青藏鐵路沿線氣溫和地溫的影響及其預(yù)測

選取青藏高原及周邊66個(gè)氣象站資料,分析了青藏高原及青藏鐵路沿線1971—2000年大風(fēng)日數(shù)的空間分布特征及建站以來大風(fēng)和風(fēng)向特征,計(jì)算了百年一遇的最大風(fēng)速和風(fēng)壓.分析發(fā)現(xiàn):青藏高原大風(fēng)日數(shù)主要集中在青藏鐵路沿線地區(qū),年際和年代際變化明顯;鐵路沿線極端最大風(fēng)速和歷年平均最大風(fēng)速都出現(xiàn)在鐵路中部的托托河,風(fēng)向多為偏西風(fēng);鐵路沿線50a、100a一遇的10min平均最大風(fēng)速和風(fēng)壓都出現(xiàn)在安多地區(qū).以新疆達(dá)扳城為參考站,推算出青藏鐵路沿線各站的列車停駛臨界風(fēng)速.為確保列車運(yùn)營安全,建議在昆侖山口至錯(cuò)那湖間的高山地段風(fēng)口和列車轉(zhuǎn)彎處建造防風(fēng)設(shè)施.

青藏鐵路橫穿了青藏高原上大量的活動(dòng)斷裂帶。本文研究了青藏鐵路沿線的29條活動(dòng)斷裂帶分布規(guī)律和地質(zhì)病害。通過分析崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)病害特點(diǎn)和典型路段的地質(zhì)選線,總結(jié)了斷裂帶地質(zhì)選線的原則,主要包括:盡量在斷裂帶活動(dòng)性較弱、寬度較窄的地段以垂直或高角度通過;盡量不設(shè)大中橋、高橋、隧道、高填深挖等難以修復(fù)的大型建筑物。事實(shí)證明,以上原則在繞避和通過活動(dòng)斷裂帶時(shí)是正確可行的,可以在青藏線改建和其它鐵路工程上借鑒運(yùn)用。

結(jié)合青藏鐵路格爾木—昆侖山口段自然地理?xiàng)l件,對(duì)該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的分布及特征進(jìn)行了分析,分別總結(jié)歸納了山區(qū)、平原區(qū)的主要地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)及原因,并闡述了該區(qū)域地震災(zāi)害的影響,為保障今后青藏鐵路安全運(yùn)行提供了一定的科學(xué)依據(jù)。

通過地表路線地質(zhì)觀測、不同比例尺的活動(dòng)構(gòu)造填圖及不同深度的地球物理探測,證實(shí)青藏鐵路沿線發(fā)育近南北向活動(dòng)構(gòu)造帶,表現(xiàn)為活動(dòng)斷層、地殼形變、第四紀(jì)斷陷盆地、建造、地震活動(dòng)、溫泉線性分布及比較顯著的地球物理異常。青藏鐵路沿線近南北構(gòu)造帶現(xiàn)今活動(dòng)性比較強(qiáng)烈,未來尚有增強(qiáng)趨勢,能夠誘發(fā)多種類型的地質(zhì)災(zāi)害,對(duì)鐵路路基、公路路基和永久建筑產(chǎn)生不同程度的工程危害。

根據(jù)青藏鐵路沿線26個(gè)行政單元自然災(zāi)害的歷史記錄,對(duì)沿線的洪水、山洪、地震、雪災(zāi)、風(fēng)災(zāi)以及滑坡、泥石流和崩塌等自然災(zāi)害進(jìn)行量化分析,通過自然災(zāi)害災(zāi)種、頻次的統(tǒng)計(jì)和聚類分析將青藏鐵路沿線劃分為6個(gè)自然災(zāi)害組合分區(qū),其中,拉薩河谷路段主要以洪水、滑坡災(zāi)害為主;羌塘高原路段主要以雪災(zāi)、風(fēng)災(zāi)為主,青南高原路段以雪災(zāi)、地震災(zāi)害為主;柴達(dá)木盆地路段以風(fēng)災(zāi)、地震等災(zāi)害為主;青海湖盆地路段以洪水、雪災(zāi)為主;湟水谷地路段以洪水、山洪、滑坡災(zāi)害為主。拉薩河谷路段和湟水谷地路段的自然災(zāi)害類型組合具有相似性。

青藏鐵路沿線活動(dòng)斷層調(diào)查與地應(yīng)力測——青藏鐵路沿線活動(dòng)斷層調(diào)查與地應(yīng)力測量屬中國地質(zhì)調(diào)查局實(shí)施項(xiàng)目，工作內(nèi)容包括青藏鐵路沿線活動(dòng)斷層調(diào)查、地應(yīng)力測量、隧道穩(wěn)定性分析和地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，起止時(shí)間2001年1月—2003年12月，工作性質(zhì)屬綜合研究，組織...

本文基于青藏公路、鐵路沿線區(qū)域約63400km~2范圍1:10萬地質(zhì)環(huán)境遙感調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析研究。采用以etm為主,重點(diǎn)地區(qū)輔以ikonos的遙感數(shù)據(jù),遙感解譯與地面驗(yàn)證相結(jié)合的技術(shù)方法在研究區(qū)解譯出數(shù)百條斷層,根據(jù)這些斷層的延伸方向和分布位置可歸納為20條斷裂帶(rf),它們與以往地面為主調(diào)查的斷裂帶(gf)基本吻合。本區(qū)的斷裂帶基本上均為活動(dòng)斷裂帶,且都存在發(fā)震斷層?；?、泥石流是青藏線活動(dòng)構(gòu)造的主要次生災(zāi)害。本區(qū)活動(dòng)斷裂對(duì)滑坡分布有一定影響,但并沒有控制作用;地震構(gòu)造不但控制了本區(qū)泥石流的分布,地震活動(dòng)對(duì)泥石流活動(dòng)的觸發(fā)作用也非常明顯。

日前，由西藏地質(zhì)勘查局地?zé)岬刭|(zhì)大隊(duì)承擔(dān)實(shí)施的“青藏鐵路沿線重點(diǎn)地區(qū)高溫地?zé)豳Y源調(diào)查”項(xiàng)目取得突破性進(jìn)展，地質(zhì)工作者在措美縣古堆勘查鉆孔230m深度揭露195℃高溫蒸汽。該鉆井是目前我國地?zé)峥碧街型疃葴囟茸罡叩你@井，初步評(píng)價(jià)其發(fā)電潛力可達(dá)110mw，地?zé)豳Y源潛力有望超過羊八井。

日前，由西藏地質(zhì)勘查局地?zé)岬刭|(zhì)大隊(duì)承擔(dān)實(shí)施的“青藏鐵路沿線重點(diǎn)地區(qū)高溫地?zé)豳Y源調(diào)查”項(xiàng)目取得突破性進(jìn)展，地質(zhì)工作者在措美縣古堆勘查鉆孔230m深度揭露195℃高溫蒸汽。該鉆井是目前我國地?zé)峥碧街型疃葴囟茸罡叩你@井，初步評(píng)價(jià)其發(fā)電潛力可達(dá)110mw，地?zé)豳Y源潛力有望超過羊八井。

隨著近幾十年全球氣候變暖,青藏高原多年凍土區(qū)的氣候和其他環(huán)境條件都有較大改變,多年凍土的工程地質(zhì)條件也發(fā)生了很大變化.根據(jù)大量野外實(shí)測數(shù)據(jù),討論了多年凍土的平面和垂向分布規(guī)律,著重分析了不同凍土區(qū)域的地溫變化特征,并對(duì)不同分區(qū)凍土在未來氣溫升高1℃和2.6℃時(shí)工程地質(zhì)特征的響應(yīng)變化分別進(jìn)行了模擬分析研究,這種響應(yīng)變化對(duì)建筑物的穩(wěn)定性將產(chǎn)生巨大影響.

隨著近幾十年全球氣候變暖，青藏高原多年凍土區(qū)的氣候和其他環(huán)境條件都有較大改變，多年凍土的工程地質(zhì)條件也發(fā)生了很大變化．根據(jù)大量野外實(shí)測數(shù)據(jù)，討論了多年凍土的平面和垂向分布規(guī)律，著重分析了不同凍土區(qū)域的地溫變化特征，并對(duì)不同分區(qū)凍土在未來氣溫升高1℃和2．6℃時(shí)工程地質(zhì)特征的響應(yīng)變化分別進(jìn)行了模擬分析研究，這種響應(yīng)變化對(duì)建筑物的穩(wěn)定性將產(chǎn)生巨大影響．

對(duì)青藏鐵路沿線阻沙柵欄的流場結(jié)構(gòu)、阻沙效率進(jìn)行風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn),對(duì)沱沱河路段阻沙柵欄的野外積沙形態(tài)進(jìn)行觀測。結(jié)果顯示,氣流經(jīng)過柵欄時(shí)有遇阻抬升、集流加速、減速沉降區(qū)和消散恢復(fù)區(qū)。在越過柵欄后形成兩個(gè)減速恢復(fù)區(qū)和兩個(gè)加速區(qū),減速區(qū)分別距地表3cm和20cm處,加速區(qū)分別位于近地表和35cm高度處。隨來流風(fēng)速的增加,柵欄前加速區(qū)起始范圍向柵欄逼近,而柵欄后恢復(fù)區(qū)起點(diǎn)向遠(yuǎn)離柵欄方向發(fā)展。當(dāng)氣流越過柵欄后風(fēng)速急劇降低,導(dǎo)致沙粒減速沉降。隨進(jìn)口風(fēng)速的增加,柵欄間阻沙量和越過柵欄后輸出沙量呈指數(shù)關(guān)系遞增。鐵路沿線采用的柵欄阻沙效率達(dá)80%以上,且隨風(fēng)速的增加呈線性關(guān)系遞減。沱沱河路段阻沙柵欄西南側(cè)以風(fēng)蝕為主,最大風(fēng)蝕深度達(dá)16.7cm,其余區(qū)域表現(xiàn)為積沙,最大積沙厚度達(dá)19.9cm。

基于對(duì)青藏公路及鐵路沿線區(qū)域約63400km2范圍內(nèi)1∶10萬地質(zhì)環(huán)境遙感的調(diào)查研究結(jié)果,采用以etm為主、重點(diǎn)地區(qū)以ikonos為輔的遙感數(shù)據(jù)、遙感解譯與地面驗(yàn)證相結(jié)合的技術(shù)方法在研究區(qū)解譯出數(shù)百條斷層。根據(jù)這些斷層的延伸方向和分布位置可歸納為20條斷裂帶(rf),它們與以往以地面調(diào)查為主的斷裂帶(gf)基本吻合。研究區(qū)的斷裂帶基本上均為活動(dòng)斷裂帶,且都存在發(fā)震斷層,將已發(fā)生地震的震級(jí)和頻率較高(ms≥5至>8)的斷裂帶定為主要地震構(gòu)造帶。青藏線共有5個(gè)主要地震構(gòu)造帶,其中東昆侖地震構(gòu)造帶及當(dāng)雄—羊八井地震構(gòu)造帶是研究區(qū)內(nèi)可能對(duì)鐵路工程建設(shè)及公路、鐵路運(yùn)行安全帶來嚴(yán)重影響的最重要的地震構(gòu)造帶?；?、泥石流是青藏線活動(dòng)構(gòu)造的主要次生災(zāi)害。該區(qū)的活動(dòng)斷裂對(duì)滑坡分布有一定的影響,但并沒有控制作用;地震構(gòu)造不但控制了泥石流的分布,且地震活動(dòng)對(duì)泥石流活動(dòng)的觸發(fā)作用也非常明顯。

構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度α(1)和地殼穩(wěn)定程度β(1)是構(gòu)造活動(dòng)性評(píng)價(jià)和工程穩(wěn)定性區(qū)劃的重要參數(shù),α=1-β。對(duì)青藏鐵路沿線任一單元i,以斷層運(yùn)動(dòng)速率(vi)、地震震級(jí)(mi)、溫泉溫度(ti)和構(gòu)造應(yīng)變(εi)綜合刻畫構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度(αi),αi=(vi/vmax+mi/mmax+ti/tmax+εi/εmax)/αmax。根據(jù)各單元構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度值(αi),應(yīng)用克里格等值線繪制軟件,編制構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度等值線圖,為青藏鐵路沿線構(gòu)造活動(dòng)性評(píng)價(jià)和工程穩(wěn)定性區(qū)劃提供定量判據(jù)。α0.40的構(gòu)造活動(dòng)區(qū)可能孕育ms6～7級(jí)地震,對(duì)應(yīng)于不穩(wěn)定區(qū);α0.70的強(qiáng)烈構(gòu)造活動(dòng)區(qū)可能孕育8級(jí)左右強(qiáng)烈地震,對(duì)應(yīng)于極不穩(wěn)定區(qū)。區(qū)劃結(jié)果表明,青藏鐵路沿線發(fā)育昆侖山南、可可西里、通天河、唐古拉山、錯(cuò)那湖、當(dāng)雄、羊八井7個(gè)不穩(wěn)定區(qū),其中包括西大灘、谷露盆西、羊八井3個(gè)極不穩(wěn)定區(qū)。

2006年7月1日,舉世矚目的青藏鐵路實(shí)現(xiàn)了全線試運(yùn)營。這條世界上海拔最高、線路最長的高原鐵路,是人類鐵路建設(shè)史上的奇跡,西方輿論稱之“堪與長城媲美”。這條被譽(yù)為“離天最近的鐵路”,在短短的4年多建設(shè)時(shí)間里,破解了多項(xiàng)世界難題,創(chuàng)造了世界鐵路建設(shè)史上的多項(xiàng)紀(jì)錄,其勝利建成通車凝聚了包括地質(zhì)工作者在內(nèi)的4萬多名建設(shè)者的心血。橫跨世界屋脊的青藏鐵路,串起了沿線分布的豐富礦產(chǎn)資源,串起了一路壯美的高原地質(zhì)景觀,也串起了一個(gè)個(gè)地質(zhì)人的生命傳奇。讓我們沿著延伸的鐵軌,從西寧開始,橫跨幾個(gè)巨大的地貌單元和地質(zhì)構(gòu)造帶,追尋地質(zhì)工作者的足跡……

在全球氣候變暖的背景下,青藏鐵路沿線多年凍土目前處于退化狀態(tài),凍土退化將會(huì)對(duì)線路的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響,為解決這一問題,收集青藏鐵路沿線多年凍土區(qū)凍土上限的觀測數(shù)據(jù),并比較2007年和2015年的數(shù)據(jù),分析填土路基斷面凍土上限特征,探討減緩路基工程變形的工程措施。結(jié)果表明:青藏鐵路多年凍土區(qū)填土路基人為上限有所抬升；由于線路存在左右側(cè)陰陽坡的差異,致使兩側(cè)路肩以下人為上限形態(tài)差異性更加明顯,并且凍土升溫退化顯著；對(duì)于青藏鐵路多年凍土區(qū)路基,在工程邊坡鋪設(shè)碎石有助于應(yīng)對(duì)氣候變化引起的多年凍土退化導(dǎo)致的路基工程變形問題。

青藏高原多年凍土(以下簡稱凍土)具有地域分布廣、厚度薄及穩(wěn)定性差等特征.過去幾十年的氣候變暖背景下,凍土廣泛退化,地溫升高,夏季最大融化深度加深,冬季凍結(jié)深度減小.凍土已經(jīng)產(chǎn)生下引式、上引式和側(cè)引式退化.凍土層厚度減薄,或者在某些地區(qū)徹底消失.凍土退化模式研究在凍土學(xué)、寒區(qū)工程和寒區(qū)環(huán)境管理方面具有重要意義.由南至北穿越560km凍土區(qū)的青藏公路沿線(簡稱青藏線)凍土在青藏高原腹地具有很好的代表性.在水平方向上,凍土退化在多年凍土下界附近的零星凍土分布區(qū)、融區(qū)邊緣和島狀凍土區(qū)表現(xiàn)得更為明顯.當(dāng)最大季節(jié)融化深度超過最大季節(jié)凍結(jié)深度時(shí),凍土開始下引式退化;通常形成融化夾層,造成多年凍土和季節(jié)凍結(jié)層不銜接.當(dāng)多年凍土層中地溫梯度減小到小于下伏或周邊融土層時(shí),則產(chǎn)生上引式或側(cè)引式退化.下引式退化進(jìn)程可分為4個(gè)階段:(1)初始退化階段,(2)加速退化階段,(3)融化夾層階段,(4)最終多年凍土徹底融化為季節(jié)凍土階段.當(dāng)多年凍土中地溫梯度降至下伏融土層地溫梯度以下時(shí),則產(chǎn)生上引式退化.3種類型凍土溫度曲線(穩(wěn)定型、退化型和相變過渡型)展現(xiàn)了這些退化模式.雖然存在不同地段和類型的地溫特征,三種退化模式的各種組合最終將使多年凍土消融,轉(zhuǎn)變成季節(jié)凍土.過去25年來,青藏線凍土年平均下引式退化速率變化在6～25cm,年平均上引式退化速率在12～30cm,零星多年凍土區(qū)年平均側(cè)引式退化速率為62～94cm.這些觀測結(jié)果超過所報(bào)道的過去20年來阿拉斯加亞北極不連續(xù)凍土區(qū)4cm的年平均退化速率,蒙古國不連續(xù)凍土區(qū)的4～7cm的年平均退化速率,以及雅庫悌共和國亞北極和阿拉斯加北極穩(wěn)定性凍土區(qū)退化速率.

文章利用青藏鐵路沿線青海境內(nèi)14個(gè)常規(guī)氣象站2000~2014年降水資料和28個(gè)加密氣象站降水資料以及水害資料,分析了鐵路沿線水害的時(shí)間分布特征和空間分布特征,并對(duì)鐵路沿線水害致災(zāi)因子進(jìn)行分類,同時(shí)對(duì)降水致災(zāi)因子、降水類型、水害孕災(zāi)環(huán)境和人為活動(dòng)等造成水害的成因進(jìn)行探討,為開展青藏鐵路沿線青海境內(nèi)降水引發(fā)的水害氣象風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估打下基礎(chǔ),為開展鐵路沿線水害預(yù)報(bào)服務(wù)及災(zāi)害防御有一定的參考作用。

通過青藏鐵路沿線北段西大灘至唐古拉山北坡范圍內(nèi)植被樣帶的抽樣調(diào)查,對(duì)植物物種豐富度(s)、植被蓋度由北至南的動(dòng)態(tài)變化特征以及兩者的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:(1)在青藏沿線北段高海拔地區(qū),由北至南植物物種豐富度呈逐漸升高的趨勢,1m~2樣方平均物種數(shù)量由沿線北部樣帶的5或6種,逐漸升高至南部樣帶的9或10種。多重比較表明,相鄰或相近的植被樣帶間單位面積物種豐富度多差異不顯著,而當(dāng)樣帶間距加大時(shí),則表現(xiàn)出顯著性差異。(2)由北至南各樣帶1m~2樣方平均蓋度呈不規(guī)則的動(dòng)態(tài)變化,多重分析表明,多數(shù)樣帶間1m~2樣方蓋度間存在顯著差異,說明植被蓋度與物種豐富度相比更多地受到地形、土壤理化性質(zhì)等小環(huán)境因素的影響。(3)研究區(qū)域北部各樣帶1m~2樣方平均蓋度與物種豐富度呈現(xiàn)較顯著的正相關(guān)關(guān)系,且多以乘冪指數(shù)方程擬合精度較高。而在研究區(qū)域南部,則未表現(xiàn)出顯著的相關(guān)關(guān)系,這是因?yàn)檫@些樣帶中群落蓋度主要受少數(shù)優(yōu)勢種蓋度所控制,而與群落物種數(shù)量相關(guān)性不大。最后,提出今后需要加強(qiáng)青藏鐵路沿線高寒地區(qū)植被分布格局及其環(huán)境解釋的相關(guān)研究,以便深入分析區(qū)域植被分布的格局和成因。

通過構(gòu)建16srdna文庫及文庫的限制性片段長度多態(tài)性分析(ardra),對(duì)青藏鐵路沿線唐古拉山口的土壤微生物多樣性進(jìn)行了研究。采用限制性內(nèi)切酶haeiii和rsai對(duì)克隆文庫中的90個(gè)克隆子進(jìn)行了酶切分型,根據(jù)ardra酶切圖譜的不同,可將其分為23個(gè)otus。16srdna序列分析結(jié)果表明,該克隆文庫中主要包括變形菌門(proteobacteria)的alpha、beta、detla亞類、厚壁菌門(firmicutes)、放線菌門(actinobacteria)、擬桿菌門(bacteroidetes)、酸桿菌門(acidobacteria)及浮霉菌門(planctomycetes)等8類細(xì)菌及未培養(yǎng)細(xì)菌。alpha變形細(xì)菌為該文庫中的主要菌群,占克隆總數(shù)的33.3%;其次為未培養(yǎng)細(xì)菌,占克隆總數(shù)的22.2%,bradyrhizobium為優(yōu)勢菌屬。研究結(jié)果揭示,青藏鐵路唐古拉山口的土壤微生物種群不僅具有豐富的多樣性,還存在豐富的潛在新菌種。

根據(jù)2001-08和2002-08月野外調(diào)查數(shù)據(jù)及2001年1∶100萬中國植被圖、1996年1∶400萬青藏高原植被區(qū)劃圖和2000年青藏鐵路沿線自然保護(hù)區(qū)分布及功能區(qū)界調(diào)整圖,以青藏公路鐵路沿線植被生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象,運(yùn)用arcview和arc/info軟件研究青藏公路鐵路建設(shè)對(duì)沿線生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)論如下:①青藏公路鐵路南北跨越9個(gè)緯度,東西跨越12個(gè)經(jīng)度,共穿越青東祁連山地草原地帶、柴達(dá)木山地荒漠地帶、青南高寒草甸草原地帶、羌塘高寒草原地帶、果洛那曲高寒灌叢草甸地帶和藏南山地灌叢草原地帶6個(gè)自然區(qū),對(duì)植被類型的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示了地帶性。②青藏公路鐵路的建設(shè)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生直接的切割,使景觀更加破碎。③青藏公路鐵路的建設(shè)直接破壞沿線植被生態(tài)系統(tǒng)(主要為50m緩沖區(qū)內(nèi)),年損失總凈初級(jí)生產(chǎn)量為3050462t,損失總生物量43291925～14361043t/a。損失總凈初級(jí)生產(chǎn)量占1km緩沖區(qū)年凈初級(jí)生產(chǎn)量53500507～53574011t/a的百分比為570%,占10km緩沖區(qū)年凈初級(jí)生產(chǎn)量340895045～381048092t/a的080～089%;損失生物量占1km緩沖區(qū)生物總量750297185～2548834271t/a的570%,占10km緩沖區(qū)總生物量4361506535～16415066537t/a的080%～089%。

本文通過對(duì)青藏鐵路青海段沿線各站1981～2008年28a間7月降水資料統(tǒng)計(jì),對(duì)鐵路沿線臺(tái)站中雨以上降水概率、最大日降水量分布特征、沿線大降水時(shí)空分布及沿線臺(tái)站氣壓變化與降水的關(guān)系進(jìn)行了分析,對(duì)進(jìn)一步提高青藏鐵路沿線大降水的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率,具有一定的參考和指導(dǎo)作用。