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期刊信息/Journal information
冰川冻土
冰川冻土

程国栋

双月刊

1000-0240

edjgg@lzb.ac.cn；　shenyp@lzb.ac.cn

0931-4967248

730000

兰州市东岗西路320号 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所《冰川冻土》编辑部

冰川冻土/Journal Journal of Glaciology and GeocryologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是我国冰、雪、冻土和冰冻圈研究领域唯一的学报级期刊，支持在冰、雪、冻土和冰冻圈及全球变化基础研究和应用研究中具创造性，高水平和面向国民经济建设的新思想，新观点,新方法和新学说，为寒区国民经济建设服务。内容有：冰、雪、冻土的性质、过程及其控制；冰冻圈的资源与环境；冰冻圈与其他圈层的相互作用；寒区水文水资源； 寒区生态与建设；全球变化；寒区工程与减灾、防灾；寒区生物学；先进技术的应用。
正式出版
收录年代

    三种蒸散发测算方法的比较——以青藏高原风火山地区为例

    张文旭王根绪胡兆永
    130-139页
    查看更多>>摘要：作为全球气候变化的敏感器和放大器,青藏高原的水文过程是目前的研究热点,其中,蒸散发是青藏高原水文循环最难估算的分量.借助青藏高原腹地风火山地区涡度相关系统、蒸渗仪、气象观测系统获取的观测数据,采取涡度相关法、蒸渗仪测定和FAO56 Penman-Monteith公式三种方式,对2019年风火山地区生长季实际蒸散发量进行了评价.结果表明:在青藏高原风火山地区高寒草甸生长季前期、中期、后期作物系数分别为0.93、1.11、1.14;三种方法获得的生长季实际蒸散发值基本相似,生长季蒸散发量(495.00±21.69)mm大于同时期降水量377.89 mm;风火山地区生长季蒸散发量日均值为(2.70±0.12)mm,风火山地区生长季不同阶段蒸散发量日均值表现为生长季中期[(3.03±0.10)mm]>生长季后期[(2.49±0.12)mm]>生长季前期[(2.23±0.18)mm].文章中求取的不同生长阶段作物系数、蒸散发量为青藏高原类似地区蒸散发观测和模拟提供了基础资料.

    青藏高原生长季蒸散发涡度蒸渗仪Penman-Monteith公式

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    两种土壤冻融判别算法在东北冻土区的判别精度评价

    肖杨满浩然战大庆董星丰...
    140-152页
    查看更多>>摘要：本文基于AMSR2被动微波数据和0 cm地表温度数据,对比分析冻融判别函数算法和双指标算法在东北冻土区的判别精度及适用性.结果表明:(1)两种算法的Kappa系数都在0.7以上,总体判别精度在87％以上,具有较好的性能.(2)两种算法在升轨时期的总体判别精度高于降轨时期.在使用升轨数据时,双指标算法判别精度略高于冻融判别函数算法;使用降轨数据时,冻融判别函数算法判别精度更高.(3)冻融判别函数算法对冻土的判别精度高,双指标算法在识别融土方面具有优势.(4)两种算法对多年冻土区的土壤冻融判别精度高于季节冻土区.本研究的评价结果可为东北冻土区制备高精度、长时序地表冻融数据集提供基础数据资料,为选择合适的土壤冻融判别算法提供参考.

    东北冻土区土壤冻融AMSR2判别精度

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    祁连山区1961—2014年冻融指数时空变化特征

    欧安锋柯贤敏梁成成刘鹏...
    153-164页
    查看更多>>摘要：冻融指数不仅对冻土研究具有重要意义,而且是反映气候变化的有用指标.利用祁连山区11个主要气象站点的逐日温度观测值计算了1961—2014年的年大气及地面冻融指数,分析了这些指数的统计与分布特征,并通过非参数Mann-Kendall检验法、Sen斜率估计法及相关性分析法分析了年冻融指数的时空变化趋势.结果表明:祁连山区近54年来冻结指数呈显著下降趋势,融化指数呈显著上升趋势,多年平均大气冻结指数、大气融化指数、地面冻结指数和地面融化指数大致分布在994.3～1540.9℃·d、1828.2～2376.6℃·d、744.7～1287.3℃·d、2706.0～3542.6℃·d之间;其气候倾向率分别为-6.5、6.5、-7.7、9.1℃·d·a-1.从西北向东南方向,冻结指数表现出中部高,往东西方向逐渐降低的分布特征,而融化指数则相反;冻融指数除了受海拔和纬度综合影响外,还受台站地的坡向、周边地形、积雪深度以及人类活动等因数的影响.冻融指数时间序列的突变点发生在1994—1995年,与其气温的突变相对应;在突变点以后,大气和地面融化指数的增长速率和地面冻结指数的下降速率增大,大气冻结指数的下降速率减小,且在整个研究期间地面冻融指数的变化率均大于大气冻融指数的变化率,说明地面温度变化对全球变暖更敏感.此外,冻融指数与年平均气温和地面温度的线性关系非常强,且年融化指数在年平均地面温度的构成中所占的比重比冻结指数大.该研究结果对于了解祁连山区气候和冻土变化,进一步计算冻土参数变化和进行祁连山生态环境治理具有借鉴意义.

    冻融指数全球变暖时空变化冻土祁连山区

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    基于T-S模糊故障树的寒区水库大坝冻害风险分析

    姜琪李双洋赵建沅朱怀太...
    165-177页
    查看更多>>摘要：由于运营环境恶劣,寒区水库大坝会面临冰冻灾害频发且致灾因素众多等问题,严重影响大坝稳定运营,增大了安全风险隐患,并增加了整治维修成本.为有效预防大坝冻害发生,提升大坝风险管理水平,提出了一种基于T-S模糊故障树理论的寒区水库大坝冻害风险分析方法.以坝体不均匀变形、坝体渗漏加剧、面板冻害破坏为下级事件建立了T-S模糊故障树;同时通过底事件重要度计算对主要致险因素进行了分析;并将冻胀力学分析与T-S模糊故障树相结合,对红旗泡水库大坝面临的冻害风险进行了计算分析.研究发现诱发大坝冻害的主要风险因素包括反复冻融作用,库区水位波动、冰层堆积与风浪侵蚀,面板与坝体填筑质量缺陷和坝体防渗及保温措施不足等;同时,发现红旗泡水库大坝发生冻害风险的可能性较高,应进行风险排查与处理.应用结果表明,所提出的方法能科学合理地分析大坝冻害风险并确定关键致险因子,可为寒区水库大坝的冻害风险的识别、管理与决策提供技术支持,进而为大坝设计、施工、运营维护及冻害防治提供参考依据.

    寒区水库大坝冻害风险T-S模糊故障树重要度力学分析

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    掺微胶囊相变材料粗粒土的冻胀试验研究

    孙斌祥陈加集潘建光
    178-185页
    查看更多>>摘要：微胶囊相变材料(PCM)是一种可以通过转变形态而影响温度变化的材料.为了研究相关材料对路基土冻胀的影响,对普通粗粒土及掺入不同含量(5％、8％、10％)微胶囊相变材料粗粒土进行单向冻胀试验.结果表明:与普通粗粒土相比,掺入微胶囊相变材料能延缓粗粒土的温度变化,且土体具有较高的温度终值;同时,能对土样冻结深度的发展产生影响,降低粗粒土最大冻结深度值;也能减弱粗粒土的水分迁移能力,土体的补水量以及最终含水率均有不同程度的减小;掺入微胶囊相变材料能抑制粗粒土冻胀的发展,冻胀量以及冻胀率均得到一定程度的减小.比较掺入5％、8％和10％含量微胶囊相变材料粗粒土冻胀试验结果发现,更高含量的微胶囊相变材料在影响粗粒土的温度、水分以及冻胀等方面表现出更佳的改善效果.因此,在冻土区高铁路基土中掺入微胶囊相变材料,对改善路基冻胀的发生具有一定的工程意义.

    粗粒土冻胀试验微胶囊相变材料路基冻胀

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    微胶囊相变材料改良粉质黏土的冻胀特性研究

    饶有致刘建坤常丹
    186-200页
    查看更多>>摘要：微胶囊相变材料(microencapsulated phase change material,mPCM)具有出色的储热能力,可以减轻季节冻土在冻结和融化过程中的温度波动.使用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱和热分析等研究手段,全面评估2种分别以硬脂酸丁酯和石蜡为芯材,SiO2为壳材的mPCM(B-PCM,P-PCM)的物化表征,再以兰州地区粉质黏土为研究对象,通过冻融过程和冻胀试验研究4％、8％、10％掺量的mPCM对粉质黏土冻胀特性的影响.试验结果表明:mPCM在相变过程中释放的潜热为土体提供了保温效果,10％添加量的mPCM复合土试样从10℃下降至-10℃所需的时间较于素土试样延长约70％.土体的冻胀变形、冻结深度和含水率变化率随mPCM掺量的提高而降低;B-PCM和P-PCM核壳比的差异导致其冻胀后的水分迁移幅度表现出不同的趋势.总体而言,mPCM对土体的正面影响表现为提升保温性能、抑制冻胀变形等,但其添加量超多8％后会引起土体浅表层的冻胀加剧,这与SiO2壳材的吸水性有关.

    微胶囊相变材料冻融过程冻胀水分迁移

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    冻结硫酸钠粉质黏土强度与本构模型研究

    万旭升颜梦宇路建国晏忠瑞...
    201-211页
    查看更多>>摘要：为了研究冻结硫酸钠粉质黏土的变形规律和强度特征,在1 MPa围压下,对-2、-6、-10℃三组温度下不同硫酸钠含量的粉质黏土进行负温三轴剪切试验研究.基于实验数据,计算了冻结硫酸钠粉质黏土的切线模量,研究了轴向应变与偏应力的非线性关系,推导了试样的p-q平面强度准则,提出了冻结硫酸钠盐粉质黏土强度公式,建立了含参数的冻结含盐粉质黏土的修正Duncan-Chang本构模型,并拟合了相关参数,验证了模型精度及适用性.结果表明:试样的偏应力在应变后期趋于稳定,处于向应变硬化过渡的阶段,切线模量E随含盐量的增加呈现先减小再增大再减小的变化规律,切线模量E变化幅度较小,p、q呈明显的线性关系,在0℃至-15℃温度范围内,修正Duncan-Chang本构模型对含盐量小于2.5％的冻结硫酸钠粉质黏土强度具有良好的预测效果.

    冻结粉质黏土三轴剪切试验变形规律强度准则修正Duncan-Chang本构模型

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    石灰改良粉土的冻胀特性试验研究

    马玲彭丽云刘德欣齐吉琳...
    212-221页
    查看更多>>摘要：粉土因毛细水发育表现出较强冻胀特性,在冻土区建设中需关注其冻害问题.土中掺入石灰是一种常见的化学土质改良方法,但石灰对粉土的冻胀特性影响尚不清晰.为研究石灰改良粉土的冻胀特性和效果,进行了开敞系统下的一维冻胀试验,分析不同掺灰量下的温度场、变形场和水分场变化规律和机理.研究发现:土样随掺灰量增大,其冻结深度先增大后减小,冻胀量和补水量持续减小,而冻胀率先减小后增大,各指标呈不同变化规律,冻胀特性复杂;一定条件下提高掺灰量可减小冻结深度和冻胀量直至低于素土,土样抗冻性提高;而随着掺灰量变化,石灰改良粉土的冻胀率始终高于素土,土样抗冻性改良不显著.因此,在实际工程中,不能仅通过单一指标评价石灰改良粉土的效果,需结合冻结深度、冻胀量和冻胀率三个指标,综合评价石灰对粉土抗冻性的改良效果.

    粉土冻胀特性石灰改良冻结深度冻胀率

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    大兴安岭呼玛河流域多年冻土区森林土壤有机碳和有效氮分布特征及影响因素

    郑智超满浩然臧淑英刘超...
    222-232页
    查看更多>>摘要：多年冻土区土壤碳、氮的可变性及对深层土壤特性了解的缺乏限制了人们对气候变化响应的理解.为明确东北大兴安岭多年冻土区森林土壤有机碳、有效氮(铵态氮、硝态氮)含量分布特征,于2020年秋季(9月末)采集呼玛河流域三种类型多年冻土区(不连续多年冻土区、零星多年冻土区和岛状多年冻土区)16个1 m深的土壤剖面,基于结构方程模型探讨海拔、气候、冻土区类型和植被类型等环境变量对森林土壤有机碳和有效氮含量的影响.结果表明:土壤有机碳和硝态氮含量在不连续多年冻土区高于零星多年冻土区和岛状多年冻土区,土壤铵态氮含量在零星多年冻土区高于岛状多年冻土区和不连续多年冻土区;在垂直剖面上,随着土壤深度的增加,土壤有机碳和有效氮含量呈降低趋势,且土壤有机碳与有效氮之间呈显著的负相关关系(P<0.05).结构方程模型表明,植被类型和年平均温度是土壤有机碳含量变化的主要控制因素,年均降水量对土壤有机碳含量变化的影响最弱;冻土区类型和植被类型是土壤铵态氮和硝态氮含量变化的主要控制因素.研究结果能够为未来准确模拟和估算呼玛河流域多年冻土区森林土壤碳氮储量提供一定的数据支撑.

    森林土壤多年冻土有机碳有效氮结构方程模型呼玛河流域

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    长江源区布曲流域土壤有机碳分布特征及其影响因素

    张超飞马素萍何晓波汪少勇...
    233-242页
    查看更多>>摘要：基于长江源区布曲流域23个采样点的138个土壤样品,分析了土壤有机碳的分布特征,并探讨1 m以内土壤有机碳含量的影响因素.结果表明,长江源区布曲流域0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm、40～50 cm和50～100 cm的6层土壤有机碳含量的平均值±标准差分别为(10.23±4.84)g·kg-1、(10.18±5.19)g·kg-1、(9.34±5.20)g·kg-1、(9.04±4.41)g·kg-1、(8.01±4.74)g·kg-1、(9.40±4.67)g·kg-1,其随土壤深度增加而降低(R2=0.511).研究区土壤有机碳含量与海拔并非线性相关(P>0.05),而是在4700～5100 m的海拔范围内,随海拔的升高而增加,然后在5000～5100 m海拔处达到最大值后降低.土壤有机碳含量与pH值呈现极显著的负相关(P<0.01),与碳氮比呈现极显著的正相关(P<0.01),与体积含水量呈现显著的正相关关系(P<0.05),而与年均气温、年均降水量、全氮、全磷、全钾、无机碳含量、阳离子交换量、容重和黏粒含量的相关性不显著(P>0.05),表明长江源区布曲流域1 m以内土壤有机碳含量的主要相关因素是土壤的pH值、碳氮比和体积含水量.研究结果可以为长江源区布曲流域土壤碳循环的研究提供基础数据和科学依据.

    长江源区布曲流域多年冻土有机碳影响因素

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