線路工程對季凍區(qū)草炭土濕地的環(huán)境效應研究項目摘要

季凍區(qū)草炭土濕地是自然生態(tài)環(huán)境及人類社會賴以生存的重要地質環(huán)境之一。長期以來由于人類線路工程的建設，不可避免地要穿越草炭土濕地，使草炭土濕地的地質、水文、植被的完整性受到破壞，從而導致草炭土濕地的退化。如何在修建線路工程時最大化的減小其對草炭土濕地環(huán)境的負面影響是亟待解決的問題。本項研究將針對草炭土濕地的環(huán)境特征，結合線路工程建設的特點，研究穿越季凍區(qū)草炭土濕地的線路工程與草炭土濕地環(huán)境之間的相互作用。從土壤、水文、植被等方面研究線路工程對草炭土濕地環(huán)境的影響機制。針對不同工程處理措施，探討線路工程對草炭土濕地環(huán)境的影響。研究如何使線路工程的滲透性、固結特性、持水性等方面與草炭土濕地原始狀態(tài)相適應。研究草炭土濕地的線路工程建設理論與方法，探索線路工程的安全穩(wěn)定與草炭土濕地的環(huán)境保護之間的平衡，實現工程安全與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

季凍區(qū)草炭濕地是由陸地系統(tǒng)、水體系統(tǒng)及植物系統(tǒng)組成的自然綜合體，其具有抵御洪水、調節(jié)徑流、蓄洪防旱、降解污染、調節(jié)氣候等多方面功能。然而，近年來，線路工程建設的發(fā)展速度日新月異，大量新建公路、鐵路、管道等線路工程不可避免地穿越草炭土濕地，從而導致草炭濕地面臨諸多環(huán)境問題，如濕地面積下降、植被破壞、水質惡化、重金屬污染等。因此，為保證線路工程建設與濕地環(huán)境的協(xié)調發(fā)展，對線路工程穿越草炭濕地進行環(huán)境效應研究勢在必行。本研究結合遙感、野外調查、室內實驗等諸多手段從整體及局部入手分別進行線路工程對季凍區(qū)草炭濕地環(huán)境效應研究。主要獲得以下結論：（1）從草炭濕地成因類型、分布規(guī)律以及遙感特性出發(fā)，建立了基于模糊評價與層次分析法的草炭濕地識別模型，從而獲得了草炭濕地的時空演變規(guī)律；（2）從線路工程對草炭濕地土壤理化性質、微生物群落角度出發(fā)，獲得了草炭濕地土壤理化因子及微生物的變化特征及其相互作用機制。此外，從公路源重金屬污染角度出發(fā)，獲得了草炭濕地中公路源重金屬的分布模型、影響范圍、污染程度、吸附程度，并獲得了其本底值；（3）從線路工程對草炭濕地植物群落組成、結構分布出發(fā)，獲得了草炭濕地主要植物種類及其群落分布模式，并在此基礎上獲得了5種不同路基處理方式下植物群落結構之間的差異特征，并從草炭濕地主要植物對重金屬的吸附特征出發(fā)，獲得了草炭濕地土壤-植物系統(tǒng)重金屬的動態(tài)特征及不同植物對不同重金屬的吸附程度；（4）從線路工程對草炭濕地水環(huán)境的影響角度出發(fā)，獲得了線路工程對草炭濕地水位、水溫的影響特征。此外，從水化學及水質的角度，獲得了線路工程對草炭濕地水化學及水質的影響指標及影響范圍；（5）建立了線路工程對草炭濕地環(huán)境影響評價指標體系，并針對草炭濕地土壤環(huán)境、植物環(huán)境、水環(huán)境及綜合環(huán)境分解建立了相應的環(huán)境影響評價方法，以江源、龍泉及黃松甸草炭濕地為例探究了線路工程對其各方面的影響程度。

《季凍區(qū)路基土凍脹的微觀機理研究》以吉林省季凍區(qū)路基土為研究對象，利用SEM提取路基土凍脹過程中不同凍結狀態(tài)下微觀結構圖片，并用WD一5專業(yè)分析軟件對圖片進行定量分析，比較不同條件下一個凍融循環(huán)過程中微觀結構所發(fā)生的變化，揭示季凍土產生凍脹的微觀本質。將微觀結構參數與凍脹率聯(lián)系起來，建立基于灰色關聯(lián)分析和粗糙集理論的評價模型，探討微觀結構對凍脹的影響大小，利用評價結果選擇對凍脹影響最有意義的微觀結構參數。

在考慮宏觀條件的基礎上，充分考慮微觀結構參數，建立包含對凍脹最有意義微觀結構參數BP神經網絡凍脹模型，并對模型進行了驗證。為建立包含微觀結構參數的凍脹模型及耦合模型提供了選參依據。

季凍土的水分遷移機理研究一直為廣大學者所關注，并已經取得了很大的成績，但由于研究條件、測試儀器等原因，使研究有一定的難度，如凍土熱融及其水分遷移問題有待進一步完善與發(fā)展，尤其是從不同凍融狀態(tài)下微觀結構的角度，評價其機理，目前還沒有見到有突破性進展。因此，本項目針對道路的凍脹問題，選擇東北地區(qū)分布的不同類型的黃土狀土進行研究，具有一定理論與實際意義。.本項目的研究結合不同等級道路的不同土體進行實際現場凍結深度、地溫、含水率變化等數據的監(jiān)測，通過對凍土在不同凍結、融化狀態(tài)下的微觀結構特征的定量指標的提取，考慮物質組成對凍結狀態(tài)的影響，分析土體凍融過程中水熱遷移，在物理化學、圖像處理、力學的基礎上，揭示凍土中水分遷移的機理，建立反映土的微觀結構即水熱鹽及結構參數的凍融耦合模型，從機制學角度出發(fā)，考慮凍土在不同條件下的地基處理方法，為季凍區(qū)地基處理處理提供一個新的方法。 2100433B