青藏高原开发中的冻土问题

在国家决策西部大开发战略之际, 正确评价青藏高原开发中所面临的冻土问题, 为生态环境建设和国民经济持续稳定发展提供依据, 显得更为重要。多年冻土占据着青藏高原一半以上的疆土面积, 受全球气候变化和人为活动的共同影响, 在过去的几十年中已发生了不同程度的变化, 且随着人类活动增强, 变化必将加剧, 冻土问题也将显得日益突出。多年冻土的变化主要表现为多年冻土的地温升高、上限下降和面积缩减等, 进而影响到各类工程的地基稳定性, 使工程建筑受到不同程度的破坏;同时, 由于气候变化、过度放牧和工程活动的影响, 地面水热状况改变, 尤其是地表土壤层中水分含量的降低, 导致了草场退化, 生态环境恶化。在分析这些冻土问题原因的基础上, 作者预测了在未来开发中可能出现的冻土问题, 并提出了建议。     

冻结粘性土的变形分析

通过三轴压缩试验条件下冻结粘性土变形分析,发现冻结粘性土的体应变明显不为零,随荷载的变化而变化。加荷初期试样体积收缩。但随着荷载的进一步增大而变为膨胀;轴向应变则随偏应力的增大而磁大,表现出明显的粘塑性特征。应力－应变曲线上的准弹性段、屈服处和粘塑性段刚好分别对应体变曲线上的体缩段、体缩量大处和膨胀段。根据冻结粘性土变形曲线。给出了考虑体变形的应力－应变关系。     

当代生态经济的综合研究综述

可持续发展战略的规划设计需要生态经济学的综合研究思想。在总结国内外关于生态经济综合研究资料的基础上,系统总结了一门新兴学科——生态经济学的研究历程、研究内容和方法。生态经济学的综合研究,关键是将人类社会经济系统视为生态系统的一个子系统,认为人类社会的发展依赖于生态系统的支持。其研究是在微观层次上对经济系统和生态系统进行有机结合的具体尝试。从发展与环境之间关系的讨论入手,系统地分析总结了生态经济学与经济学、生态学以及其它学科之间的关系和作用,西方生态经济学早期和当代的研究状况和我国生态经济学的研究状况及进展,最后从可持续发展的定量衡量和生态经济模型的建立两方面介绍了目前流行的生态经济学研究方法。     

泛北极多年冻土及重大线性工程稳定性状况

泛北极是中国“一带一路”倡议的主要合作示范区域,已有的重大线性工程及新的基础设施建设均面临着与多年冻土相关的冻融灾害及工程病害问题。在全球气候变暖及人类活动增强的背景下,泛北极多年冻土主要呈现地温升高、活动层厚度增加趋势,且低温多年冻土地温升高更加明显,20世纪70年代以来年平均地温(MAGT)升温最高可达3℃;自北向南多年冻土活动层厚度增加,且增厚趋势趋于明显,在俄蒙边境地区活动层厚度增速为3~5 cm·年-1。多年冻土退化诱发系列与热喀斯特过程相关的地质灾害,主要包括热喀斯特滑坡与热喀斯特湖,且灾害数量急剧增加,如加拿大Banks Island地区1984~2015年热喀斯特滑坡数量增加了约60倍。在多年冻土退化、热稳定性降低的背景下,泛北极铁路、公路和管道等重大线性工程出现了沉陷、裂缝等不同类型、不同程度的病害,整体上多年冻土区道路工程病害率大于30%。热融灾害及工程病害的发育均与气候及岩土、冻土条件相关,但工程病害还与工程运营期限、工程结构形式密切关联。对比泛北极道路、管道等线性工程状况及其与工程结构的关系,以及病害特征和防治措施效果,表明基于保护冻土的“主动冷却”设计原则依然是多年冻土区工程设计的主导思想。     

施雅风先生与中国冻土研究

施雅风先生不仅是"中国冰川之父",对中国冻土研究的开创和发展,施先生也功不可没.全国解放前,对中国的多年冻土仅有不多的、零星的报道.1952年后,由于大兴安岭的林业开发和森林铁路的兴建,铁道和林业部门对东北多年冻土开始了调查和资料收集.1956年,辛奎德、任奇甲在《地质知识》上发表了题为"中国东北地区多年冻土的分布"的文章.1958年,铁道部第三设计院出版了《多年冻土的工程地质和铁路建筑》一书,初步比较全面地总结了兴安岭地区的冻土调查与观测资料,以及冻土工程地质勘测和铁路建筑方面的一些成功经验和失败教训.此外,1957～1959年中苏黑龙江综合考察队在黑龙江沿岸某些地段曾做过专业性的冻土调查.1954年,青藏公路通车,也传出了青藏高原有多年冻土分布的信息.但这一时期的冻土研究均较分散,且不系统.     

多年冻区管道通风路基温度边界条件及温度场实测研究

管道通风路基在多年冻土地区是一种良好的主动保护冻土工程措施, 但在应用数值方法研究其长期效果中, 对边界条件的选取存在着困难, 已有的计算结果也缺乏实体工程的验证. 基于青藏铁路北麓河实体试验工程, 对通风管中气温以及管壁温度进行了分析和拟合. 结果表明: 通风管中气温年平均值普遍高于环境气温, 平均高出1.6～1.8 ℃, 但在正温期管中气温与环境气温的最高值相差不大（＜1 ℃）, 而负温期相差较大（达到2 ℃）; 路基阳坡面下0.5 m深度地温高于阴坡面3.5～5.5 ℃. 普通路基填筑后在抬升多年上限的同时, 也升高了上限附近的地温, 且地温场在整个范围内表现出横向上显著的不对称性. 通风路基可以对下伏多年冻土起到良好的主动保护作用, 表现为冻土上限的抬升和地温的降低. 但通风管埋设位置较高的情况下, 路基地温场横向不对称范围涉及到原地面以下. 降低通风管的埋设高度的情况下, 边坡面换热导致的温度横向不对称范围被限制在通风管以上的土体中, 而下部土体温度场横向不对称性将得到极大改善.     

青藏高原北部高海拔地区嵩草草甸植物多样性分析

基于75个样条的野外调查资料, 分析了青藏高原北部高海拔地区嵩草草甸的植物多样性. 研究表明: α多样性指数从高山嵩草(Kobresia pygmaea)草甸、藏嵩草(K. tibetica)草甸到矮嵩草(K. humilis)草甸依次降低, 而β多样性指数从高山嵩草草甸、矮嵩草草甸到藏嵩草草甸依次降低, 同时, βws多样性指数趋于稳定的样方面积为8～16 m2时. 公路两侧迹地上次生恢复群落的α多样性均小于各自原生群落的α多样性, 而恢复群落的β指数均大于原生群落的β指数. 在冻土持续退化过程中, 高寒草甸的α多样性指数和β多样性指数表现为先增加后降低的趋势.     

乌鲁木齐河源区不同海拔的火绒草叶片结构特征的比较研究

采用PEG和Epon-812二次包埋方法, 利用光学显微镜和扫描电子显微镜对乌鲁木齐河源区海拔4 000 m、 3 400 m、 2 500 m三种不同高度的火绒草(Leontopodium leontopodiodes(Willd.) Beauv.)叶片剖面及表面结构进行了观察. 结果表明: 火绒草叶片既具有中生植物又兼有旱生和湿生植物的部分结构特征; 其叶片厚度、表皮细胞外壁角质层表面、外角质层蜡质分泌物的有无、表皮细胞形状、气孔器分布特征、保卫细胞极区"T"型角质加厚程度、气孔开口(长/宽)、气孔密度、维管束形态、 CTR值、叶肉细胞叶绿体含量等性状特征,在不同海拔的火绒草间呈现出明显差异; 而表皮的气孔水平位置类型、毛状附属器等性状则差异较小. 数值分析火绒草叶结构各类性状以及不同性状状态的组合, 显示出个体形态的多样性及其对高山环境和海拔高度的适宜性特征.     

论变化环境下流域管理的知识创新

提出全球气候变化与世界社会经济动荡等变化环境下流域可持续发展的科学内涵、制约因素以及解决途径。以自然与社会协同进化的复杂系统作为变化环境下流域概念的抽象表征,以科研能力与管理能力作为流域可持续发展的重要影响因素,以流域管理中科学研究与管理实践的相互作用机理为出发点,分析当前流域管理中科学研究与管理实践的种种错位,提出适应变化环境的流域管理知识创新机制,为提高流域科研水平、充分发挥科学在流域可持续发展中的作用提供理论支撑。     

黑河流域节水生态农业与流域水资源集成管理研究领域

概述了中国内陆河流域面临的水问题和日益激化的用水矛盾,强调了内陆河地区支柱产业--绿洲农业应该坚持节水和生态的方向,流域集成管理是持续农业的基础.长期从事该方面研究的黑河流域是个较好借鉴,同时也提供了深入开展相关研究的基础,为此提出了以黑河流域为背景的四大研究流域:水文、生物、经济系统水循环与水资源形成演变,节水农业的生物学研究与抗旱品种繁育,农业节水新材料研发与工程节水技术集成,水资源合理配置与流域集成管理;并简述了各领域的主要方向.