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防灾减灾工程学报 2019年第1期39卷 180-190页

作者：杨凯飞穆彦虎毕贵权李国玉陈涛兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土国家重点实验室甘肃兰州730000

青藏工程走廊整体呈东北-西南走向,加之青藏高原强烈的太阳辐射及大气透明度高,导致廊内路基工程存在显著的"阴阳坡"效应。在阴阳坡热效应作用下,路基阳坡路肩沉降变形普遍大于阴坡路肩,由此引发包括路基倾斜、边坡滑塌、纵... 详细信息

青藏工程走廊整体呈东北-西南走向,加之青藏高原强烈的太阳辐射及大气透明度高,导致廊内路基工程存在显著的"阴阳坡"效应。在阴阳坡热效应作用下,路基阳坡路肩沉降变形普遍大于阴坡路肩,由此引发包括路基倾斜、边坡滑塌、纵向裂缝等一系列路基路面病害问题,严重影响了路基工程的长期稳定性,大幅增加了工程后期运营维护成本。针对这一问题,从青藏工程走廊阴阳坡效应的成因、阴阳坡效应作用下路基体冻融过程及地基温度场分布、路基的横向差异沉降变形、阴阳坡效应相关路基路面病害以及防控措施5个方面系统论述了目前的研究和工程实践现状,并结合阴阳坡效应的量化研究、防治措施的有效性等方面就未来需要开展的研究工作进行了展望,以期为青藏工程走廊内路基工程的建设与维护提供参考。

关键词：青藏工程走廊路基工程阴阳坡效应路基路面病害

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高原涡和西南涡影响的两次四川暴雨过程的对比分析

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大气科学 2019年第4期43卷 813-830页

作者：周玉淑颜玲吴天贻谢泽明中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室(LACS) 北京100029 高原大气与环境四川省重点实验室成都610225 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 金华市气象局浙江金华321000 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所兰州730000

为了进一步研究高原涡、西南涡对西南地区暴雨的影响,本文用中国气象局自动站与CMORPH降水数据融合的逐时降水资料、国家卫星气象中心的逐时FY-2E卫星的云顶亮温(TBB)资料、欧洲气象资料中心(ERA-interim)的再分析资料,通过天气学诊断... 详细信息

为了进一步研究高原涡、西南涡对西南地区暴雨的影响,本文用中国气象局自动站与CMORPH降水数据融合的逐时降水资料、国家卫星气象中心的逐时FY-2E卫星的云顶亮温(TBB)资料、欧洲气象资料中心(ERA-interim)的再分析资料,通过天气学诊断分析方法以及拉格朗日轨迹模式HYSPLITv4.9,对发生在四川盆地的有高原涡东移影响西南涡发展引发暴雨的两次过程进行对比分析,发现:(1)两次暴雨过程的降水强度和分布有明显区别,并且TBB活动特征显示在过程一中有MCC(Mesoscale Convective Complex)的产生和发展,过程二则没有。(2)对于过程一,500 hPa上,高原涡逐渐减弱为高原槽并伸展到四川盆地上空,850 hPa上,在鞍型场附近有MCC的产生和发展,200 hPa上,高原涡在南亚高压北部偏西风急流下方的强辐散区内,位于南亚高压东南侧急流区下方稳定少动,偏东风急流北部有辐散中心,有利于西南涡的加强。对于过程二,500 hPa高原涡东移在四川盆地上空与西南涡耦合,形成一个稳定且深厚的系统,这也是过程二的暴雨强度比过程一强的最主要原因。200 hPa上,四川盆地始终位于南亚高压东侧的西北气流中,"抽吸作用"明显。(3)在过程一中,位涡逐渐东传且位涡增加的地方对应强降水区与MCC发展区,反映了暴雨和位涡的发展基本一致。在过程二中,中层位涡高值区从高原上东移并下传至盆地上空,两涡耦合使得上下层打通,位涡值比耦合之前单独的两涡强度更强。MCC产生的必要条件是中层大气要有强正涡度、强辐合和强上升运动,在未产生MCC前,过程一与过程二在盆地上空的动力条件甚至是相反的;从热力条件看,过程一中有明显的干冷空气入侵,增强不稳定条件,有利于MCC的产生并引发强降水;另一方面,本文也应证了二阶位涡的水平分布与暴雨落区有较好的对应关系。(4)通过拉格朗日方法的水汽轨迹追踪模式和聚类分析方法分析可得两次暴雨过程的水汽输送源地和通道也有明显区别,过程一主要有两条水汽通道,通道一来自阿拉伯海和孟加拉湾洋面的底层,通道二来自四川南部750 m以下高度;而过程二的主要水汽输送通道有三条,通道一来自西方地中海、黑海和里海上空1500~2500 m高度附近,通道二来自阿拉伯海和印度洋的底层,通道三的水汽从孟加拉湾低层绕过云贵高原直接输送到四川盆地。

关键词：高原涡西南涡四川盆地暴雨对比分析中尺度对流复合体(MCC) 水汽源

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青藏公路冻土路基阴阳坡热效应研究

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兰州理工大学学报 2019年第2期45卷 135-142页

作者：毕贵权杨凯飞穆彦虎陈涛兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土国家重点实验室甘肃兰州730000

青藏公路多年冻土路段的阴阳坡现象会引发路基及下伏冻土地基热状况不对称分布,影响长期稳定性.为此,基于实测坡面温度数据,开展不同年平均气温和路基高度条件下冻土路基地温场分布及演化规律的模拟.结果表明,年平均气温-3℃下阴坡冻结... 详细信息

青藏公路多年冻土路段的阴阳坡现象会引发路基及下伏冻土地基热状况不对称分布,影响长期稳定性.为此,基于实测坡面温度数据,开展不同年平均气温和路基高度条件下冻土路基地温场分布及演化规律的模拟.结果表明,年平均气温-3℃下阴坡冻结指数约为阳坡的2倍,融化指数约为阳坡的0.83倍.路基修筑后,阴坡一侧路基下部人为上限均有一定抬升.此后,在气候变暖及沥青路面强烈吸热效应作用下,路基左右路肩下部人为上限不断下降,其中高填方路基人为上限下降速率相对较快.阴阳坡效应作用下,东西路基下部人为冻土上限呈左高右低的趋势,下伏土体温度同样为左高右低.高填方路基下伏冻土层地温分布的不对称较同期的普通填方路基显著.

关键词：阴阳坡效应年平均气温高填方路基冻融过程人为冻土上限多年冻土

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地震荷载下高含冰量冻土的动力特性试验研究

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铁道标准设计 2019年第12期63卷 25-31页

作者：许俊豪陈页开霍晓辉甄晓霞郑剑锋华南理工大学土木与交通学院广州510640 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室兰州730000

地震荷载作用下高含冰量冻土的动力特性试验研究对西北地区地震多发地段的冻土工程的抗震设计具有重要意义。通过选取兰州的重塑冻土进行动三轴试验,分别研究了地震荷载下不同控制温度(-6,-3,-1℃)、不同含水量(30%,50%,75%)以及不同围... 详细信息

地震荷载作用下高含冰量冻土的动力特性试验研究对西北地区地震多发地段的冻土工程的抗震设计具有重要意义。通过选取兰州的重塑冻土进行动三轴试验,分别研究了地震荷载下不同控制温度(-6,-3,-1℃)、不同含水量(30%,50%,75%)以及不同围压(0.3,0.5,1,2 MPa)下高含冰量冻土的动应力应变关系和动弹性模量。试验结果显示,不同条件下冻土的动应力应变关系呈Hardin-Drnevich双曲线模型,并且不同温度、不同围压和不同含水量对模型参数都有着影响。动弹性模量随温度升高而减小,温度每升高1℃,弹性模量就下降12~15 MPa。围压对动弹性模量的影响有强化作用和弱化作用,-6℃时动弹性模量随围压增大而增大,-1℃时大应变情况下动弹性模量随围压增大而减小。对于高含冰量冻土,动弹性模量随含水量的增大先减小后增大。

关键词：抗震设计地震荷载高含冰量冻土动三轴试验动应力应变关系动弹性模量

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河西走廊荒漠绿洲过渡带沙丘不同生境沙拐枣种群扩张特征研究

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中国农学通报 2020年第6期36卷 42-47页

作者：刘宇娇王国华山西师范大学地理科学学院山西临汾041000 中国生态系统研究网络临泽内陆河流域研究站/中国科学院内陆河流域生态水文重点实验室/中国科学院寒区旱区环境与工程研究所兰州730000

本研究以河西走廊荒漠绿洲边缘关键天然固沙植物沙拐枣为研究对象,对流动沙丘、固定沙丘不同生境的沙拐枣种群扩张特征进行调查,旨在更全面地认识其种群扩张特征和对干旱高温环境的适应对策。结果表明:(1)沙丘不同生境,沙拐枣种群扩张... 详细信息

本研究以河西走廊荒漠绿洲边缘关键天然固沙植物沙拐枣为研究对象,对流动沙丘、固定沙丘不同生境的沙拐枣种群扩张特征进行调查,旨在更全面地认识其种群扩张特征和对干旱高温环境的适应对策。结果表明:(1)沙丘不同生境,沙拐枣种群扩张方式存在显著差异:在流动沙丘,丘间低地和过渡带以有性繁殖为主,无性繁殖为辅;迎风坡和背风坡以无性繁殖为主;而随着流动沙丘固定,种群以有性繁殖为主,无性繁殖数量和所占比重显著下降,并导致种群数量下降。(2)不同生境中沙拐枣种群密度与年龄均呈显著负相关,种群以幼龄苗为主,种群最大年龄出现在丘间低地,为36龄。(3)流动沙丘不同生境根状茎主要为2年生,多年生根状茎长度较短;而固定沙丘不同生境根状茎年龄结构较为均衡。

关键词：荒漠绿洲过渡带不同生境河西走廊沙拐枣繁殖特征

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考虑冻土双向冻胀与衬砌板冻缩的大型渠道冻胀力学模型

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农业工程学报 2018年第8期34卷 100-108页

作者：肖旻王正中刘铨鸿王羿葛建锐王兴威西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100 西北农林科技大学旱区寒区水工程安全研究中心杨凌712100 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室兰州730000

由于大型渠道断面大、渠坡长,渠基冻土沿坡长方向的切向冻胀及衬砌板的冻缩变形不可忽略,该文把大型渠道衬砌板的冻胀破坏视为两者共同作用的结果,结合冻土的Winkler弹性地基假设,并考虑冻土冻胀变形的双向冻胀差异,提出一种开放系统梯... 详细信息

由于大型渠道断面大、渠坡长,渠基冻土沿坡长方向的切向冻胀及衬砌板的冻缩变形不可忽略,该文把大型渠道衬砌板的冻胀破坏视为两者共同作用的结果,结合冻土的Winkler弹性地基假设,并考虑冻土冻胀变形的双向冻胀差异,提出一种开放系统梯形渠道衬砌板法向和切向冻胀力的计算方法及内力计算公式。基于弹性地基理论推导了衬砌板的冻缩应力表达式,并由迭加原理提出大型混凝土梯形渠道衬砌板的抗裂验算方法。以甘肃靖会灌区某梯形渠道为原型,分析了衬砌板各截面内力和冻缩应力的分布规律,进而确定了各截面最大拉应力的分布规律及危险截面位置。对综合考虑冻土双向冻胀和衬砌板冻缩及仅考虑法向冻胀的2种情形进行对比分析表明,基于前者的衬砌板最大拉应力为2.134 MPa,而基于后者计算的相应值仅为1.494 MPa,与前者相比偏小、偏不安全。因此,在大型渠道的抗冻胀设计中建议综合考虑冻土双向冻胀和衬砌板冻缩变形的影响。

关键词：渠道应力模型冻土工程双向冻胀冻缩应力衬砌渠道力学模型

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紫花苜蓿对陇东黄土高原油污土壤场地生态修复的综合响应

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草业科学 2019年第7期36卷 1754-1764页

作者：宋曦王金成井明博刘光琇陈拓吴胜伟周天林陇东学院农林科技学院甘肃庆阳745000 甘肃省高校陇东生物资源保护与利用省级重点实验室甘肃庆阳745000 陇东学院生命科学与技术学院甘肃庆阳745000 甘肃省极端环境微生物资源与工程重点实验室/中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000 西安环发环保工程有限公司陕西西安710068

为明确紫花苜蓿(Medicago sativa)在陇东黄土高原地区油污土壤场地生态修复过程中的响应情况,在长庆油田公司第二采油厂陇东油泥处理站进行为期3个月的实际场地修复试验,采用常规方法测定4种油污浓度对紫花苜蓿生长和生理指标的影响。... 详细信息

为明确紫花苜蓿(Medicago sativa)在陇东黄土高原地区油污土壤场地生态修复过程中的响应情况,在长庆油田公司第二采油厂陇东油泥处理站进行为期3个月的实际场地修复试验,采用常规方法测定4种油污浓度对紫花苜蓿生长和生理指标的影响。结果显示,株高、根长、地下生物量、石油降解菌数量和初始总石油烃(TPH)降解率随油污浓度增加而逐步降低(P<0.05);油污浓度在7%时对其生物富集系数(BCF)抑制程度最大,但在1%和4%浓度时其生物转移系数(TF)变化不显著(P>0.05);抗氧化酶体系随油污浓度增加呈先增后降的变化趋势,且在油污浓度为5%时达到最高。综上所述,采用紫花苜蓿在陇东黄土高原地区开展油污土壤场地修复时油污浓度不应超过5%。

关键词：场地修复石油污染紫花苜蓿综合响应

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4种适生植物对陇东地区油污土壤场地生态修复的响应

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水土保持通报 2019年第1期39卷 286-293页

作者：井明博周天林梁健杨蕊琪吴胜伟甘肃省高校陇东生物资源保护与利用省级重点实验室甘肃庆阳745000 陇东学院生命科学与技术学院甘肃庆阳745000 甘肃省极端环境微生物资源与工程重点实验室中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000 陕西师范大学生命科学学院陕西西安710119 西安环发环保工程有限公司陕西西安710068

[目的]选取陇东黄土高原地区4种本地植物作为试验材料,进行了为期3个月的场地生态修复工程,旨在为该地区开展油污土壤植物场地生态修复技术提供新的植物品种和基础数据参考。[方法]采用常规方法测定了不同油污浓度胁迫下受试植物根际土... 详细信息

[目的]选取陇东黄土高原地区4种本地植物作为试验材料,进行了为期3个月的场地生态修复工程,旨在为该地区开展油污土壤植物场地生态修复技术提供新的植物品种和基础数据参考。[方法]采用常规方法测定了不同油污浓度胁迫下受试植物根际土壤总石油烃(TPH)降解率、降解菌数量及部分生长指标在不同油污浓度胁迫时响应情况。[结果](1)紫花苜蓿和金盏菊根际TPH降解率在轻度污染时相对较高,而重度污染时菊科植物显著高于豆科植物(p<0.05);(2)油污浓度增加可显著抑制菊科植物根长以及豆科植物根际石油降解菌数量(p<0.05),亦对紫花苜蓿地上部干重及金盏菊地下部干重和株高则有显著促进作用(p<0.05);(3)方差分解结果显示:石油降解菌数量×TPH转移效率以及植物生长指标×石油降解菌数量的交互作用是决定两种菊科植物TPH降解率的关键因素。[结论]4种适生植物各项指标对陇东地区油污土壤场地生态修复的响应方式因种而异,而两种菊科植物油污耐受性和修复效果相对较好,因此在该地区具备一定的应用潜力。

关键词：油污土壤植物修复陇东地区适生植物

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表面活性剂对气体水合物生成过程的定量影响

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过程工程学报 2018年第2期18卷 356-360页

作者：张学民李洋姚泽李金平吴青柏袁吉兰州理工大学西部能源与环境研究中心甘肃兰州730050 甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室甘肃兰州730050 中国科学院天然气水合物重点实验室广东广州510640 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000

为确定HCFC-141b水合物生成条件下阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）的临界胶束浓度（CMC）,在0-20℃温度下,通过圆环法实验研究了不同浓度表面活性剂溶液体系的表面张力,考察了表面活性剂对溶液体系表... 详细信息

为确定HCFC-141b水合物生成条件下阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）的临界胶束浓度（CMC）,在0-20℃温度下,通过圆环法实验研究了不同浓度表面活性剂溶液体系的表面张力,考察了表面活性剂对溶液体系表面张力的影响机理并通过C3H8水合物的生成过程实验进行了验证,确定了SDS和SDBS的临界胶束浓度.结果表明,当SDS和SDBS的质量浓度分别低于500×10^-6和100×10^-6时,表面活性剂降低水表面张力的效果最明显,二者的CMC分别为1 950×10^-6和400×10^-6,表面活性剂能明显缩短水合反应的诱导时间,提高了其平均生成速率.

关键词：水合物表面活性剂表面张力临界胶束浓度生成速率

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围压与含水率对冻结砂土破坏应变能密度影响特性研究

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岩土力学 2017年第7期38卷 1943-1950页

作者：杜海民马巍张淑娟周志伟中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室甘肃兰州730000

基于一系列不同围压、不同含水率条件下的冻结砂土的三轴压缩试验,在一个宽泛的含水率范围内,研究了围压与含水率对冻结砂土破坏应变能密度的影响特性。试验结果表明:含水率为30.6%的冻土试样容易发生塑性破坏,其他含水率的冻土试样容... 详细信息

基于一系列不同围压、不同含水率条件下的冻结砂土的三轴压缩试验,在一个宽泛的含水率范围内,研究了围压与含水率对冻结砂土破坏应变能密度的影响特性。试验结果表明:含水率为30.6%的冻土试样容易发生塑性破坏,其他含水率的冻土试样容易发生脆性破坏。围压对破坏应变能密度的影响可以分为低围压阶段、中围压阶段、高围压阶段,并且含水率对临界围压有重要影响。含水率对破坏应变能密度的影响也可以分为两种类型:当围压较低时(50 k Pa),随着含水率的增大,破坏应变能密度有一个初始增加的阶段,在含水率约为30.6%时破坏应变能密度达到最大值600 k Pa,之后随着含水率的继续增大,破坏应变能密度转而减小,达到60 k Pa后含水率的进一步增大不再影响破坏应变能密度,即此时冻土的破坏应变能密度接近于冰的破坏应变能密度;当围压较高时(大于等于500 k Pa),与低围压阶段相比,破坏应变能密度没有初始增加的阶段。

关键词：高含冰量冻土破坏应变能密度三轴压缩围压含水率

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