| 题名 | 中国东北地区多年冻土退化及漠(河)-大(庆)原油管道沿线冻土工程地质条件变化预报研究 |
| 作者 | 魏智 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-05-09 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 金会军 |
| 关键词 | 东北地区 多年冻土 模型 冻土环境 变化 输油管道 冻土工程地质 气候模式 |
| 其他题名 | Forecast on the changes of permafrost in Northeastern China and of the permafrost conditions for engineering geology along Mohe-Dqing Crude Oil Pipeline Route within Northeastern China |
| 学位专业 | 岩土工程 |
| 中文摘要 | 冻土是地球系统五大圈层之一的冰冻圈的重要组成部分，包括季节冻土在内，现代冻土分布面积占全球面积的50%以上。我国境内冻土分布广泛，多年冻土分布面积约占国土陆地面积的21.5%，季节冻土则遍布大部国土。因此，冻土环境与社会经济发展有着密切的关系。根据决定多年冻土发育的主导条件，我国把多年冻土划分为高纬度多年冻土和高海拔多年冻土两种类型。分布于大兴安岭针叶林区、小兴安岭针阔混交林区、松嫩平原北部森林草原区及呼伦贝尔—锡林郭勒高原干草原区的东北地区多年冻土，处于我国最寒冷的寒温带和中温带的北部，是我国高纬度冻土主要分布区。 IPCC第四次科学报告（AR4）指出，全球平均地表温度自1861a以来持续上升，20th已上升0.6℃,而21st 气温有加速上升的趋势。所以研究气候变化对东北地区冻土的生境扰动，对于认识我国高纬冻土对气候持续变暖的响应，理解东北地区生态系统的演替趋势，预测一些大型在建和拟建工程的冻土工程地质条件变化，有着非常重要的意义。本研究选择包括大、小兴安岭和松嫩平原在内的东北广大地区，以长期气象预测资料为基础建立模型，结合陆面过程模型和热传导物理模型，预测了50年和100年后东北地区多年冻土环境，以及中—俄输油管道漠（河）—大（庆）线多年冻土工程地质条件的可能变化，主要结论如下： 1. 东北地区气温、地表温度变化存在很好的一致性，其线性差值常数约为1.67℃，二者的分布主要体现了纬度地带性的主导作用，其变化可由纬度、海拔和经度来拟合，拟合优度均达到95%以上； 2. 东北地区丘陵广布，坡度和坡向对东北冻土发育程度有着较大影响。所以通过计入坡向和坡度对吸收太阳辐射能量的影响，把坡向、坡度和实际纬度相结合，产生等效纬度。用等效纬度来代替原来的纬度，对地表温度模型进行优化，更能准确地反映东北地表温度状况； 3. 以通榆、孙吴、图里河3个站点为代表，以SHAW模型对植被影响地表温度的模拟结果表明：植被影响下冬季地面温度高于裸地地面温度，而夏季低于裸地地面温度，其年际总的作用效果表现为降低地表温度，就东北而言，可降低地面温度0.8~1.2℃； 4. 不同模式预测的东北地区气候变化幅度存在较大波动范围，和长系列实际观测值综合分析后确定的东北地区气温年变化率约为0.048℃/a。以此值为基础的热传导有限元法数值计算表明：当土层与大气的热量交换处于平衡状态时，目前在年平均地表温度为1.5℃的条件下即有可能发育多年冻土；而 50年后，目前年平均地表温度为0.5℃的地区仍可能存在多年冻土；100年后，现在年平均地表温度低于-0.5℃的地区仍将残留大量的多年冻土。因此可用上述三个年平均地表温度值作为判定目前、2060年（50年后）及2110年（100年后）多年冻土存在的界限。此结果表明在气候变暖条件下，多年冻土南界将不断北退，面积也将由现在的25.7×104km2减至18.4×104km2和12.9×104km2，分别比目前减少28.4%和49.8%；不同稳定性类型冻土面积也相应发生变化，稳定性多年冻土（年平均地温Tcp≤-2.0℃）逐渐萎缩，而不稳定的高温冻土面积将有所增加； 5. 冻土环境的变化将对工程设施安全运行产生重要影响。对漠（河）—大（庆）输油管线不同的地表温度和含冰冻土类型条件下，管道底部的融化深度、融沉和冻胀变形量不同。在少冰冻土中，管道底部的融化深度最大，而在饱冰冻土和含土冰层中最小；但由于含冰量的不同，融沉变形与融化深度却出现不一致的结果，最大冻胀变形和融沉变形出现于饱冰冻土或含土冰层地段； 6. 埋地输油管道无论在何种冻土类型和地表温度条件下，裸管都比保温管道的融沉变形和冻胀变形大。裸管在开始的5年内融沉和冻胀变形发展最快，以后速度减缓；而保温管道在开始时变形发展缓慢，但随着时间的推移有所加大，尤其是30~40年以后出现加速发展趋势。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 162 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21744]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 魏智. 中国东北地区多年冻土退化及漠(河)-大(庆)原油管道沿线冻土工程地质条件变化预报研究[D]. 寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2008. |
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