近年来,季节冻土区滑坡灾害的发生频率逐渐增加且危害加重,引起人们的广泛关注。相对于非季节冻土区,季节冻土区的积雪消融和土体冻融的物理过程是否对滑坡产生影响,有待进一步研究。2002年5月9日发生在中国天山伊犁地区的一个巨型黄土滑坡群(加郎普特滑坡群)为本研究提供了一个理想案例。本研究基于实地勘察、遥感影像判识、气象数据分析和黄土特征试验等方法,探究加朗普特滑坡群的形成过程,揭示其破坏模式和失稳机理。研究表明,加朗普特黄土滑坡群由3个滑坡构成,总堆积方量约1 735.5×104 m3,滑动过程断断续续持续了2天,其形成与发展是多级、多次的推移式滑动破坏过程。加朗普特滑坡群的发生是早期融雪和后期暴雨耦合触发的结果。春季气温异常升高驱动的积雪融水影响斜坡前期变形演化,极端暴雨是滑坡发生的激发因素。另外,特殊坡体结构和地层组合为黄土滑坡发生提供了物质结构基础。结合斜坡变形过程我们建立了考虑降水入渗和冻融循环作用的黄土斜坡变形破坏模式,并提出了黄土斜坡滑面静态液化和坡脚滑动液化的联合是诱发黄土滑坡发生的重要机理。随着气候变化驱动的异常升温事件增多,未来天山季节冻土区发生大型黄土滑坡的风险极高。本...
近年来,季节冻土区滑坡灾害的发生频率逐渐增加且危害加重,引起人们的广泛关注。相对于非季节冻土区,季节冻土区的积雪消融和土体冻融的物理过程是否对滑坡产生影响,值得进一步研究。2002年5月9日发生在中国天山伊犁地区的一个巨型黄土滑坡群(加郎普特滑坡群)为本研究提供一个理想案例。基于实地勘察、遥感影像判识、气象数据分析和黄土特征试验等方法,试图去探究加朗普特滑坡群的形成过程,揭示其破坏模式和失稳机理。研究表明,加朗普特黄土滑坡群由3个滑坡构成,总堆积方量约1 735.5×10~4 m3,滑动过程断断续续持续了2天,其形成与发展是多级、多次的推移式滑动破坏过程。加朗普特滑坡群发生是早期融雪和后期暴雨耦合触发的结果。春季气温异常升高驱动的积雪融水影响斜坡前期变形演化,极端暴雨是滑坡发生的激发因素。另外,特殊坡体结构和地层组合为黄土滑坡发生提供了物质结构基础。结合斜坡变形过程我们建立了考虑降水入渗和冻融循环作用的黄土斜坡变形破坏模式,并提出了黄土斜坡滑面静态液化和坡脚滑动液化的联合是诱发黄土滑坡发生的重要机理。随着气候变化驱动的异常升温事件增多,未来天山季节冻土区发生大型黄...
以新疆卡依尔特斯河谷为例,利用河谷所在流域及测站2020、2021年融雪期季节性冻土湿度、积雪深度、融雪洪水流量等数据,对季节性冻区冻土的冻融特征及其对融雪洪水的影响展开分析。结果表明,融雪洪水流量受积雪深度、冻土湿度等因素影响较大,其决定着融雪洪水峰值的出现时间及取值;10 cm深度以内的冻土湿度变化对融雪洪水影响明显,10 cm深度以下的冻土湿度变化只会削弱洪峰并降低峰值。
国内外对寒区冻土水文特性研究较为薄弱,尤其是冻土期产流机制研究更少,本文以黑龙江省汤旺河春季融雪径流为例,探讨了寒区冻土影响下中小河流的产流机制和规律,用实际成果资料分析了冻土期与洪水期产流对比关系,为冻土情况下中小河流水文预报、春季来水量分析计算提供了参考依据。
我国西北大部分地区在公路自然区划中属于季节性冻土区,由于冬季气温较低,雨雪天极易造成沥青路面积雪凝冰,路面积雪凝冰严重威胁着行车安全,研究如何快速高效地融雪除冰对于提高冬季路面行车安全有较高的社会实用价值。通过自行设计的融雪剂凝冰点测试装置,首先对自来水和蒸馏水的凝冰点进行测试以验证试验方案的可行性;其次,采用双通道数字测温仪对四种不同浓度(5%,10%,15%和20%)下常用的氯盐类和非氯盐类融雪剂的凝冰点进行测试,并与根据稀溶液依数性规律对浓度为5%时的单一型融雪剂计算的理论凝冰点进行对比;最后基于单一型融雪剂的凝冰点测试结果配制了三种不同掺配比例(3∶7,4∶6,5∶5)下的六种新型复配型融雪剂,并对其凝冰点进行了测试。研究结果表明:浓度为5%时的单一型融雪剂的实测凝冰点数据与计算的理论凝冰点数据相符;氯盐类融雪剂和非氯盐类融雪剂以及复配型融雪剂的凝冰点降低均符合稀溶液依数性规律;八种单一型融雪剂的凝冰点较低的为氯化钠和氯化钙,表明氯盐类融雪剂的融雪除冰效果整体优于非氯盐类融雪剂;复配型融雪剂的凝冰点大小顺序为:氯化钠-乙二醇<氯化钠-1,2-丙二醇<氯化钙-乙二醇&...
选择天山北坡呼图壁县内军塘湖流域为试验场,利用相关分析和回归分析对季节性冻土冻融特征及其对融雪洪水的影响进行研究。结果表明:(1)在军塘湖流域内气温对冻土厚度有正反馈影响作用;(2)冻土消融时,消融速率远大于其冻结速率,而低海拔季节性冻土的消融时间比高海拔短;(3)随着融雪加剧,土壤表层和下层土壤湿度呈增加趋势,随着冻土不断融化,其土壤下渗强度增强;(4)冻土厚度与流域径流量成反比关系,降水与对融雪洪水则成正比的关系。本文通过分析季节性冻土冻融及其对融雪洪水的影响,以期为农业生产和洪水预警等提供参考依据。
为了分析季节性冻土区春季融雪入渗对地下水的补给作用,通过对小型野外试验场地气温、地下水位和土壤温度以及土壤湿度动态的系统监测,分析了冻结期和融冻期间地下水位动态的变化特征及其与相关环境要素的对应关系。在此基础上,分析了冻土层渗透性的影响因素,提出了季节性冻土区不同冻融阶段相应的地下水补给模式。研究结果表明:季节性冻土区大气降水入渗量应分非冻结期、冻结期以及融冻期三个时段进行计算,其中冻结期大气降水以降雪形式出现,对地下水无入渗补给作用;春季融冻期间,在冻结期内产生的积雪开始融化,可单独或与大气降雨一起入渗,并对地下水产生较为明显补给作用,但入渗补给系数相对较小,在本文的实例研究场地内,融冻期的融雪(降水)入渗补给系数仅为非冻结期大气降水入渗系数的1/2左右。
在我国西北干旱区以季节性积雪融水为重要补给源的山区流域,温度通过影响土壤冻融循环而间接对径流产生影响。为了更好地模拟以积雪融水为重要补给水源的高寒山区的径流过程,判断不同温度指标以及冻土对径流的影响,本研究以开都河流域为例,通过改进基于系统动力学原理构建的水文模型,分析了用正积温和平均温度估算融雪速率,以及是否考虑冻土影响条件下模型对径流的模拟能力,用相关系数、Nash-Sutcliffe效率系数、均方根误差和观测标准差等评价指标对不同方案下模型的模拟能力进行了评价。结果表明用正积温估算融雪速率同时考虑季节性冻土影响情况下模型的模拟能力最高,从而证实了正积温能够更好地计算积雪融水、模拟融雪径流,且在高寒山区季节性冻土广泛发育的地区,考虑冻土的影响十分必要。
基于2016年冻土融化期黑顶子河流域地表水、土壤水和地下水中稳定氢(δD)氧(δ18O)同位素观测数据,分析了该区域融雪产流阶段δD和δ18O的时空变化特征及主要影响因素。结果表明:融化期积雪δD和δ18O平均值最小,分别为-9.33%和-1.28%,且变异性最大。冻土层隔绝了地下水与融雪水的联系,因而地下水、土壤水主要来自冻结期前降雨,其δD和δ18O变异性最小且均匀的分布在大气降水线附近。冻融过程控制了融雪水与土壤水的蒸发速率和混合作用,进而影响了河水δD和δ18O随时间的变化特征。土地利用类型不同导致下垫面之间土壤水和地下水δD和δ18O差异较大。玉米田土壤水主要来自降雨,经历了先入渗再蒸发的过程,呈现表层大深层小的变化趋势。水稻田深层土壤水和地下水主要来自作物生长期灌溉水,经历了先蒸发后入渗的过程,δD和δ18O较大;表层土壤水主要来自冻结期降雨或融雪入渗,δD和δ18O较小。受水稻田地下水补给、河道融冰...
利用天山北坡季节性冻土区的军塘湖流域观测场2013年和2014年冻融期冻土深度及各层土壤的温湿度数据,研究季节性冻土的冻融规律及冻融过程中土壤含水量的变化特征,探讨各层土壤水分分布及迁移特征对融雪径流的影响。结果表明:冻融过程中冻土深度会发生变化,且温度不同冻融速率不一;土壤水分的迁移受制于土壤温度的变化,特别是表层10cm土壤温湿度相关性极大;对比2013年,2014年数据,土壤表层10cm内的含水量变化会对融雪水的下渗有调控作用,从而影响下垫面的径流量。研究季节性冻土冻融过程及对融雪径流的影响,会对准确预报融雪性洪水有重要意义。