以某公路工程为依托,对多年冻土区域沼泽湿地特性及路基施工技术展开分析论述。研究结果表明,在多年冻土区域内,对沼泽湿地路段进行路基填筑施工时,要明确沼泽湿地的物理特性,掌握路基填筑的关键技术,通过试验路段确定出相关的施工参数,据此开展路基施工,确保质量达标。
高寒冻土沼泽湿地对温度极为敏感,在该区域修筑路基易发生不均匀沉降变形,而路基修筑的施工季节是影响路基热稳定性的重要因素之一。为研究最佳施工季节和季节选定对路基热稳定性的影响,以省道224线二道沟兵站109岔口至治多段为依托,针对抛填片块石处治高寒冻土沼泽湿地的典型路基处治方式,建立有限元模型,分析春、夏、秋3个施工填筑季节对高寒冻土沼泽湿地路基热稳定性的影响。结果表明,路基中心和坡脚处的温度随着深度的增加逐渐降低,同一深度处路基中心处温度高于坡脚处温度,随着运营时间增加,冻土上限降低,路基中心处的冻土上限明显更低。在夏季施工填筑时引起的冻土上限下降值在相同位置处是秋季施工填筑引起冻土上限下降值的1.3~2.5倍。故认为秋季为最佳施工季节,秋季施工对路堤底部的热稳定性影响最小,夏季施工影响则最大,春季介于两者之间。
高寒冻土地区沼泽湿地的水热条件复杂,路基变形不均匀是该地区的典型病害。在分析区域气候环境和地质条件的基础上,从冻胀、融沉及压密变形的发展过程中揭示了路基变形不均匀的机理;提出采用片块石、砂砾和工程土填筑路基的结构;结合试验路段的修筑,提出了各结构层摊铺和碾压的施工工艺,确定了各结构层的检测标准。
【目的】北方泥炭地对气候变暖引起的冻土退化可能具有正负反馈作用,但其对采伐干扰引起的冻土退化如何响应却仍不清楚。【方法】采用静态箱-气象色谱法和相对生长方程法,同步测定温带小兴安岭岛状冻土区落叶松-泥炭藓沼泽不同采伐处理(D-对照、Z15-轻度择伐15%、Z45-强度择伐45%、J-皆伐)(采伐试验已10 a)样地的土壤呼吸年净碳排放量(CO2与CH4)、植被净初级生产力及年净固碳量及相关环境因子(温度、水位、化冻深度及土壤碳氮含量等),并依据生态系统净碳收支平衡,揭示采伐干扰对温带岛状冻土区森林湿地碳源/汇的中期影响规律及影响机制。【结果】1)择伐(Z15和Z45)使其土壤CH4年均通量(0.07~1.53 mg·m-2h-1)提高5.7~6.4倍(P> 0.05),皆伐却使其显著提高20.9倍(P <0.05);2)采伐(择伐与皆伐)使其土壤CO2年均通量(84.94~106...
湿地在全球碳循环中具有重要作用,但目前湿地碳储量估算仍存在诸多不确定性。利用相对生长方程与碳/氮分析仪测定法,同步测定寒温带大兴安岭永久冻土区沿过渡带环境梯度依次分布的7种典型天然沼泽类型(草丛沼泽C、灌丛沼泽G、毛赤杨沼泽M、白桦沼泽B和落叶松苔草沼泽LT、落叶松藓类沼泽LX、落叶松泥炭藓沼泽LN)的生态系统碳储量(植被和土壤)、植被净初级生产力与年净固碳量,定量评价各沼泽类型的生态系统碳库及植被固碳能力,并揭示两者沿过渡带环境梯度的空间分布规律性。结果表明:(1)其植被碳储量(3.60~62.18 t·hm–2)沿过渡带环境梯度呈先上升后降低的偏态型分布趋势;(2)土壤碳储量(179.47~320.81 t·hm–2)呈森林沼泽(M除外)与灌丛沼泽显著高于C(56.4%~78.8%,P<0.05)和M(32.0%~50.9%,P<0.05)的变化规律性;(3)生态系统碳储量(183.07~347.14 t·hm–2)也呈现森林沼泽(M除外)与灌丛沼泽显著高于C(64.0%~89.6%,P<0.05)...
冻土沼泽湿地地区铁路路基形式广泛采用倾填片石结构,受全球气候变暖、局域环境变迁等自然因素的影响以及铁路路基的热扰动,铁路沿线的冻土沼泽湿地在加速萎缩,下部多年冻土在加速退化,修筑于其上部的铁路路基呈现出加速失稳的状态。为保证铁路运营安全,并为运营维护与设计提供技术指导,针对冻土沼泽湿地萎缩与倾填片石路基的结构特点,通过稳定性分析,提出采用主动防护的热棒、太阳能制冷技术,并提出了加强防排水、改善地表条件、帮宽、设置护肩及抬高道砟等防护措施。
由于具有特殊的气候及地质条件,冻土沼泽湿地地区的道路路基较普通冻土地区更容易出现病害。结合沼泽湿地与其下伏冻土的共生关系,分析路基产生病害的原因,同时提出了在冻土沼泽湿地地区防治病害的原则与对策。
以中国大、小兴安岭为例,在前期沼泽湿地与多年冻土共生机制研究基础上,构建了沼泽湿地与多年冻土的共生模式,并发现在不同尺度空间上,共生模式的主导特性并不相同:在大尺度空间上为"结构型共生模式";在中尺度空间上为"功能型共生模式";在小(微)尺度空间上为"过程型共生模式"。三者间,后者依次是前者的基础。微观过程型共生模式又分为3类:第一类为厚泥炭沼泽与稳定多年冻土的强共生模式,第二类为中厚泥炭沼泽与亚稳定多年冻土的中强度共生模式,第三类为薄(或无)泥炭沼泽与不稳定多年冻土的弱共生模式。沼泽湿地与多年冻土共生模式的构建,对揭示该共生体的形成演化规律具有理论价值,对冻土保护提供了新思路。
【中文摘要】兴安岭地区赋存多年冻土和沼泽湿地,目前呈现出退化趋势。课题组于内蒙古根河,伊图里河,满归及漠河等地建立实验站,基于两年多野外观测和多次考察基础上,对兴安岭型冻土和湿地的共生性进行了多尺度分析。两者宏观尺度上表现出区域分布同位性,中观尺度上表现为功能吻合性,微观尺度上表现出垂向结构性。并建立了共生体的命名体系。本课题重点研究了冻土-湿地共生体发育、退化的驱动因子和机制。驱动因子主要包括内生因子(植被,泥炭层),外生因子(气候,雪盖以及人为活动) 和缓冲因子(地貌,坡向)等。课题研究认为,植被类型是共生体发育和退化的内在基础;本区域植被盖度的影响可达地下4m深度,其强影响范围在地表至地下1.6m深度左右;泥炭层具有热半导体效应,本研究提出泥炭层对冻土发育具有"双向调节"稳定器功能;气温对共生体热稳定性的影响呈显著多项式关系,影响强度随深度增加而逐渐减弱,其强影响深度在地表至地下0.5m左右。当外生与内生因子形成反作用力,共生体热稳定性迅速降低、逐渐退化。课题通过建立多年冻土地温分布等效纬度模型,预测分析了未来时段冻土地温分区,并提出了保护兴安落叶松和修氏苔草,停止开发冻土区泥炭等对策。
2008-01