为从整体上认识多年冻土流域水循环过程基本规律及其对下垫面条件变化响应，以长江源区风火山小流域为例，基于2016—2019年的水文气象要素的野外观测与计算，分析了坡面尺度上水分入渗、蒸散发、活动层内部水热条件以及冻结层上地下水等关键水循环过程的变化特征及其对下垫面条件变化的响应。研究结果表明：（1）风火山小流域生长季实际蒸散发的多年平均值为472.1±42.9 mm,实际蒸散发的气象影响因子排序为：净辐射(敏感系数SRn=1.22,相关系数R=0.93)>气温(STa=0.33,R=0.84)>相对湿度（■,R=0.46）>风速（SU=-0.25,R=-0.27）,坡面尺度上实际蒸散发与植被覆盖度以及海拔高度正相关；（2）初始和稳定入渗速率均随坡位的升高而增大，对于稳定入渗率，初始融化期、完全融化期和初始冻结期，坡顶（1.07 mm/min、0.63 mm/min、0.88 mm/min）>坡中（0.29 mm/min、0.45 mm/min、0.21 mm/min）>坡底（0.11 mm/m...

由于多年冻土区流域土壤冻融过程对水循环影响的复杂性,水循环物理过程观测存在困难和不足,而利用稳定同位素方法可以有效地解决该问题。因此,基于2009年长江源风火山流域夏季定点降水和河水δD和δ18O,对研究区降水河水稳定同位素特征进行分析。结果表明,研究区夏季降水δD和δ18O受到降水量和温度的双重影响,即受海洋性和大陆局地气团的交替影响。河水氢氧同位素的季节变化和空间差异与壤中流、地下水补给河流的季节差异和植被覆盖的空间差异有关。随着地温升高和土壤冻融锋面的迁移,河水补给来源和同位素特征发生改变,表明土壤冻融变化对多年冻土流域径流过程起到重要作用。此外,蒸发分馏作用是研究区河水同位素的重要影响因素。

高原多年冻土区隧道的修建,将不可避免地影响到隧道背后多年冻结围岩的热稳定性,并形成季节融化与冻结的活动层。结合青藏铁路二期工程格尔木—拉萨段风火山隧道修建,选取11个断面对多年冻土隧道开挖直到贯通引起隧道冻结围岩体的热学响应规律进行深入的现场试验研究。现场试验结果表明:(1)隧道背后围岩地温随时间及深度呈线性变化趋势。(2)施工期间,因受人为热源影响,围岩冻融范围超过该地区天然冻土上限值。有些断面隧道背后围岩融化深度超过5m,远远超过该地区天然冻土上限值(1.36～2.11m)。分析结果表明,其围岩融化范围与多年冻土上限的比值,随着洞内温度与洞外温度比值呈现线性变化。(3)贯通后,良好的保温措施使得围岩冻融圈范围小于天然冻土上限,且其围岩融化范围与多年冻土上限的比值,随着围岩表面温度与隧道洞外温度比值也呈现线性变化。

以青藏高原风火山隧道常年冻土(岩)爆破技术为研究对象,运用理论分析、试验研究、数值模拟和现场测试等方法,对冻土爆破技术进行了系统研究.通过对隧道数值模拟发现隧道轮廓顶部震动速度最大,温度变化比较明显.分析了影响冻土热平衡的外部热源因素,并完成了NaCl水溶液降低爆生气体温度试验,在周边炮眼采用盐水炮泥解决了爆生产物热源问题;针对隧道围岩性质,提出了不同围岩条件下开挖方案,最后对隧道爆破振动进行了监测.