖的冰川范围;自动、半自动和人工量算冰川的有关参数,进行冰川解译和新的冰川目录编制.与中国冰川编目数据对比分析,1962/1966-2001年间研究区冰川面积退缩了67.89km²,占总面积的(6.2±1.0)%.结果表明,运用高分辨率的ASTER遥感资料可快速、直观地实现基于GIS的冰川编目,方便地观测冰川的动态变化,从而节约冰川编目和观测冰川变化的时间和经费,在实践上具有很大的优势.

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青土湖地区9500a BP以来的环境变化研究

赵强, 王乃昂, 李秀梅, 程弘毅, 李育, 李钢

冰川冻土. 2005, 27(3): 352-359. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0053

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通过对青土湖地区ZY剖面的代用指标分析,研究了该区9500aBP以来的气候环境变化.在9500～6700aBP期间,剖面为风成砂沉积,平均粒径、磁化率、碳酸盐含量和C/N代用指标值均出现了的最低值,代表了湖泊干涸状态下强烈的风力搬运堆积,反映为一种暖干的古气候环境;6700～5800aBP期间,为碳酸盐粉砂质粘土沉积,代用指标的值均为高值,指示高水位、暖湿的古气候环境;5800～2700aBP为碳酸盐粉砂沉积,代用指标的值均表现为中等,代表了低水位状态下的碳酸盐沉积,反映夏季风减弱,区域降水量减少;2700～1100aBP期间为沼泽沉积,此时湖泊水量变化是以人为因素为主还是自然因素为主,需要进一步研究.

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大气甲烷的冰芯记录

徐柏青, 姚檀栋, 刘先勤, 郭学军

冰川冻土. 2005, 27(3): 360-367. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0054

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冰芯包裹气体的提取分析提供了历史时期大气CH₄含量变化最直接的信息.“三极(南极、格陵兰及青藏高原)”冰芯的大气甲烷记录的恢复,刻画了自然变化时期大气CH₄含量的详细变化情景及不同纬度间的变化差异,并以此可进一步分析大气CH₄含量变化与气候变化的关系以及陆地CH₄排放随时间的变化特征.冰芯研究揭示,工业革命以来大气CH₄含量的急剧增长及其现阶段的大气含量是过去几十万年来任何气候变化时期从未发生过的.

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北冰洋浮冰区近冰层湍流通量计算方法比较

李剑东, 卞林根, 高志球, 陆龙骅, 逯昌贵

冰川冻土. 2005, 27(3): 368-375. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0055

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利用2003年中国第二次北极科学考察获得的北冰洋浮冰区近冰层气象要素梯度观测资料,应用空气动力学的廓线法和总体输送法以及不同的普适函数,计算分析了2003年8月23日至9月4日浮冰区近冰层的摩擦速度、感热通量和潜热通量.结果表明:Holtslag普适函数的计算结果明显优于其它普适函数,总体输送法计算的不同层次湍流通量比廓线法更能够满足近冰层的常值通量层的假设,其结果可望为进一步优化北冰洋浮冰区边界层参数化方案和提高计算精度提供重要依据.

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新疆43a来夏季0℃层高度变化和突变分析

张广兴, 杨莲梅, 杨青

冰川冻土. 2005, 27(3): 376-380. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0056

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采用1960-2002年新疆11个探空站逐日观测资料,按气候特点和径流情况把新疆划分为阿尔泰山西坡,天山北坡,天山南坡,昆仑山北坡,北疆西部5个区域,分析了43a来新疆夏季0℃层平均高度变化趋势和空间分布差异.结果表明:新疆夏季0℃层平均高度43a来总体呈上升趋势,20世纪60年代经历了一个明显下降的阶段,70年代变化相对平缓,80年代初开始上升,90年代初以后上升明显,表现为突升,但均未发生显著气候突变.新疆除了昆仑山北坡0℃层下降外,其余均为明显升高;升幅从南向北、从西向东增加.尽管各地变化不尽相同,但80年代初至今的上升趋势和90年代初期开始的涌升现象较为一致.0℃层高度的上升意味着高空中低层大气气温在升高,说明新疆近年来不仅近地面气温在升高,高空同样气温在变暖.

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中天山及其北麓的降水变化及其原因分析

李霞, 任宜勇, 汤浩, 陈洪武

冰川冻土. 2005, 27(3): 381-388. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0057

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利用中天山地带85.0°～90.0°E,42.5°～45.0°N范围内17个气象站1961-2000年的降水、气温观测数据及美国NCEP/NCAR1950-2000年再分析月平均资料进行计算和分析,结果表明:这一区域近年来降水呈现上升趋势,且冬、夏季相对显著,山区降水增幅大于山前平原地带.年代际变化表现为60-70年代降水量减少,80-90年代逐步增加.大气可降水量多年也表现为增加趋势.近50a来该地区上空的水汽输送状况显示,年平均大气水汽输入为9217.8×10⁸m³,输出水汽8625.7×10⁸m³,净收支为592.0×10⁸m³,且水汽收支主要取决于夏半年的水汽输入量,境外全年输入的水汽只有6.4%转化为降水.从50-90年代水汽净收支总体上呈减少趋势,只在90年代有略微增长.结合该地区的河流径流增加、冰川物质平衡一直处于亏损状态,说明中天山北麓近年来降水量增加的主要原因是由于该地区内部的水循环量增加和水循环速率提高.

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新疆大～暴雪气候特征及其水汽分析

杨莲梅, 杨涛, 贾丽红, 常涛

冰川冻土. 2005, 27(3): 389-396. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0058

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应用新疆北部和天山山区50个气象站1961-2002年11月1日至翌年4月15日经过整编的逐日降水量资料,通过统计和诊断分析,揭示了新疆牧区大～暴雪过程的时、空分布特征和年际变化,初步分析了2000-2001年冬季特大雪灾的成因,并选取典型个例分析了新疆暴雪的水汽来源和特征.结果表明:1)有4个大～暴雪过程高频区,即阿勒泰地区、塔城盆地、伊犁河谷、乌苏到木垒的天山北坡一带及天山中部的中山带;前3个区域大～暴雪过程前冬达50%以上,其次为春季和隆冬;天山北坡前冬和春季相当,约为43%左右;2)阿勒泰地区、伊犁河谷和天山北坡大～暴雪过程呈显著的线性增多趋势,增长率分别为0.3次·(10a)^-1、0.7次·(10a)^-1和0.5次·(10a)^-1;3)大～暴雪过程异常偏少和偏少年在20世纪80年代以前,异常偏多和偏多年在20世纪80年代以后,主要在90年代以后;4)由于环流持续3个月的异常,冷空气活动频繁,多次降雪过程导致2000-2001年冬季特大雪灾.冬季降雪水汽由大气环流决定,北方冷空气、中纬西风和较低纬度的西南风带来的水汽均可以影响新疆,700hPa与850hPa的水汽输送相当,500hPa的西方和南方水汽输送也不可忽视.

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气候变化对巴音布鲁克高寒湿地地表水的影响

杨青, 崔彩霞

冰川冻土. 2005, 27(3): 397-403. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0059

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通过对巴音布鲁克高寒湿地各特征气候要素的变化分析,研究了近50a来巴音布鲁克高寒湿地地表水环境和气候变化的变化趋势和年际分布特征.结果表明:巴音布鲁克湿地不论冬季还是年平均气温都没有明显的升高趋势,极端最高、最低气温也没有明显变化,但夏季增温幅度高于新疆平均水平;夏季降水量占了全年降水量的68.4%,是巴音布鲁克湿地水体的主要来源.20世纪80年代中期是降水量最少的时期,此后开始逐步增加;开都河的径流量自1987年后呈现逐步增加趋势,并与巴音布鲁克年降水量和年均气温存在良好的响应关系.气候变化对湿地水环境的影响直接关系到湿地的生态系统.

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用树木年轮重建天山北坡中西部7～8月379a的降水量

喻树龙, 袁玉江, 金海龙, 崔宇, 刘斌, 林春亮

冰川冻土. 2005, 27(3): 404-410. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0060

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天山北坡中西部的两个树轮年表与该区域7～8月的降水显著相关.考虑到降水对次年和再次年树木年轮生长的影响,较好地重建了该区域7～8月379a的降水序列,经多方面验证,表明其具有较好的可信性.在379a中,以6.6、6.5、5.4a的周期最为显著,有1734年、1759年、1819年、1872年、1963年5个突变年份,且经历了6个偏湿期及6个偏干期,与伊犁地区重建降水有很好的一致性.

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天山北坡玛纳斯河355a来年径流量的重建与分析

袁玉江, 喻树龙, 穆桂金, 陈发虎, 龚原, 刘斌, 朱云川, 郭建国

冰川冻土. 2005, 27(3): 411-417. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0061

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玛纳斯河树轮年表序列与该河肯斯瓦特水文站年径流总量相关显著,使用5个树轮年表序列较好地重建出天山北坡玛纳斯河肯斯瓦特水文站355a来的年径流总量,解释方差达61%.355a重建流量变化表明:1)玛纳斯河年径流总量355a来大致经历了11个偏枯水期和10个偏丰水期,最长的偏丰水期为1670-1699年,持续了30a,最长的偏枯水期为1949-1994年,持续了46a;2)最显著的两个百年流量变枯趋势为1872-1995年和1671-1775年,径流量减少率分别为0.19×10⁸m³·(10a)^-1和0.26×10⁸m³·(10a)^-1;3)在1711-1712年、1872年重建流量发生过两次突变,前者年径流量由多到少突变,后者相反;4)重建流量最丰水的年代为17世纪80-90年代,比现今偏多17.9%～18.1%,最枯水的年代为19世纪60年代,比现今偏少16.7%;5)重建流量存在着58～59、9.6、27.2、16.9、4.8、4.3、2.9～3.0a的变化周期.

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高等教育的生态效率——大学校园生态足迹

顾晓薇, 李广军, 王青, 刘建兴, 丁一, 刘敬智

冰川冻土. 2005, 27(3): 418-425. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0062

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介绍了生态足迹成分法的基本原理和计算模型,以东北大学和沈阳大学为例将该方法应用于高等教育的生态效率研究.结果表明:东北大学2003年的生态足迹为24787hm²,即需要24787hm²的生态生产性土地支持该校的各类消费并吸纳所产生的废弃物,其生态效率(即单位生态生产性土地占用可支持的学生数)为0.94人·hm^-2;沈阳大学2003年的生态足迹为17218hm²,生态效率为0.8人·hm^-2.在两所学校的生态足迹中,能源消费的足迹最大,分别占总足迹的68%和54%;食物消费和固态垃圾次之.对东北大学、沈阳大学和澳大利亚Redlands University的比较分析发现,学校所在地的经济发展水平、学生的经济状况以及学校的专业领域构成和研究强度,对大学校园生态足迹、足迹构成和生态效率有重要影响.这一研究定量揭示了高等教育的生态效率及其影响要素,为创建“生态”校园提供了科学的依据,也为评价“生态”校园提供了科学、实用的指标和方法.

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红三角地区农产品虚拟水的计算分析

罗贞礼, 黄璜

冰川冻土. 2005, 27(3): 426-431. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0063

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农业是世界上最大的水资源利用部门,各种农产品中“寄存”了大量的水资源,蕴涵在产品生产和各种服务中的水资源就是产品或服务中的虚拟水.以红三角地区为例,分析了郴州市、韶关市、赣州市主要农产品的演变特征,计算了主要农产品的虚拟水含量及消费情况,在此基础上探讨了红三角地区农产品的战略性调整和水资源有效配置的政策意义.计算表明,不同区域生产同类型农产品所耗费的水资源不同,加上消费数量的差异,使居民人均农产品虚拟水消费也存在明显差异.红三角地区水资源富足的地区可通过农产品贸易方式更好地发挥区域水资源优势,主动开发和生产高效益的水资源密集型农产品;对局地水资源缺乏的山区,需要通过农产品生产的战略性调整,通过购入水资源密集型农产品,大力发展高效益的特色农业,实现生态-经济-水的良性循环.

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近50a以来青海省水资源变化趋势分析

周陈超, 贾绍凤, 燕华云, 杨贵林

冰川冻土. 2005, 27(3): 432-437. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0064

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选取三江源区主要代表站1956-2000年的年径流量与年降雨量资料,分析青海省三江源区水资源变化趋势.结果表明:青海省三江源区近45a来水资源变化趋势不明显.为了从更广的区域说明问题,对内陆河区青海湖、柴达木盆地的主要代表站1956-2000年的年径流量与年降雨量资料进行了分析,发现除了香日德河年径流量呈现比较明显的增加趋势之外,其它各站的年径流变化趋势均不明显,与三江源区具有相似的变化特征.

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湖泊沉积中的¹⁰Be含量变化——有助于识别第四纪古冰川的有无

张信宝

冰川冻土. 2005, 27(3): 438-443. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0065

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20世纪50-70年代核试验产生的¹³⁷Cs尘埃,在现代冰川和非冰川湖泊沉积剖面中的深度分布存在明显差异.同理,大气宇宙射线成因的长半衰期¹⁰Be尘埃,在第四纪冰川和非冰川湖泊沉积剖面中的深度分布也应存在差异.第四纪冰川湖泊,冰期时流域内冰雪和¹⁰Be的累积量大于消融量,间冰期时冰雪和¹⁰Be的消融量大于累积量.因此,冰川湖泊冰期的¹⁰Be入湖通量小于间冰期.湖泊沉积剖面¹⁰Be浓度的波动,很可能表征流域内冰雪消融与累积的变化.非冰川湖泊,不存在冰川的累积与消融对¹⁰Be入湖通量的影响.开展第四纪冰川与非冰川湖泊沉积¹⁰Be含量变化的对比研究,有可能为破译中国东部中低山区古冰川和青藏高原大冰盖的世纪之争提供新的证据.

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亟待开展黄河下游河道远景学研究

孙超

冰川冻土. 2005, 27(3): 444-448. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0066

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黄河下游河段河床淤积严重,目前面临的主要问题是: 1)20世纪90年代以来,由于水沙矛盾加剧,河道萎缩,主槽过洪能力锐减,平滩流量在一些河段已由80年代的5000m³·s^-1降至目前的3000m³·s^-1;2)由于水沙变化,20世纪70年代开始在局部河段出现的“二级悬河”,现已逐渐在上游的河南段和下游的山东段发展到210km多.研究表明,黄河下游的淤积是自然地质过程,应亟待开展黄河下游河道远景学研究.

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国道213线合作-郎木寺段改建工程路基处理技术

辛平

冰川冻土. 2005, 27(3): 449-453. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0067

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在分析国道213线合作-郎木寺段原有公路病害类型及机理基础上,总结和研究了改建工程中该路段不良路基的处理技术.季节性冻结、腐殖土、黑土及沼泽湿地是合作-郎木寺路段改造工程中遇到的主要工程问题,根据不同路段具体的工程地点特征,采用了砂砾换填、抛石挤淤、铺设土工布等相应工程措施.近2a的实践证明,这些措施不仅对于防治道路冻胀、翻浆和路基沉降病害是有效的,而且对类似地区道路工程建设具有重要借鉴意义.

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多年冻土区输油管道工程中的(差异性)融沉和冻胀问题

金会军, 喻文兵, 陈友昌, 高晓飞, 李馥清, 姚志祥

冰川冻土. 2005, 27(3): 454-464. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0068

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多年冻土区石油和经济开发不断推动输油管道技术的发展,但是多年冻土区输油管道的(差异性)融沉和冻胀问题仍是关键性难题.寒区管道设计和施工必须考虑沿线的地形和环境条件对冻胀和融沉,以及相应的管道工程基础和结构整体性的影响.阿拉斯加输油管道工程取得成功的原因在于充足的科研投入、讨论和决策时间,以及最终采用的一系列创新设计来保护多年冻土和抑制融沉.这些研究围绕的关键问题是温热油管在多年冻土中的水热效应和差异性融沉和冻胀所导致的管道变形破坏,这些研究对可能出现问题的及早发现、充分理解和正确预测以及最终合理的设计、施工和维护至关重要.罗曼井和格拉线环境温度输油管道在20a左右的运营中,冻胀和融沉都比较显著.准确预测管道和围岩土的冻胀和融沉需要详细的观测研究和模拟试验相结合.在预测的基础上,针对具体问题抑制融沉和冻胀.成功设计、施工和运行寒区输油管道需要科学家、工程师、业界人士和管理部门密切合作.

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MTS-810振动三轴材料试验机的升级改造

常小晓, 马巍, 赖远明, 沈颖

冰川冻土. 2005, 27(3): 465-468. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2005.0069

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对20世纪80年代生产的模拟控制MTS-810(25t)振动三轴材料试验机进行了升级改造,舍去其原有的模拟控制系统,配备了全套数字控制系统,实现了多通道控制,大幅度提高了试验机的试验能力、精度和自动化程度,延长了试验机的服役寿命.

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2005年, 第27卷, 第3期　刊出日期：2005-06-25

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