2003年, 第25卷, 第6期　刊出日期：2003-12-25

  

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冻土物理与寒区工程
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  冻土路基表面的融化指数与冻结指数

  程国栋, 江灏, 王可丽, 吴青柏

  冰川冻土. 2003, 25(6): 603-607. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0106

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  在冻土层之上筑路,由于会改变地 气界面的热物理特性,进而影响冻土层的热力→动力稳定性,故而修筑一定高度的路基成为保护冻土层所采取的一种常规措施.在修筑路基之后,与路基边坡的朝向有关的热效应是冻土路基工程保护措施必须考虑的问题.在数理分析与数值模拟分析的基础上,给出了可根据气温的年最大和最小月平均值计算路基表面的融化指数与冻结指数以及有关热状况参数的方法,并以青藏铁路北麓河段2002年为例进行了计算分析.实例分析表明,即便是没有修筑道路,北麓河地区的冻土也已经处于临界状态;路基相对的两个坡面,由于朝向不同会造成温度分布的强非均匀性,其中南和偏南方向与北和偏北方向的路基坡面热状况差异最大,有必要对路基相对的两个坡面采用不同的防护措施,一方面改善就地取土修筑路基对其下伏冻土层的直接不良影响,同时也尽可能减小路基表面温度分布的非均匀性,以避免纵向裂缝的发生.
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  冻土融沉系数的评价方法

  何平, 程国栋, 杨成松, 赵淑萍, 朱元林

  冰川冻土. 2003, 25(6): 608-613. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0107

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  融沉系数是估算冻土融化后沉降量的重要参数指标.融沉系数与冻土中的含冰量和干容重有关,含冰量大则冻土融化后的沉降量大,因此融沉系数大.在饱和状态,干容重较大的冻土,融沉系数较小.基于冻土融沉试验结果分析,建议引入界限孔隙率以此界定过大的冰含量完全用于沉降.将融沉分为3个状态来分析:非饱和、饱和以及过饱和(超过界限孔隙率状态).给出的3个状态下的融沉系数计算方法与实验测试结果对比,具有较好的预报结果,从而使得融沉系数更容易评价.
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  青藏铁路管道通风试验路基地温变化及热状况分析

  牛富俊, 俞祁浩, 赖远明

  冰川冻土. 2003, 25(6): 614-620. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0108

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  基于青藏铁路北麓河试验段管道通风路基在2个冻融循环周期内的地温监测资料,分析了路基温度的发展、温度场分布特征及多年冻土的热流量变化.结果表明:通风管埋设于路堤中部的路基温度变化和发展情况与一般路基类似,路基在施工后的2个冻融周期内仍处于整体升温的过程;通风管埋设于路堤下部的路基,虽然前2个冻融循环周期内土体温度与原始状态相比同样有所升高,但开始出现逐渐降低的趋势,同时地温场的分布在横向上的对称性也比较好.在热交换方面,一般填土路基和通风管位于路堤中部的路基在施工后的前2个冻融循环周期内一直处于吸热过程,而通风管位于路堤下部的路基在经历了第1个周期的持续吸热过程后,在第2个冻融循环周期内已经开始放热.
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  昆仑山多年冻土隧道施工温度影响分析

  张学富, 苏新民, 赖远明, 喻文兵, 吴亚平

  冰川冻土. 2003, 25(6): 621-627. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0109

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  青藏铁路昆仑山隧道现场实测气温和地温资料表明,施工期间隧道衬砌现浇混凝土水化热、冬季施工采取的保温措施以及其它人为活动,造成了该隧道围岩的多年冻土融化较多.考虑水分迁移和冰水相变耦合影响,根据瞬态温度场问题的热量平衡控制微分方程和质量迁移方程,应用伽辽金法推导出了有限元计算公式,在ANSYS计算软件的工作平台上开发了计算软件.运用该计算软件对昆仑山隧道施工期间的融化进行了回冻预测分析,结果表明:保温材料对昆仑山隧道的回冻起着阻碍作用.在现场观测寒区隧道围岩的温度和应力时,必须考虑施工期间的融化圈的影响,而观测时间要长一些,否则,测量的温度和应力与隧道稳定后的温度和应力将有较大的差异.
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  铁路碎石道碴层导热系数测试研究

  张建明, 盛煜, 赖远明

  冰川冻土. 2003, 25(6): 628-631. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0110

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  采用稳态比较法,对铁路碎石道碴层的导热系数进行了测试.试验在常温条件下,分别对底部加热及顶部加热两种情况进行了研究.结果表明:当碎石道碴层顶、底面之间的温差较小时,顶部加热及底部加热两种试验条件下测得的导热系数基本相同;而当碎石道碴层顶、底面温差较大时,底部加热条件下的导热系数明显地大于顶部加热条件下的导热系数.在底部加热条件下,碎石道碴层的导热系数随温差的增大而逐渐增大.碎石道碴层具有吸热和放热条件下传热的不对称性,合理地利用碎石道碴层的这一传热特性,可望对路基下多年冻土起到积极的保护作用.
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  碎块石护坡在寒区道路工程中的应用

  冯文杰, 马巍, 张鲁新, 周成林, 吴志坚

  冰川冻土. 2003, 25(6): 632-637. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0111

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  基于室内实验结果,并结合风火山地区地温资料以及风火山实验场现场观测资料,针对抛石护坡对公路铁路沿线路基底下的多年冻土的保护作用以及对多年冻土上限的抬升效果进行对比分析,证实了抛石护坡措施的优越性和可行性.抛石护坡措施兼顾了调控对流和调控传导两方面,是一种典型的主动积极调控地温、保护冻土的措施;它具有热二极管功能,使得热能单向排出,从而使得冻土上限得以较大幅度的抬升,对保证道路安全与畅通起着至关重要的作用.
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  块石层与碎石层降温效果室内试验研究

  喻文兵, 赖远明, 张学富, 肖建章, 牛富俊, 张淑娟

  冰川冻土. 2003, 25(6): 638-643. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0112

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  多年冻土区道路病害主要是由路基下多年冻土融化下沉引起,降低路基土体温度、保护冻土是连续多年冻土区的主要建筑原则.通过室内试验研究了在边界温度周期性波动及一定风速条件下块石层和碎石层的降温效果.结果表明:在负温及正温期结束时,块石层中温度沿深度方向是单调变化的,而在碎石层中是非单调变化的;正温结束时,块石层孔隙中的空气温度比块石表面温度低;一定厚度的块石层和碎石层均具有明显的降温效果,在相同边界条件下,平均粒径约7cm的碎石层的降温效果比平均粒径约为22cm的块石层好.因此,选择降温层的最佳粒径及厚度对实际工程具有重要意义.
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  添加剂对土体的加固作用及冻胀防治研究

  邓友生, 马巍, 何平, 周成林

  冰川冻土. 2003, 25(6): 644-647. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0113

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  将研制的高分子有机材料作为添加剂,加入到土体中,经过拌和夯实、干燥固结,能够起到稳定和提高土体的强度,并具有低渗透和低吸水等特性.冻胀试验表明:加入添加剂不仅能阻止土体冻胀的产生、外来水源的入侵及水分的迁移,还能隔断土体孔隙之间的联系,使水分在土体孔隙中不能运移,从而达到了防治冻胀的目的.
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  地震荷载作用下温度和围压对冻土强度影响的试验研究

  吴志坚, 马巍, 王兰民, 程建君, 冯文杰

  冰川冻土. 2003, 25(6): 648-652. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0114

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  通过对重塑冻结兰州黄土的动三轴试验,较系统研究了地震荷载作用下冻土的动强度特性,并且定量研究了其在不同温度(-2℃、-5℃、-7℃)和围压(1MPa、3MPa、5MPa)条件下的变化规律.结果发现:冻结黄土的动抗剪强度随围压的增大、温度的降低、振次的减少而增大;动粘聚力C_d随振次的减小和温度的降低而增大;动内摩擦角φ_d随振次的增大和温度的降低而增大.
冰冻圈与全球变化
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  高寒草地植被覆盖变化对土壤水分循环影响研究

  王根绪, 沈永平, 钱鞠, 王军德

  冰川冻土. 2003, 25(6): 653-659. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0115

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  土地覆盖变化对流域水平衡的影响是流域水文学和生态水文学研究的关键问题之一.以黄河源区两个典型小流域为研究对象,通过对流域不同植被类型与植被覆盖土壤的水分含量、入渗过程、蒸散发特征的测定,研究了高寒草地植被覆盖变化对土壤水分循环的影响.结果表明:广泛分布于青藏高原河源区的高寒草甸草地,植被覆盖度与土壤水分之间具有显著的相关关系,尤其是20cm深度范围内土壤水分随植被盖度呈二次抛物线性趋势增加;在保持其原有的植物建群和较高覆盖度时,土壤上层具有较高持水能力,降水通过表层向深层土壤的渗透速度缓慢,且具有较均匀的土壤水分空间分布,水源涵养功能明显;高寒草甸草地退化后的高山草甸土壤趋于干燥,持水能力减弱,即使进行人工改良以后,土壤水分含量与持水能力也不会有明显改善.保护河源区原有高寒草甸草地对于河源区水文过程意义重大.
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  第四纪冰川测年研究新进展

  周尚哲, 李吉均

  冰川冻土. 2003, 25(6): 660-666. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0116

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  第四纪冰川研究经历了与经典的阿尔卑斯冰期模式对比,与深海氧同曲线位素对比和技术测年3个阶段.由于近年测年技术的应用,国际上晚第四纪冰川作用研究有喜人的进展,2003年召开的第16届INQUA再度出现第四纪冰川热.我国青藏高原第四纪冰川研究近年也取得了重要进展,初步确定高原各山脉发生最早冰川作用的时间是不同的:天山和祁连山在450～470kaBP的氧同位素12阶段,横断山的沙鲁里山和玉龙山在560kaBP左右的16阶段,东西昆仑山在约700kaBP左右,念青唐古拉山在680kaBP.表明在青藏高原昆 黄运动后的全球历次冰期中,高原各部相继发育冰川,成为了冰期中地球中低纬度山地冰川的王国.
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  黄河源区地下水位下降对生态环境的影响

  彭轩明, 吴青柏, 田明中

  冰川冻土. 2003, 25(6): 667-671. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0117

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  黄河源区1:250000区域环境地质调查资料与以往资料的对比表明,黄河源区区域地下水位近几十年来呈现明显的下降趋势,主要表现在:地下水露头泉口下移,河谷区民井地下水位下降及山前冲洪积扇前缘泄出带下移.多年冻土的退化直接导致了冷生隔水层的下移,从而引起区域地下水位的下降.区域地下水位的下降导致生态水位下降,包气带土壤层的含水量减少,使该区出现植被草场退化、生物多样性减少、沼泽湿地萎缩、鼠害猖獗、荒漠化加剧及黄河断流等生态环境问题.
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  西北地区近代及历史时期气候变化趋势分析

  马晓波, 施雅风, 沈永平, 杨保

  冰川冻土. 2003, 25(6): 672-675. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0118

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  利用小波分析、Mann-Kendall等统计方法和台站资料、历史时期气候代用资料及太阳黑子资料,分析了西北地区气候突变发生的时间及分布、与太阳活动的关系.结果表明:西北地区在气候变暖的背景下,降水增加,主要分布在新疆及河西等地,东部变化不大或略有减少;目前正处在百年尺度上太阳活动的强烈时期,树木年轮表明西北地区干湿变化除与太阳黑子周期有很好的正相关外,还存在64a变化周期.
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  慕士塔格冰芯钻孔温度测量结果

  邬光剑, 姚檀栋, 徐柏青, 李真, 保翰璋

  冰川冻土. 2003, 25(6): 676-679. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0119

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  2002年8月对慕士塔格冰川累积区海拔6300m左右的两根冰芯钻孔(其中一根达到冰川底部基岩)进行了温度测量,揭示了该处冰川的温度分布特征.结果表明:慕士塔格冰芯的冰温是目前中低纬地区山地冰川中最低的,达-21.79℃,该最低温度出现的位置在35m以下;冰床底部的温度为-20.76℃,也远低于其它山地冰川的冰床温度.极低的温度对成冰过程有重要影响,并有利于获得可靠的冰芯记录.
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  慕士塔格峰洋布拉克冰川消融的观测分析

  蒲健辰, 姚檀栋, 段克勤

  冰川冻土. 2003, 25(6): 680-684. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0120

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  2001年7月4日至8月8日,在慕士塔格峰西侧的洋布拉克冰川海拔4600～4460m区间的冰舌段,进行了短期的冰面消融观测.慕士塔格峰冰川区暖期短,冰面强消融时期比较集中.观测期间,冰面纯消融厚度为640～1260mm水层,日平均消融厚度达26～39.6mm,推算冰舌区年消融量不低于1700～2000mm,比青藏高原内部的冰川消融强烈的多.7月21-22日出现最大消融值,在海拔4460m和4600m,日消融量分别为144.5mm和59.5mm.冰面消融随海拔上升而减小,日平均消融梯度:在裸露冰区为0.40～0.55mm·10m^-1;在表碛覆盖区为0.21～3.53mm·10m^-1,变幅较裸露冰区大.按裸露冰区的消融梯度计算出海拔4800m处的日平均消融量,和过去的研究资料比较,2001年冰面日平均消融量较1987年和1960年的消融量大,反映出慕士塔格峰区影响冰川消融的气候与全球气候变暖的特点是一致的.
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  中国班公湖流域区冰川补充编目及冰川特征

  杨惠安, 李忠勤, 叶柏生, 焦克勤

  冰川冻土. 2003, 25(6): 685-691. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0121

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  论述了中国班公湖流域区冰川补充编目的结果及冰川特征.1988年公布的中国班公湖流域区总共有冰川834条,冰川总面积642.77km²,冰储量为33.9246km³;经过补充编目,更正了以往部分简易目录后的冰川是959条,冰川总面积665.35km²,冰储量为39.2316km³.冰川数量增加的结果主要是利用小比例尺卫星相片编目时遗漏了面积≤1.00km²的小冰川所致.
生态经济学
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  西北四省(区)2000年的水资源足迹

  龙爱华, 徐中民, 张志强

  冰川冻土. 2003, 25(6): 692-700. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0122

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  水资源足迹是如实反映人类对水资源消费利用的新概念,能深刻揭示社会经济系统对水资源的消费,为干旱缺水地区水资源科学管理提供了一个新视角.提出了水资源足迹的概念和衡量方法,引进了虚拟水概念,简要介绍了产品虚拟水计算方法,并以新疆、青海、甘肃和陕西为例,计算分析了2000年各省水资源足迹.结果表明,2000年西北四省(区)总的水足迹是为613.3×10⁸m³,人均水足迹为712.3m³·人^-1·a^-1和1952L·人^-1·d^-1,高于统计的水资源利用量.以虚拟水概念为基础的水资源足迹更真实地衡量了社会经济系统对水资源的消费利用状况,为解决区域水资源短缺和创新水资源管理体制提供了新思路,产品形式的虚拟水贸易是平衡水资源赤字、维持区域水安全的有效工具.
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  估计环境价值的陈述偏好技术比较分析

  徐中民, 任福康, 马松尧, 郭庭天

  冰川冻土. 2003, 25(6): 701-707. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0123

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  随着人们环境意识的提高和环境资产稀缺性的增加,在资源利用决策中,决策者也逐渐考虑环境因素的作用.但是由于缺乏市场,环境物品利用决策中大多缺乏有关环境价值方面的信息.陈述偏好技术是当前解决环境物品经济价值评估的主要方法和手段.首先介绍了环境物品经济价值的分类和评估技术,从理论和应用角度系统地阐述了当前国际上广泛应用于环境物品非利用价值评估的陈述偏好技术(条件估值法,选择模型法,条件分级法,条件排队法和配对比较法),并分析比较了各种不同的陈述偏好技术的差异,最后总结分析了陈述偏好技术的优缺点.
水文水资源
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  塔里木河源流水资源变化趋势预测

  吴素芬, 韩萍, 李燕, 薛燕, 朱冶超

  冰川冻土. 2003, 25(6): 708-711. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0124

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  在分析了塔里木河流域源流40a来的水量变化及其影响因素的基础上,选择有物理意义的气温、降水作为预报因子,并用PPR建模,预测在西北气候转向暖湿的背景下塔里木河流域水资源量.预测的结果:气温升高0.5～2.0℃,5条源流水量将随着气温的升高而增加;降水增加10%～30%,冰川融水占比重大的河流随降水增加年径流量减小;气温升高2.0℃降水增加10%～30%,年径流量增加明显,但随着降水增多又有所减少.
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  塔里木河中游滞洪区的形成及其对生态环境的影响

  王顺德, 李红德, 许泽锐, 韩萍, 王进

  冰川冻土. 2003, 25(6): 712-718. https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0240.2003.0125

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  塔里木河位于我国新疆内陆干旱区,是我国最大的内陆河,全长1321km.近40a来,在阿克苏河、叶尔羌河、和田河、开都河 孔雀河四条源流出山口天然来水量未减少,且在20世纪90年代增加7%的情况下,由于源流区人类活动的影响和粗放型农业,补给塔里木河水量以年平均2500×10⁴m³的速率减少,加之中游区新生滞洪区耗水严重,进入下游的水量锐减.20世纪70年代以来又被大西海子水库几乎全部拦蓄,导致最下游320km河道断流近30a,地下水位下降,植被衰退,沙漠化进程加快,"绿色走廊"危在旦夕,生态环境恶化,已影响到流域人类的生存安全.