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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

    青藏铁路多年冻土区旱桥桩基沉降病害及其治理启示

    陈继党海明美启航侯鑫...
    1327-1334页
    查看更多>>摘要：青藏铁路1401旱桥位于唐古拉山多年冻土区.青藏铁路正式运营后,1401旱桥桩基连续多年出现沉降现象,严重危害了铁路的安全运营.对2009—2018年间沉降数据的分析表明,经过2009年、2011—2012年以及2017年三期的整治,该旱桥桩基已经趋于稳定.进一步分析发现,1401旱桥桩基沉降的主要原因包括浅层多年冻土夏季升温、青藏铁路沿线气候变暖、深层承压水外泄导致的冻土升温和下限升高.青藏铁路1401旱桥桩基的整治措施表明,冻土区桩基沉降的治理工作是一个复杂长期的过程,必须综合考虑各项整治措施对多年冻土地基的热扰动,建议开展青藏铁路旱桥的监测,增强早期发现、治理桩基病害的能力,提高青藏铁路旱桥路段的运营水平.

    旱桥桩基沉降病害热稳定性多年冻土青藏铁路

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    非饱和岩体裂隙中冰层生长试验及单个裂隙壁面上的结霜模型研究

    王莉平郝哲销李宁徐拴海...
    1335-1345页
    查看更多>>摘要：裂隙中冰夹层的出现及生长是岩体冻胀风化的重要特征及成因,裂隙岩体是由裂隙和岩石基质构成,裂隙与可视为孔隙介质的岩石性质差异巨大,多数情况下是岩体中水分主要的储存及运移通道,对于不饱和裂隙而言,其中往往同时存在着气态迁移和液态迁移,很难直接用既有的原位冻胀和分凝冰机理解释裂隙中冰层形成及生长过程.为研究非饱和岩体裂隙中冰层出现及分布状况,作者用两块水泥试块拼接成带有单条垂直裂隙的岩体试样,并对试样进行了暖端补水条件下的单向冻结试验,试验结束后,试块中新增了3条水平裂隙和1条垂直裂隙,且裂隙中均有薄冰层出现,试样负温区有显著的结霜现象,整个过程中水分迁移总量达221 mL,且以气态形式为主.基于传热学基本原理,建立了自然对流条件下单个裂隙壁面上的结霜模型,根据试验中试样不同冷表面的特征,将结霜表面分为I～III类,分别计算了三类冷表面上霜层厚度、密度及单位质量随时间的变化,并利用试验结果对计算结果进行了验证,证明了单个壁面上结霜模型的可靠性.以结霜模型为依据,同时结合相关文献进行分析得到:影响岩体裂隙负温区壁面结霜量的直接因素有裂隙中的对流传热条件、空气相对湿度及负温区壁面面积大小,这三个因素取值越大时,则一定时间内裂隙壁面上的结霜量越多,裂隙中的成冰作用更为显著.裂隙沿程的温度梯度则是更为本质的原因,温度梯度越大时,岩体裂隙中的对流传热作用会更为强烈,负温区壁面面积越大,则一定时间内结霜量越多.

    非饱和岩体裂隙水蒸气迁移结霜模型

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    干湿与冻融交替作用下渠道复合衬砌劣化规律研究

    王正一李刚王冲张明义...
    1346-1358页
    查看更多>>摘要：渠道在季节性冻土区常年遭受基土冻胀、融沉和侵蚀的危害,针对此问题提出由聚苯乙烯泡沫板、陶砂和环氧树脂多层组合制成渠道衬砌垫层,采用室内干湿与冻融交替试验的方法来探究复合衬砌隔热性和粘结强度的劣化规律,以及多层组合垫层对混凝土板的保护作用,并结合统计学的方法确定陶砂最佳掺量.试验结果表明:陶砂能降低复合衬砌的导热系数,其隔热性劣化主要是由聚苯乙烯泡沫板和混凝土引起,随干湿与冻融累计试验次数增加呈线性降低趋势;陶砂掺量对聚苯乙烯泡沫板接触面的粘结强度基本无影响,而对混凝土接触面的粘结强度有较大影响,且掺量与粘结强度成反比例关系;在干湿与冻融交替作用下,多层组合垫层对混凝土板有较好的保护作用,与普通混凝土板相比,在质量与抗压强度损失方面分别降低1.04％和8.58％;以复合衬砌隔热性和聚苯乙烯泡沫板接触面粘结强度为双控目标,建立了陶砂最佳掺量的计算方法.多层组合垫层具有良好的隔热性、粘结强度和防渗效果,该试验研究成果可为渠道垫层设计提供科学参考.

    季节冻土区渠道多层组合垫层干湿-冻融循环劣化规律

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    季节冻土区路基土的损伤本构模型研究

    李永靖程耀辉赵涛锋陈博文...
    1359-1366页
    查看更多>>摘要：为探索不同冻融循环次数和围压作用对季节冻土区路基土在不同含水率条件下的应力-应变关系及损伤机理,以辽宁阜新市某公路区间为试验路段,采用环刀法选取试验路段路基土样,通过冻融循环及三轴压缩试验,得到在不同冻融循环次数及围压作用下路基土的应力-应变曲线变化规律;根据损伤力学及统计学原理,将Weibull分布与Lemaitre有效应力原理相结合,建立了季节冻土区路基土损伤本构模型.结果表明:冻融循环作用可导致路基土试件强度降低,且随着试件含水率的增加,应力-应变曲线呈现由应变软化逐渐表现为应变硬化特征,试件最优含水率为应变软化与应变硬化的分界点;随着围压的增大试件强度增加,在冻融循环次数较少且围压较低时,试件的应力-应变曲线出现峰值应力,曲线表现出应变软化特征,在冻融循环次数较多且围压较大时容易出现应变硬化现象;经对比分析,所建立的损伤本构模型与试验应力-应变曲线吻合度较好,且模型所需参数均可通过三轴试验获得,说明该模型能够较好地描述季节冻土区路基土的应力-应变关系,具有实用性.另由试验结果可知,为降低东北地区冻融循环作用对季节冻土区路基强度的影响,提前做好路基的防排水工作对于路基冻融病害防治是非常重要的.

    道路工程损伤本构模型统计损伤理论路基土季节冻土冻融循环

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    2000—2020年祁连山生态系统服务时空分异研究

    赵文鹏吕荣芳庞吉丽张建明...
    1367-1378页
    查看更多>>摘要：祁连山是我国西北重要的生态屏障,明确其生态系统服务时空分异及演变机制对区域生态保护修复和可持续发展具有重要意义.本文基于InVEST(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs)与CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型对2000—2020年间祁连山地区产水量、碳储存、土壤保持、水质净化、碳固定和生境质量六项生态系统服务进行计算,分析其在不同尺度上的时空变化及分布特征,识别其生态系统服务热点区域.研究发现:2000年以来,祁连山地区六项生态系统服务在区域整体以及不同土地覆盖类型供给量均呈增加趋势,山区是增量的高值区,热点分析中的Ⅲ类和Ⅳ类热点区面积呈增加趋势;在空间上,祁连山地区六项生态系统服务表现为"东高西低"的分异特征,林地与草地单位面积供给量值较高,不同地形梯度生态系统服务供给能力差异较大,多在海拔3100 m以上达到峰值,热点分析中的Ⅴ类热点区主要分布在东部山区.研究成果识别了祁连山地区六项生态系统服务时空分异特征以及探讨了影响其时空变化的自然和人类活动因素,可为祁连山地区制订针对性的生态保护战略以及高质量可持续发展的政策提供依据和建议.

    生态系统服务时空分异地形位祁连山

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    基于MODIS EVI的大兴安岭多年冻土区植被物候研究

    王雪梅温理想李佳诺郭蒙...
    1379-1390页
    查看更多>>摘要：植被物候是指示植被对自然环境变化响应的重要指标.大兴安岭多年冻土区是我国唯一的高纬度多年冻土区,该区植被物候的研究有助于认识寒区生态系统对全球气候变化的响应.本文首先比较了归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)和日光诱导叶绿素荧光(SIF)在多年冻土区物候研究中的差异和适应性,结果表明EVI的应用效果最佳.其次,结合2000—2019年MODIS EVI时间序列数据和气象数据,采用Savitzky-Golay(S-G)滤波和动态阈值等方法提取植被生长季开始(SOS)、结束(EOS)和长度(LOS)等关键物候参数,分析大兴安岭多年冻土区植被物候的时空变化及其对气候变化的响应.结果表明:(1)NDVI、EVI和SIF的时间序列均能反映研究区植被生长的季节变化,与NDVI相比,EVI与SIF的变化曲线更加一致.(2)研究区2000—2019年SOS变化范围为年序日96～144 d,平均值为129.46 d.EOS变化范围为272～320 d,平均值为295 d.LOS集中分布在128～224 d,平均值为165.65 d.由于植被类型差异和逆温现象的存在,大片连续多年冻土区的LOS大于岛状融区多年冻土区.(3)研究区SOS和EOS变化趋势的平均值分别为-1.23 d·(20a)-1和-0.46 d·(20a)-1,均呈提前趋势.LOS变化趋势的平均值为2.39 d·(20a)-1,呈延长趋势.研究区植被SOS与3—5月平均气温呈显著负相关,EOS与8—10月平均气温和降水呈显著正相关.

    植被物候气候变化MODISEVI多年冻土大兴安岭

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    长期增温和围栏封育对高寒草原土壤微生物残体碳积累的影响不显著

    种碧莹金显玲徐海燕吴晓东...
    1391-1400页
    查看更多>>摘要：在气候变暖背景下,围栏封育是常见的草地生态系统管理手段,明确变暖和围封对土壤有机碳的积累过程,对于认识草地生态系统碳源汇效应十分重要.本文以氨基糖为有机碳组分的标识物表征死亡的微生物量,选择连续15年增温和围栏封育处理下的样地,分析增温和围栏封育对高寒草原区微生物残体碳积累的影响.结果表明:相比对照,增温+围封和围封处理细菌、真菌来源碳无显著差异,但细菌残体碳比真菌残体碳对土壤有机碳相对贡献大;增温+围封和围封处理与对照相比,氨基糖总量影响不显著,但是显著降低了土壤中微生物碳长期周转,短期周转不显著;总氨基糖、真菌来源碳、细菌来源碳与电导率、含水率、土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)显著正相关.综上所述,细菌残体碳比真菌残体碳对土壤有机碳相对贡献大,增温和围栏封育对微生物残体碳影响不显著.

    高寒草原围栏封育增温微生物残体碳相关性分析

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    新疆滑雪产业的经济和社会效应分析

    梁巧霞韦孟丹梁赛效存德...
    1401-1412页
    查看更多>>摘要：随着国民生活水平的普遍提高,冰雪产业作为新兴产业正在快速发展,并且为社会和经济发展带来众多惠益.了解冰雪产业和社会经济发展的关联性及推动作用是合理开发和管理冰雪产业的基础.本研究以新疆为案例地,基于冰雪产业中的主要组成即滑雪产业,建立了滑雪产业与主要经济产业的联系,结合地区间投入产出关系,运用投入产出分析方法评估了新疆滑雪产业的经济和社会效应.研究表明:2012年和2017年新疆滑雪产业的产能约345亿元和1819亿元,由此可带动的其他经济产业总产量分别达到809亿元和4151多亿元的产值;滑雪产业在2012年和2017年的影响系数为2.28和2.33,大于主要经济产业影响系数;滑雪产业带动最大的四个产业包括交通运输、仓储和邮政,石油和炼焦产品加工,批发和零售,住宿和餐饮产业,其中,批发和零售以及住宿和餐饮的相对影响明显上升,石油和炼焦产品部门的影响相对下降.另外,通过经济结构分解发现,滑雪产业的经济拉动效应进一步加强,特别是第三产业住宿与餐饮产值提高达259％.同时,滑雪产业能为当地提供更多就业机会.综上,新疆依托滑雪产业天然禀赋的优势,能给社会经济的可持续发展带来新契机,但若要最大程度发挥冰雪产业的经济杠杆作用,不仅需要合理的经济结构为基础,更需要协同发展关联紧的其他产业作为支撑.此外,为了能够给滑雪产业发展提供足够的上升空间,受滑雪产业带动作用最大的四大产业也应为促进其发展的重点施策产业,充分吸收冰雪产业发展的经济红利,以获取更多经济和社会效益.

    社会经济效应冰雪产业滑雪场投入产出新疆

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    基于历史边界的喜马拉雅山脉冰湖提取方法对比研究

    陈方王金晓张美美于博...
    1413-1427页
    查看更多>>摘要：冰湖是气候变化的重要指示器,在全球变暖的背景下,冰湖的持续监测对区域水资源管理以及高山地区防灾减灾具有重要意义.受冰川消融和气候影响,冰湖边界会发生季节性和年际变化.已有冰湖制图的研究,往往要首先确定遥感影像上每个冰湖的位置,然后获取其精细边界.近年来,不同区域的冰湖编目数据日益增加,提供了大量的冰湖历史边界.对这些位置已知的冰湖进行监测只需提取其当前边界,而历史边界可以作为冰湖迭代边界的起点,从而加速冰湖编目数据的更新.本研究以喜马拉雅山脉成像条件较好的488个冰湖和受积雪、冰冻、云、山体阴影影响的80个冰湖作为研究对象,将前者按照面积大小分成3类,基于1990年冰湖编目数据提供的历史边界信息,对比了人工阈值法、OTSU阈值法、U-NET、双峰迭代法、OTSU迭代法和C-V迭代法在2014年后Landsat-8 OLI影像上的冰湖提取结果.结果表明:OTSU迭代法、C-V迭代法能有效利用冰湖缓冲区内的统计信息,取得的F1分数高达88.89％和89.30％,显著优于人工阈值法、OTSU阈值法和双峰迭代法,也能较完整地提取冰冻状态和云覆盖的冰湖;对于积雪覆盖下的冰湖,C-V迭代法的提取精度最高;U-NET模型取得的F1分数高达89.8％,能准确提取与山体阴影相连的冰湖.本研究为历史边界已知的冰湖长期监测提供了方法支持.

    历史边界冰湖提取OTSU双峰迭代法C-V迭代法U-NET

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    山地冰川中流线自动提取方法研究

    张一新周建民桑文刚李震...
    1428-1436页
    查看更多>>摘要：冰川是冰冻圈的重要组成部分,被誉为气候变化的"指示器"和"预警器".而冰川中流线则是反映冰川几何形态的关键参数之一,是确定冰川长度随时间变化、分析冰川运动速度场和估算冰川体积等的一个重要参量.本文基于泰森多边形法,结合冰川表面地形特征,从形态学角度提出了一种山地冰川中流线自动化快速提取的新方法.本方法根据数字高程模型数据分别以冰川矢量边界线上局部最高点和最低点为起始点和终点,并结合提取冰川中心线的方法提取冰川的中流线.将本方法应用于青藏高原1014条山地冰川中,自动生成了相应的冰川中流线2114条,提取成功率为100％.通过将本文所提方法与Kienholz方法所提取的冰川中流线的平均长度进行比较,发现本文方法和Kienholz方法所提取冰川中流线的平均长度比为0.98,具有很高的一致性.另外,对于不同类型冰川的中流线提取,我们引入了Zhang方法和Kienholz方法与本文方法的提取结果进行了对比,结果表明本方法提取结果覆盖更全.本文所提方法可基于冰川编目数据中的冰川矢量边界线数据和数字高程模型数据,在无人工参与的情况下,实现对冰川中流线的自动化快速提取.

    山地冰川中流线中心线泰森多边形冰川矢量边界线

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