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[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
孙兆辉 刘建坤 陈浩华 游田
桩基是多年冻土区最为常见的基础形式之一,降低桩基工程热扰动和提高桩基长期稳定性是冻土工程研究的重点。该文将太阳能制冷技术引入多年冻土区桩基工程,并开展主动冷却桩基现场试验与数值模拟研究。试验结果表明:温控桩壁的制冷温度可降至负温以下,运行3、 10和30 d的制冷半径分别达到0.65、 1.24和1.5 m以上;通过理论分析与数值反演估算温控桩的有效制冷功率约180 W,制冷因数为0.9。模拟结果表明:制冷时长越大,桩壁温度振幅越大,稳定温度越低;制冷时长6、 9和12 h/d所对应的桩壁温度分别可降至-2.39、-3.48和-4.45℃; 10年后的影响半径分别超出6.68、 8.34和9.46 m;温控桩服役10 a后停止运行,桩周冻土仍可以在2～4 a内处于低温稳定状态。
[期刊] 草业科学
[作者]
罗栋梁 雷汶杰 康建芳 王金牛 孙建 张林 魏彦强 陈方方 高怡婷
多年冻土是冰冻圈系统的重要组成成分，其热状态和冻融过程的水热交换深刻影响高寒地区的水源涵养功能、生物地球化学循环和生态环境稳定。多年冻土区大气-地面的能量交换过程对气候变化及生态水文等冰冻圈相关环境要素的稳定及动态变化具有决定性作用。地面温度是高山多年冻土区大气-地面能量平衡的重要指标和冻土模拟制图的关键驱动条件。本文从冻土-气候关系、地面温度空间分异特征及其影响因素、地面温度监测和冻土模型等方面综述了高山多年冻土区地面温度主要的研究进展；并就空间异质性极强条件下植被、积雪、土壤等局地因素对高山多年冻土区气温和地面温度差的影响，以及地面温度的冻土模拟应用进行了展望。研究认为，地面温度是冻土热状态模拟制图的上边界条件，是比气温和遥感陆面温度更有效的多年冻土存在状态的指标，同时也是比钻探测温更简单经济的多年冻土热状态调查手段，然而过去研究不多，因此亟待开展高山多年冻土区地面温度及其与相关下垫面要素的长期协同监测。基于气温、遥感陆面温度进行多年冻土热状态的中大比例尺精准模拟及其时空分布制图，应充分考虑植被和积雪等因素对气温和陆面温度的定量削减作用，否则易造成多年冻土及活动层模拟与实际分布的较大误差。此外，中纬度高山多年冻土区极强的太阳辐射导致积雪较难稳定驻留，但其复杂相变作用对下伏多年冻土热状态的影响尚需长期定位监测和模拟研究以精准量化。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
李静 盛煜 陈继 张波 吴吉春 张秀敏
多年冻土是一种热现象,地温是判断多年冻土特征的有效指标。通过对祁连山区东北部大通河源区多年冻土分布状况的野外考察与钻探等工作,借助于实测地温数据和地温曲线分析工具,对大通河源区39个钻孔点的多年冻土地温特征进行了对比分析,对影响多年冻土地温的主要因素进行了概括和总结。结果表明,在大通河源区,高程、植被类型、地表覆盖特征、土壤水分条件等是影响多年冻土地温的主要因素。根据尺度性划分的结果,高程是影响区域多年冻土地温变化的一级因素;随着空间尺度的下降,植被类型和地表覆盖特征成为二级影响因素;在沼泽化草甸植被覆盖区,土壤水分条件又成为影响多年冻土地温的三级影响因素。对多年冻土地温特征及影响因素的分析不仅有助于了解区域多年冻土的稳定性、预测全球气候变暖背景下的多年冻土演变和退化,还可以为寒区气候变化、生态、水文等相关领域的发展提供基础,为各项工程设施的实施和维护提供建议和指导。
关键词：
地温特征 影响因素 多年冻土 大通河源区
[期刊] 地理科学进展
[作者]
汤芸淇 汪凌霄 赵林 李艳 李智斌 刘世博 邹德富 王紫珊 刘童 丁嘉怡 赵建婷
近年来，青藏高原湖泊的快速扩张引起广泛关注，已有不少研究系统分析了大于1 km2的大型湖泊的变化动态，但对于面积较小的由于多年冻土退化形成的热融湖塘，其在大范围流域尺度上的分布及变化研究尚不多见。论文基于光学和雷达影像，系统分析了三江源区内湖塘（<1 km2）分布及其变化，以及与多年冻土之间的联系，并且首次揭示了湖塘底部融区的分布情况。结果表明：（1）三江源区2020年代（2020—2022年）的湖塘面积达917.03 km2，湖塘总数为61608个。其中长江源区湖塘数量最多，达到48987个，黄河源区12459个，澜沧江源区最少。（2）相较于1960年代，2020年代三江源区域面积小于1 km2湖塘数量增加了76%，面积增加了13%。长江源区湖塘扩张明显，黄河源区、澜沧江源区的部分湖塘萎缩。1960年代的湖塘有53%在2020年代依然存在。（3）三江源区80.9%的湖塘底部冬季存在融区，其中长江源有78.2%，黄河源有90.8%，澜沧江源有98.7%。在多年冻土区，有一半底部有融区的湖塘在1960年代就已存在，新增湖塘底部冬季较少存在融区，目前浮冰湖塘范围要远大于触底冰湖塘范围，可能会进一步加速多年冻土融化。研究结果可为分析多年冻土退化状态以及多年冻土退化与热融湖塘发育之间的联系提供基础，为高原地区热融湖塘碳排放研究提供基础数据。
[期刊] 林业科学
[作者]
周玉成 杜炳霖 姜新波 杨春梅 马岩 孙金浩
【目的】提出太阳能加热与井水制冷墙裙板的设计思路,设计一种热量集散器作为太阳能热水器或水井与墙裙板进行冷热传导的媒介,为开发一种能够实现高效热传递的储能系统提供理论依据。【方法】确定储能系统各部件的具体结构,利用三维软件建模,模拟太阳能加热与井水制冷墙裙板的工作流程,设计储能系统的控制系统,实现温度检测、辅助加热和自动水循环等功能。通过比较分析,选择出保温材料和导热金属材料。利用传热学原理计算在加热模式下房屋与太阳能热水器吸收的总热量,并与屋内空气和墙裙版铝板所需吸收的总热量进行比较。分别计算储能系统中热水与导热铝板的热流量以及导热铝板与空气的热流量,并比较二者大小。从热传递总量和热流量2方面进行理论分析,验证太阳能加热与井水制冷墙裙板加热模式的可行性;同理,验证制冷模式的可行性。【结果】硬质聚氨酯复合材料的导热系数更低、工作温度更高,选择硬质聚氨酯复合材料作为储能水箱的保温材料。导热金属棒选择热传导率高且成本相对较低的铜作为材料,制作成螺旋结构增加传递接触面积。在加热模式下,太阳能热水器能够提供屋内升高温度所需要的热量。在制冷模式下,储能系统中井水与导热铝板的热流量为1.1 kW,大于导热铝板与空气的热流量0.8 kW。经过2种模式下的热力学计算,验证了太阳能加热与井水制冷墙裙板制冷模式的可行性。【结论】太阳能加热与井水制冷墙裙板储能系统设计具有可行性,可为今后对储能系统的研究和设计提供一种新思路,对新型太阳能储能系统的开发与利用具有十分积极的影响。
[期刊] 中国科技论坛
[作者]
孟弘
天然气水合物具有污染小、储量大、分布广、能量密度高等独特的资源优势,被誉为未来的战略接替能源,引起了世界各国的高度重视。虽然我国已分别在南海和青藏高原多年冻土区钻获了天然气水合物实物样品,但与天然气水合物开发研究强国相比技术差距仍然很大。鉴于陆域天然气水合物比海域天然气水合物勘查成本低、开采安全系数高、开采对生态环境影响小,建议当前我国应选择青藏高原多年冻土区重点部署天然气水合物的开发,并采取制定国家规划、加大投入力度、建立研发基地等措施加强其开发研究。
关键词：
天然气水合物 青藏高原 开发研究
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
邓国江 刘光生 陈联荣 廖怡平
识别多年冻土区坡面土壤水分迁移过程是认识寒区产汇流过程的关键。同位素技术可在不破坏土壤原始结构情况下，最大限度获取水文过程信息。基于长江源多年冻土流域活动层融化期(融化深度100 cm左右)采集的典型坡面土壤水、地下水、降水和河水样品，分析不同水体的稳定同位素特征，探索土壤水分迁移规律。结果表明：研究区土壤水δ~(18)O为-14.58‰～-1.58‰,均值为-8.25‰;δD为-103.88‰～-14.99‰,均值为-59.94‰;土壤水、河水和地下水同位素点均分布于局地大气降水线附近，表明降水为上述水体的主要来源；蒸发线的斜率和截距均小于局地大气降水线，其中地下水线(GWLE)的斜率最低，且地下水呈重稳定同位素富集现象，说明地下水受蒸发和混合效应的影响，在迁移转换过程中经历了一定程度的蒸发；根系层结构的复杂性使其土壤水的同位素值变幅最大，也存在重稳定同位素富集现象，其较低的氘盈余(d-excess)表明根系层经历了强烈的蒸发分馏过程；研究期除河水外其他水体随时间变幅较大；降水对于土壤水同位素的影响较小，而地下水和20～50 cm土壤水对河水的贡献占主导地位。本研究对于认识寒区产汇流过程具有积极意义，也为寒区径流过程模拟及预测提供参考依据。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
尚友贤 满秀玲 徐志鹏
【目的】为研究寒温带白桦树干液流对降水的响应，对不同降雨等级下的树干液流特征进行分析探究，为大兴安岭地区白桦用水策略以及管理提供依据和参考。【方法】2021年5—9月运用热扩散式探针法对寒温带白桦树干液流进行监测并同步观测气象因子和降水量。【结果】白桦树干液流在无雨天气下呈单峰形平滑曲线，峰值较高，优势木的峰值高达17.30 g·cm~(-2)·h~(-1)，为中等木和被压木的1.18和2.48倍,而降雨天气下液流呈单峰或双峰形波动曲线，变化幅度相对比较平缓。相较于无雨日，3个降雨等级下的优势木日均液流均出现显著下降(P 展叶期>落叶期，在展叶期，降雨后的液流明显高于降雨前(P 0.05)，落叶期优势木和中等木的雨后液流呈下降趋势(P <0.05)。相关性分析和逐步回归分析结果表明，在无雨日和降雨日，白桦树干液流均与空气温度、太阳有效辐射以及蒸气压亏缺呈正相关关系，与相对湿度呈负相关关系。小雨等级下，白桦液流变化主要取决于空气温度和蒸气压亏缺；中雨等级下，白桦液流变化主要受空气温度、相对湿度以及蒸气压亏缺的影响；大雨等级下，液流变化主要由太阳有效辐射和空气温度所驱动。【结论】降雨明显改变了不同分化等级白桦液流变化趋势及其对气象因子的响应，影响程度因降雨等级而异。
关键词：
寒温带 白桦 树干液流 降雨等级
[期刊] 地域研究与开发
[作者]
程志刚 刘晓东
基于未来温室气体中等排放情景下气候模式给出的气候预测结果的高分辨率降尺度分析结果,运用两种方法(年均温法和高程模型法)模拟了1980—1999,2030—2049和2080—2099年3个时段青藏高原多年冻土分布。结果表明,以年均地温-1℃作为多年冻土划分依据的年均温法模拟的目前(1980—1999年)高原多年冻土面积为127.99万km2,与世界数据中心给出的青藏高原现代多年冻土面积为129.12万km2的估算接近(误差率仅为0.86%);到本世纪中期(2030—2049年),高原多年冻土面积减少为87.26万km2,退化率达到31.82%;而到本世纪末(2080—2099年),高原多年冻土...
关键词：
气候变暖 冻土 预估 青藏高原
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
周国英 李天才 徐文华 孙菁 马海 陈桂琛
选择青藏高原多年冻土区工程迹地的人工恢复植物和紫花针茅草原的优势植物以及对应的土壤样品进行对照,利用原子吸收法分析了它们的矿质元素含量特征。结果表明:多年冻土区工程迹地人工恢复区植物的元素含量:>1 000μg/g的元素有Ca、P和Na,100～1 000μg/g的元素有Mn、K、Fe、Mg和Al;而对照紫花针茅草原优势植物的元素含量:>1 000μg/g的元素有Ca和Na,100～1 000μg/g的元素有P、Mn、K、Fe、Mg和Al。人工恢复区土壤元素含量:>1 000μg/g的元素有Ca、Fe和Mn,100～1000μg/g的元素有Mg、K、Al、P和Na;对照紫花针茅草原土壤元素含量...
[期刊] 地理科学进展
[作者]
李静 盛煜 陈继 吴吉春
以青海省柴达尔—木里铁路、热水—江仓公路沿线两侧约10 km缓冲区为研究区域,以冻土钻孔实测数据为基础,定量分析和评价了经度、纬度、高程、太阳辐射、坡度、坡向、地面曲率等地形—候因子对沿线区域多年冻土分布的影响,建立了以经度、高程、坡度为自变量、多年冻土发生概率为因变量的Logistic模型。借助于GIS软件和DEM数据,完成了道路沿线区域多年冻土分布概率图的绘制和多年冻土分布概率的特征分析。结果表明,极可能多年冻土(概率值为0.75～1)的分布面积为1983 km2,占整个研究区域面积的65%;可能多年冻土(概率值为0.5～0.75)的分布区面积为192 km2,占研究区域面积的6%;季节冻土(概率值
[期刊] 地理科学进展
[作者]
昌敦虎,宁淼,古丽鲜·安尼瓦尔,陈济丁,叶文虎
多年冻土地区工程建设的研究在国际上开展很早,而关于工程建设项目对区域生态环境影响的研究则相对滞后。在对生态环境要素所受影响角度的考察中,相关研究集中于工程建设项目对冻土层以及多年冻土地区植被、湿地、土地荒漠化、野生动物、自然保护区的影响上;在对生态环境影响预测和评价方法角度的考察中,相关研究集中于冻土层和多年冻土地区水土流失的影响预测和评价上。从既有的研究成果来看,多年冻土地区工程建设生态环境影响研究应向体系化、定量化和全面化发展,具体的工作包括生态环境影响评价指标体系的建立和综合性生态环境影响评价方法的制定等。
[期刊] 物流技术
[作者]
叶剑锋 吕雯 刘焕海
结合太阳能发电技术对冷藏保温车进行设计和研究,分析了冷藏保温车的市场特征,选择需求量最大的轻型箱式冷藏保温车进行设计,同时对整体结构和供电系统进行设计和研究。
关键词：
太阳能发电 箱式冷藏保温车 混合动力
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
叶殿秀 赵珊珊 孙家民
利用青海玉树县从建站至2009年的冻土观测资料,分析了玉树土壤年最大冻结深度,冻结初、终日,无冻土期变化特征。结果表明:近50多a,玉树县土壤冻结具有明显的季节变化特征,冻结主要出现在10月～翌年4月;6月中旬～9月上旬为无冻土安全期;多年平均无冻土期173 d,80%保证率下的无冻土期为147 d(不足5个月);玉树土壤年最大冻结深度没有明显的变化趋势,仅呈阶段性变化特征。0～5 cm土壤冻结初、终日没有明显变化趋势,10～30 cm深度土壤冻结初日呈变早、终日呈推迟的趋势。而近50 a玉树冬季平均气温、平均最低气温及年极端最低气温均呈显著上升趋势。由此说明对季节性冻土区的玉树而言,气候变暖...
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
李革 周志国
以H2O/LiBr为工质的制冷潜能储存系统为研究对象,通过对其工作原理、工作过程和特性的系统分析,建立了系统的热力计算模型,并进行了热力计算,同时与其他现有的蓄能系统进行了比较。结果显示:该新型蓄能系统起到平衡电网峰谷负荷即移峰填谷的作用;具有其他蓄能系统所无法比拟的优点:如蓄能密度大,它可以利用太阳能、地热能及工业废热等各种能源作为系统的驱动热源,系统简单,工作介质对环境友好,污染小,技术成熟,经济性好。
关键词：
蓄能系统 蓄能密度 热力计算 水/溴化锂
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