【目的】探究大兴安岭多年冻土区小流域地表水和地下水的水化学特征并分析水体溶质元素来源及主要影响因子。【方法】在大兴安岭多年冻土区老爷岭小流域，于2023年4月1日至7月30日，采集地表水、潜水和承压水样品，测定主要离子浓度。基于数理统计、Piper三线图、Gibbs图、矿物稳定场图和离子比例系数等方法，分析地表水和地下水的水化学特征，揭示其季节变化规律及溶质元素来源。【结果】研究表明，1)大兴安岭多年冻土区老爷岭小流域的地下水和地表水为弱碱性淡水，优势离子为HCO3-，Ca2+、Mg2+。地表水、潜水、承压水的水化学类型分别为HCO3-Ca·Mg型、HCO3-Ca·Na型、HCO3-Ca·Mg·Na型。2)地表水和地下水的主要离子浓度有一定的季节性差异。在融雪径流期，地表水和潜水的主要离子浓度高，呈先上升后下降的变化趋势，而承压水的离子浓度呈平缓上升趋势；在生长季，地表水、潜水和承压水的离子浓度较为稳定；3)降水量、径流深与地表水中离...

为了快速和直观地掌握新型框架锚杆支护下多年冻土边坡的冻融规律，基于水-热-力耦合理论，考虑多年冻土边坡冻结和融化规律，在考虑风速影响下建立了新型通风锚杆支护边坡冻胀、融化固结耦合控制方程，并通过伽辽金法和有限差分法对这些控制方程进行相应的空间域和时间域的离散，进而编制了有限元软件，从而建立了新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡水-热-力耦合模型，并采用室内模型试验验证了所建立模型的可靠性.利用该模型对新型框架通风锚杆支护多年冻土边坡进行了计算，研究结果表明：(1)在新型框架通风锚杆支护下，坡面及锚杆周围的温度明显低于坡体内部，且锚杆周围的温度分布呈现波浪线形态；在融化期间，坡面温度相对升高，然而锚杆周围的温度仍然低于坡体内部.(2)经过长期的冻融循环，边坡产生了不可恢复的变形，且变形逐年累加.(3)在冻融循环周期内，锚杆轴力表现为逐渐增大、然后减小的趋势，其受到的冻胀力超过融土土压力.该计算模型可为新型框架通风锚杆的设计计算提供理论指导.

冻结层上水是寒区冻土水文循环的关键层，揭示其动态演变规律，对认知冻土区地下水运移机制及精准预测具有重要科学意义。然而，由于多年冻土区原位监测数据的匮乏，以及非线性适应型水文过程模型构建的缺失，冻结层上水动态时空预测精度难以满足科学研究和工程实践需求。本研究以青藏高原风火山小流域（海拔4063～5398 m）为典型研究区，基于2021—2023年原位观测气象数据（精度±0.1℃/±0.1 mm）、逐日土壤水热(精度±1℃/±0.03 m3·m-3)及冻结层上水位（精度±0.14 cm）原位监测数据，揭示坡面尺度冻结层上水动态的水热时空协同机制；集成气温、降水、土壤温湿度和初始水位等多要素，构建及评估基于长短期记忆神经网络（LSTM）的冻土水文预测模型的适应性。研究发现：（1）冻结层上水动态具有显著季节分异特征，其水位波动（年变幅0～1.53 m）与活动层土壤温湿度呈现一致性，基于Boltzmann函数的平均拟合优度为0.90。（2）所构建的基于LSTM方法的冻结层上水位预测模型（学习率0.002）在坡面多梯度验证中表现出卓越性能，平均纳什效率系...

湖泊富营养化是目前公众和政府关注的热点问题之一，以往研究多集中在入湖的地表污水处理和农业灌溉排水污染物的拦截与阻滞等方面，严重忽视了地下水对湖泊富营养化的贡献。热红外遥感技术被广泛应用于识别入湖地下水排泄区，但传统的热红外遥感法并未考虑冻结湖泊表面覆盖的积雪和冰层对反演湖水表面温度精度的影响，限制了其精度和适用性。以东北季节性冻土平原区典型湖泊查干湖为研究对象，通过构建基于MODIS反演湖水表面温度的GA-SVR机器学习模型，将冰封期热红外遥感法反演湖水表面温度的R2由0.69提高到0.95，提高了入湖地下水排泄区的识别精度，并以222Rn浓度的空间分布特征来验证GA-SVR模型识别地下水排泄区结果的可靠性，从而为有效识别查干湖营养物质主要来源和支撑查干湖水环境安全管控提供科技支撑。

为探究高含冰量冻土在高温作用下的融化过程和水热变化，在负温环境箱内将干土、冰晶、水按配合比制成温度为-1.5℃，体积含冰量分别为20%、30%、40%和50%的4种冻土，然后利用自制的高功率加热管对4种高含冰量冻土进行了预融对比试验并通过传感器对冻土解冻过程中土体的温度和体积含水量进行实时监测，分析了加热管作用下冻土温度和水分随时间的变化规律以及融化速率；在此基础上，通过现场试验验证了高功率加热管用于预融深层高含冰量冻土的有效性和可靠性，并利用静力触探试验（CPT）判断了土体的融化范围。研究结果表明：加热棒作用下冻土的融化过程可以分为3个阶段，即冰水相变融化阶段、升温阶段和降温阶段；冻土融化由温度梯度和湿度梯度下共同作用引起的水热迁移主导，土体的最高温度随着含冰量和径向距离的增加逐渐减小；高温作用对径向为0～5cm处的融土水分具有显著驱动作用，在加热时间内径向为5cm处冻土的含水量在达到设计含水量之后逐渐减小；冻土在0～5cm范围内的融化速率远大于其他范围且融化速率随着径向距离和含冰量增加而大幅减小；通过水分场判断冻土的融化时间和范围具有一定的滞后性，其会低估冻土的融化速度和范围，建议...

为研究季节冻土区路基服役过程中温湿度的长期变化情况，以东北地区道路路基为研究对象，在水热耦合方程基础上借助于有限元软件，计算路基填土在长期冻融循环过程中的温度、湿度响应。研究结果表明，路基2 m深度以内的浅层土体受气温影响较大，随着深度的增加温度逐渐稳定，路基温度的变化相较于气温的变化具有滞后性；路基冻结期间，未冻结区域的水分在温度梯度作用下向冻结区域迁移，在冻结锋面处含水率发生突变，融化期间，路基浅层水不易消散，聚集在冻融交界面处导致土体含水率增加；季节冻土区路基长期的温湿度状态表现出以年为单位的周期性变化规律。

藏北无人区海拔高气候恶劣，施工物资运输难度大，在进行地质调查钻探工程施工中发生冻土融冻坍塌、泥岩强造浆缩径、长孔段连续破碎涌水等多种复杂问题。针对钻探施工遇到的难点，优化了钻具组合、冲洗液体系、钻探器具，采用短行程干钻取心、重力加杆、跟管钻进、导流泄压等技术措施，解决部分施工中遇到的问题。在该地区钻探施工积累了一定经验，为该区域能源资源调查提供有效的地质资料和岩心实物资料。

高寒植被生长和分布与其潜在水分来源和水分利用特征密切相关。受气候变化影响，近年来长江源区植被覆盖迅速提升，大量高寒草甸演化为沼泽草甸，对区域生态水文过程产生了深远影响。基于此，采集2021年长江源多年冻土区流域典型高寒草甸和沼泽草甸坡面上坡、中坡、下坡的土壤、植物样品，获取氢氧稳定同位素监测数据，探究高寒草甸和沼泽草甸的水分利用策略差异。结果表明，叶片水δ18O变幅最大，降水次之，土壤水、根系水变幅最小，叶片水氢氧稳定同位素受蒸发分馏效应影响最大，此外，植物水线的斜率和截距均远小于地区大气降水线，也反映出蒸腾作用下同位素富集现象；相比沼泽草甸，高寒草甸叶片水更加富集δ18O,高寒草甸蒸腾作用更强烈；高寒草甸和沼泽草甸对不同深度土壤水的利用策略较为接近，无显著性差异，其中，0～5 cm深度土壤水的贡献比例最大，均超过22%;坡位因素对高寒草甸和沼泽草甸不同深度土壤水的利用策略无显著性影响，其中，不同坡位草甸0～5 cm土壤水的用水贡献均为最大，可见浅层土壤水为植物根系水的主要来源，当浅层土壤水无法满足植物需水时，植物根系会吸收较深层的土壤水。

高寒植被生长和分布与其潜在水分来源和水分利用特征密切相关。受气候变化影响,近年来长江源区植被覆盖迅速提升,大量高寒草甸演化为沼泽草甸,对区域生态水文过程产生了深远影响。基于此,采集2021年长江源多年冻土区流域典型高寒草甸和沼泽草甸坡面上坡、中坡、下坡的土壤、植物样品,获取氢氧稳定同位素监测数据,探究高寒草甸和沼泽草甸的水分利用策略差异。结果表明,叶片水δ18O变幅最大,降水次之,土壤水、根系水变幅最小,叶片水氢氧稳定同位素受蒸发分馏效应影响最大,此外,植物水线的斜率和截距均远小于地区大气降水线,也反映出蒸腾作用下同位素富集现象;相比沼泽草甸,高寒草甸叶片水更加富集δ18O,高寒草甸蒸腾作用更强烈;高寒草甸和沼泽草甸对不同深度土壤水的利用策略较为接近,无显著性差异,其中,0～5 cm深度土壤水的贡献比例最大,均超过22%;坡位因素对高寒草甸和沼泽草甸不同深度土壤水的利用策略无显著性影响,其中,不同坡位草甸0～5 cm土壤水的用水贡献均为最大,可见浅层土壤水为植物根系水的主要来源,当浅层土壤水无法满足植物需水时,植物根系会吸收较深层的土壤水。

积雪是北疆地区季节冻土冻融循环的主要控制因素，季节冻土又通过改变浅层土壤的冻融相态来影响积雪融水的下渗，但该地区消融季浅层土壤的冻融状态并不清楚，致使难以从机理层面准确评估积雪和冻土协同对土壤水分的调节作用。为此，本研究基于1961—2011年阿尔泰山地区6个气象站点的积雪与冻土地面监测数据，应用高斯模型和玻尔兹曼模型进行分析，在划分多雪年、少雪年和正常年的基础上，分析了北疆地区积雪和季节冻土的基本特征，详细探讨了消融期浅层土壤的冻融状态。结果表明，该地区各站点的多年平均积雪持续期为123.2 d，多年平均最大雪深为29.7 cm；季节冻土多年平均冻结期为150.9 d，平均最大冻结深度为120.3 cm。总体上，积雪呈现增加趋势，主要表现为雪深的增加；而冻土则呈现退化趋势，主要体现在冻结期缩短和最大冻结深度减少。不同类型积雪年冻土融化结束时间和积雪消融结束时间的对比分析显示，70%的多雪年和60.5%的正常年冻土融化结束时间分别比积雪消融结束时间早8.2 d和5.5 d；而少雪年冻土融化结束时间则比积雪消融结束时间晚13.2 d。总体上，所有站点的结果表明，随着积雪的增加，消融期季节...