高寒区冰泉水探析

高寒地区冰泉水的探析对寒区冻结层上水的研究具有重要的意义。通过对高寒区冰泉水的探析,指出:①目前对冻结层上水冰泉形成状况的研究还不够深刻;②地下水冰泉的形成受负温因素、冰冻因素、冻土因素的影响;③通过实例分析可得出:在河谷中的冻结层上地下水冰泉的形成过程具有双波峰特性,它有2个体积最大增长值;④冰泉只由季节性融化层水形成,而没有冻结层上地下水的参与。     

寒区冻泉与冰丘形成机理分析

寒区冻泉与冰丘形成机理这一问题一直备受人们关注。在充分梳理既有研究成果的基础上,指出:寒区地下潜水排泄到地表的过程主要受冻土因素、气候因素,以及其自身形成、补给、水循环等因素的影响;冻结泉不仅可以由季节性融化层中的冻结层上水形成,还可以由冻结层上地下水形成;在低温作用影响下,引起了地下水在地表排泄口的冻结,促进了冰丘的形成。     

人类活动对冻结层上水的影响

人类活动对冻结层上水影响的研究具有重大意义。通过研究人类活动对冻结层上水的影响以及在俄罗斯北部城市雅库茨克市的调查,指出:(1)人类活动对冻结层上水补给的影响主要包括耕作(灌溉)区部分灌溉水入渗和来自城市不同持压管道和蓄水系统水的渗漏两方面;(2)通过人类活动对冻结层上水文情势影响的理论分析表明:在人类各种活动的影响下冻结层上和冻结层间湿寒土的形成和变化呈现一定的特性;(3)对俄罗斯北部城市雅库茨克市区开展的综合性水文监测工作的研究表明:虽然人类活动因素产生的影响呈局部性特征,但却使冻结层上水年水文情势、多年水文情势发生本质性变化。     

冻结层上水地区实用排水措施

研究冻结层上水地区实用排水措施对解决冻土地区居民因冻结层上水而带来的诸多不便问题具有重要的作用。本文通过以建在永久冻土上最大的城市——雅库茨克市为例进行说明,指出了:(1)永冻区土壤浸没问题给许多居民带来诸多不便;(2)永冻区土壤浸没主要是人们在建设大量砌体结构房屋的同时,还对道路进行改造,铺浇沥青而造成的;(3)矿化冻结层上水的危害主要为其在多年冻土层下的渗漏引发的湿陷现象和其的广泛分布使城区无法进行绿化;(4)永冻区城市排水要求为应从冻土、水文地质和工程地质角度综合考虑,提出合理科学依据,制定实用的保护措施;(5)永冻区城市排水技术方案构建时建议形成统一的相互联系的收集雨水和冻结层上水的三级排水系统。     

季节冻土区与多年冻土区的冻胀浅析

我国的冻土分布比较广,冻土区包括多年冻土区和季节冻土区。凡温度为负温或零温,并含有冰的各种土均称为冻土。冬季冻结、夏季全部融化的土层称为季节冻土,也称季节冻结层又称为季节作用层、活动层,其下部则为常年处于正温状态的暖土层,这种地区叫做季节冻土区。冻结状态持续2年以上的土层称为多年冻土,这样的地区称为多年冻土区。1冻土层内水分变化在多年冻土区,季节冻土层在冻结过程中,其地下水(多年冻土层上水)往往形成封闭系统,即没有外部补给水源,其水分转移是不充分的。冻结时,水分有向冻结面迁移的规律,所以其季节冻土层受双向影响,…     

冻结层上包气带边界特征分析

在寒区,关于冻结层上包气带边界特征的分析一直备受人们关注。在充分梳理既有研究成果的基础上指出:冻结层上包气带一般指的是位于地表与冻结层上地下水之间岩层圈最顶部的地带;包气带的分类依据冻土和地貌条件划分;在包气带边界处,岩层中的孔隙气体会和大气圈进行交换;冻结层上包气带水分迁移的影响因素有水分饱和差和热梯度差。     

大通河降雨径流关系演变与水资源衰减初步研究

大通河位于祁连山区,开发利用程度低,实测径流基本为天然径流,1956—2000年平均径流量28.95亿m~3。在全球气候变暖的背景下,降雨-径流关系发生了明显的改变,以水文气象要素明显的分界点1997年进行分时段比较,汛前径流明显衰减,汛后上游径流明显增加,中下游径流有一定减少,年均水资源减少1.72亿m~3。选择受冰川融水和冻土释水影响较小的中下游区间来水分析,得到蒸发增加减少径流深38 mm。基于上中游分阶段径流比较认为,枯季径流的增加来自冻结层下水的稳定释水,春季径流的减少由季节性冻土释水疏干和陆面蒸发增加导致,夏秋季径流的增加主要是冰川融水和冻结层上水转化成冻结层下水减少沼泽消耗所致。综合分析认为,随着气温的继续升高,冰川融水消失,冻结层上水进一步转化,伴随着源头沼泽的消失,冻结层下水的增加对蒸发增加引起的水资源衰减有所缓减。     

俄罗斯永冻区冻结层上水动态特征

俄罗斯永冻区冻结层上水动态特征的研究对了解寒区冻结层上水具有重大的意义。文章通过对俄罗斯永冻区冻结层上水动态特征的研究,指出:(1)俄罗斯典型地区的冻结层上水动态特征为:其动态与气温变化密切相关,且含水层具有冻结层上水和冻结层间水的特点;(2)融层地下水包括包气带不透水融区地下水、热融区地下水、上层滞水;(3)融层地下水动态特征为:融区水具有冻结层间水的特点,在一年内相当长时期内具有渗透压力状态,包气带中垂向水分交换过程在季节性融化层的水文情势中拥有不同的作用;(4)寒区地下水和地下冰之间的转换过程影响着冻结层上水水体的形成及其水文状况。     

不同类型冻结层上水运动特征

通过对寒区冻结层上水的类型与动态的研究,不仅能进一步了解寒区冻结层上水,也对地下水的研究具有深远的影响。通过对俄罗斯地区及欧亚大陆山区观测资料的研究,以水相位转换的论述方法,指出:(1)地下水动态的定义是地下水水体动态为地下水水位、水量和运动速度的时间性变化;(2)依据在寒区具有含水层和水位的冻结层的特点,将低温流体动力地下水划分为3个类型:填积型、衰减型和准稳型;(3)低温流体动力水的3个类型是冻结层上水、冻结层间水、冻结层下水固有的;(4)冻结层上水的特点是它的类型和子类既具有多年性,又具有季节性。     

沱沱河多年冻土区地下水特征及开发利用研究

基于沱沱河地区的外业勘探资料,在综合该区水文地质条件的基础上,结合当地居民供水现状及远期城镇发展需求,分析了沱沱河多年冻土区地下水特征,并对远期供水方案进行了规划:①除沱沱河河谷及低阶地、雅西措环湖发育河湖融区及局部断裂构造带发育构造融区外,其他均处多年冻土(岩)区,属高海拔多年冻土;②多年冻土层的分布格局和动态变化与地下水的补给、径流及排泄关系密切,冻土层作为一个相对稳定的隔水层或弱透水层,在地下水的形成、运移及演化方面具有抑制作用;③地下水类型分为冻结层水和融区水两大类六亚类。冻结层上水动态不稳定,富水性差;冻结层下水和河湖融区水水量相对较大,但水质差。从气候条件、水质和水量的保证程度综合考虑,研究区南部的构造融区上升泉水是远期生活供水的理想水源。     

青藏高原不冻泉地区地下水分布特征

根据区域水文地质调查成果,总结不冻泉地区地下水的赋存条件和分布特征。结果表明:基岩类冻结层水分布于北部和西南部山区,总体上水量贫乏,水质较差,仅在海拔5000m以上的极高山区,水质较好,水量较为丰富;松散岩类冻结层水分布于平原和沟谷内,水量贫乏,水质较差,清水湖周边为双层含水层结构,存在松散岩类冻结层下水,水量较为丰富;在清水湖底部和楚玛尔河局部地段存在贯穿型河湖融区,在部分断层带上局部发育点状贯穿型构造融区。     

冻结层上水的水文地球化学特征

冻结层上水的水文地球化学特征的研究对了解寒区冻结层上水具有重大的意义。文章通过对冻结层上水的水文地球化学特征的研究,以理论分析和实例阐述的方式指出:(1)冻结层上水化学特征的主要影响因素为自然因素;(2)地下水相变过程对冻结层上水化学特性的影响为使冻结层上水的化学成分和矿化度发生变化;(3)水文地球化学特征受不同季节包气带水分迁移过程的影响,其演化机理主要为:浓缩低温蒸发机理、低温—蒸发浓缩机理、低温—迁移机理;(4)通过对形成于勒拿河河漫滩阶地的季节性融化层的水化学状况的考察,得出:冻结层上水的水化学动态的主要特点主要由水的相变和包气带岩层水分迁移过程决定,可划分出3种主要的冬季冻结层上水的化学成分的浓缩机理:低温-结晶、低温-蒸发、低温-迁移机理。     

黄河源区冻土变化特征及其与温度的关系

利用黄河源区9个气象站1997—2018年的逐日气温、地表温度和冻土深度资料,使用线性趋势分析法,基于ArcGIS的反距离权重插值法、高程插值法和相关系数法,对黄河源区温度和季节性冻土最大冻结深度以及封冻期起止时间进行分析,研究最大冻结深度与温度的相关关系。结果表明：黄河源区季节性冻土的最大冻结深度分布具有较明显的纬度分带性和垂直分布性,纬度较高地区大于纬度较低地区,海拔较高地区大于海拔较低地区。同时纬度高海拔高的地区相较于纬度低海拔低的地区来说,冻土冻结起始日出现的更早,解冻日出现的更晚,封冻期更长;黄河源区季节性冻土的冻结起止时间均发生了变化,大致表现为冻结起始时间延后,冻结消融时间提前,封冻期缩短,不同地区变化幅度有所不同,源区平均缩短速率为8 d/（10 a）。近20年来,源区绝大部分地区气温、地温和负积温均呈现不同程度的上升趋势,冻土最大冻结深度呈波动减小的趋势,最大冻土深度和冬季平均气温地温、周期内平均气温地温、负积温均呈负相关关系,其对负积温的响应最为显著,相关系数R=-0.762 7。这说明负积温每上升100 ℃,最大冻土深度将减少7.07 cm     

黄河源湖间冻土区温度场与活动层厚度的变化

采用黄河源区2012年8月—2013年7月的日尺度地温观测数据,运用含有水相变化的地下水运动的水-热耦合原理,利用SUTRA-ice软件建立了模拟冻土在冻融过程中温度场分布的二维模型,在校正模型参数的基础上,预测了未来情景下黄河源区多年冻土活动层厚度的变化情况。结果表明:黄河源区冻土活动层浅层地温最高为14℃,最低为-9.5℃,分别出现在7月、1月;土壤温度变幅从浅层20 cm到深层150 cm不断减小且存在滞后现象,与20 cm处的冻结日期相比,50、90、120、150 cm处分别滞后9、24、41、51 d;在假定升温率为0.04℃/a的情景下,黄河源区冻土活动层厚度由3.90 m增加到20 a后的5.86 m,增加率为9.8 cm/a。     

寒区冻结层上包气带水分运移分析与计算

寒区冻结层上包气带水分的迁移主要受近地表空气湿度和热力梯度的影响,在计算包气带水分迁移强度时需要考虑这两个因素。通过对寒区冻结层上包气带水分运移分析与计算的研究得出唯象法对复杂自然研究的重要性。不仅因为它对包气带中水分迁移的研究十分重要,还因为它可以更全面地解释完全饱和层和不饱和层中水分运动的联系和统一,揭示冻结层上水水体形成和资源分布特性。     

季节性冻土区融雪入渗对地下水的补给作用分析

为了分析季节性冻土区春季融雪入渗对地下水的补给作用,通过对小型野外试验场地气温、地下水位和土壤温度以及土壤湿度动态的系统监测,分析了冻结期和融冻期间地下水位动态的变化特征及其与相关环境要素的对应关系。在此基础上,分析了冻土层渗透性的影响因素,提出了季节性冻土区不同冻融阶段相应的地下水补给模式。研究结果表明:季节性冻土区大气降水入渗量应分非冻结期、冻结期以及融冻期三个时段进行计算,其中冻结期大气降水以降雪形式出现,对地下水无入渗补给作用;春季融冻期间,在冻结期内产生的积雪开始融化,可单独或与大气降雨一起入渗,并对地下水产生较为明显补给作用,但入渗补给系数相对较小,在本文的实例研究场地内,融冻期的融雪(降水)入渗补给系数仅为非冻结期大气降水入渗系数的1/2左右。     

季冻区地层最大冻结深度解析解与数值解的对比研究

季节性冻土会出现冻融循环现象,合理地确定地层最大冻结深度是季节性冻土区防冻设计的一个重要参数。本文基于传热学原理分别建立地层温度场解析计算模型和数值计算模型,针对我国西部季冻区地层冻结问题,利用MATLAB和有限元软件对模型进行求解得出温度场分布,并确定最大冻结深度。结果表明：季冻区地层不同深度土体温度和地表温度分布一样,均呈正弦函数分布,且距离地表越近,温度变化越大;解析解所求最大冻结深度大于数值解所求最大冻结深度。研究成果可为季冻区防冻设计提供参考和借鉴。     

多年冻土地基隔热保温技术研究综述

多年冻土上部活动层每年随着季节变化发生冻结、融化,从而引发冻胀、融沉等危害。由于地基土的不均匀性,使得建筑物在冻土区的地基土融化时常常产生不均匀沉降及裂缝。因此,研究多年冻土区水工建筑物地基隔热保温技术对保护多年冻土,防止建筑物发生冻胀及融沉具有十分重要的指导意义。针对冻土区隔热保温措施及技术进行简要归纳,并对我国出现的种类繁多的保温材料进行探讨,从不同冻土基础上应用不同的保温技术进行分类总结,在此基础上对多年冻土区隔热保温技术进行预测和展望。     

内蒙古黄河河套地区土壤冻结期潜水蒸发消耗的特点与规律

一、前言河套地区土壤在一年之中有近半年的时间有冻结现象,属于季节性冻土区。冻结期的潜水蒸发消耗与非冻结期相比较,有着不同的特点和规律。在非冻结期,表土水分蒸发以及作物、植物吸收利用,使表土变干,引起下部土壤水分和潜水通过土壤毛管向上迁移,形成潜水蒸发。在冻结期,潜水的消耗表现为下部非冻结层水与潜水向冻结层迁移、累积,含水量猛烈增加直至出现过饱和状态(和非冻结期状况比较),大部分水分被冻结为固相,出现土体膨胀,而有少部分的水分被蒸发散失掉。潜水蒸发消耗与冻土表层水分散失量不是同步的,也不是等量的。冻结末期有部分水量又回补给地下水。因此,冻结期与非冻结期潜水蒸发消耗有着     

季节性冻融土壤入渗参数的多元线性预报模型

以土壤水动力学、冻土物理学、统计学等理论为基础,研究新疆典型干旱区细土平原与沙漠交错带的冻融土壤水热迁移规律,分析不同深度土层在冻结期、融化期的水热变化特征,探明研究区冻融土壤的水分入渗规律及影响因素,以期建立季节性冻融土壤入渗参数的多元线性预报模型。结果表明:土壤冻结融化过程中,深层土壤的液态含水率在冻融过程中基本不随环境温度升降发生变化,各层土壤的液态含水率、温度均与环境温度的变化趋势基本保持一致;冻结期相比融化期在初期短时间内渗入水量较大,达到稳定入渗所需要的时间较短;从冻结期到融化期,随着土壤中冻结水含量减少,未冻水含量增加,土壤的饱和导水率随之变大;土壤入渗能力主要与环境温度、土壤温度、土壤含水率等因素有关,并得出研究区冻融土壤的入渗能力预报模型。