河西走廊近40年地表土壤冻融状态变化特征

为探究河西走廊地区土壤冻融规律，基于ERA5-LAND逐小时地表温度数据，通过划分不同冻融阶段并结合Mann-Kendall趋势检验及线性回归法，分析河西走廊近40年地表土壤冻融状态变化特征。结果表明：(1)春季过渡期发生天数呈现平原多山区少，总体年均发生天数为65天以上，完全融化期发生天数整体上为北部多于南部，在同一纬度上呈东部多于西部，且发生天数为200天以上的地区不断增加；秋季过渡期年均发生天数最少，为50天左右，完全冻结期发生天数随海拔升高而增加，其中春季过渡期发生天数的空间分布随时间变化较明显。(2)春季过渡期和完全融化期起始日期由北向南逐渐推迟，南北差异最大为90天以上，且不同时期完全融化期起始日期空间分布变化明显。秋季过渡期起始日期与前者相反，由北向南逐渐提前，不同时期空间分布无明显差异。绝大部分地区在12月份进入完全冻结期，高海拔山区在11月份进入完全冻结期。(3)研究区大部分地区春季过渡期起始日期滞后，完全融化期起始日期提前，故春季过渡期发生天数总体以0.2天/年的速率减少，而大部分地区秋季过渡期起始日期滞后，致使完全融化期发生天数以0.3天/年的速率增加。研究区北部...     

冻融损伤对再生混凝土耐久性及与钢筋粘结性能分析

制作掺入引气剂和未掺入引气剂的100%粗骨料取代率的再生混凝土RC1和RC2两组试件以及掺入引气剂和未掺入引气剂的普通混凝土NC1和NC2两组试件,并分别对经过不同次数冻融循环试件的抗压强度、质量损失率、动弹性模量损失率进行研究。结果表明,冻融后各组试件的抗压强度、质量损失率及动弹性模量损失率均降低,对于添加引气剂的NC1和RC1两组试件损失较小,其中RC1组试件在200次冻融后抗压强度损失接近40%,质量损失率达0.5%,动弹性模量损失率38.5%。100%取代率并加入引气剂的ZRC组试件冻融后进行中心拨出实验,发生劈裂破坏和钢筋拔出破坏2种形式。再生粗骨料混凝土与钢筋的极限粘结应力均随冻融次数的增加而降低,200次冻融后极限粘结应力下降33.5,荷载滑移曲线既有上升段也有下降段。     

古代砖砌体风化性能分析及风化程度评定

自然界中气温、降水的长期作用导致古代砖砌体风化，风化损伤材料和砌体力学性能。实验采用大气环境实验舱实现自然风化作用人工模拟，根据不同饱水度和冻融次数，实验舱设定了7种非饱水冻融工况，对7种工况影响下的砖、灰浆、砌体抗压、砌体抗剪试件试件强度变化规律进行实验分析。实验表明，饱水度是反映材料冻融性能的重要指标；不同饱水度下的冻融试件强度呈现先升后降的趋势；试件在饱水度为53%的冻融作用下，砌体构件具有最佳抗力；提出古代砖砌体构件风化程度评定标准。实验对古砖砌体结构保护工作具有指导和应用价值，定期评定古塔砌体风化程度，时刻掌握古塔构件结构安全性能的变化规律，科学保护古塔。     

藜麦蛋白Pickering乳液添加对鱼糜蛋白凝胶冻融稳定性的影响

【目的】基于藜麦蛋白Pickering乳液的冻融稳定性,探究其加入到鱼糜蛋白凝胶中提高鱼肉蛋白凝胶冻融稳定性的可行性,拟解决运输存储中温度波动造成鱼糜蛋白凝胶产品质量受损的问题。【方法】制备藜麦蛋白Pickering乳液,分散于鱼糜中并加热制备成蛋白凝胶,然后对鱼糜蛋白凝胶进行3次冻融循环,分别测量冻融前后鱼糜蛋白凝胶的质构、色度和水分分布,测定3次冻融后的汁液流失以及凝胶中的冰晶分布。【结果】藜麦蛋白Pickering乳液添加在提高鱼糜凝胶亮度和白度的同时,抑制了冻融循环引起的色度变化,并且延缓了凝胶在冻融中硬度和咀嚼度的变化速率。藜麦蛋白Pickering乳液的添加对于冻融前鱼糜凝胶的水分分布没有影响,但是显著增加了冻融循环后鱼糜凝胶中不易流动水的比例,减少了自由水的比例,从而减少了鱼糜凝胶冻融后的汁液流失。冰晶结果显示,乳液的添加可以显著降低冰晶的直径,从而减少冰晶对肌肉组织造成的损害以及自由水的生成。【结论】藜麦蛋白Pickering乳液的添加削弱了冻融对凝胶颜色及质构的影响,保持了凝胶的网络结构,提高了鱼糜凝胶的冻融稳定性,保持了冷冻鱼糜产品的品质及营养价值。藜麦蛋白Pickering乳液有望成为新型的抗冻剂应用于冷冻食品中。     

基于COMSOL模型的黑土农耕地剖面冻结水热耦合分析

为量化分析典型黑土农耕地在冻结过程中的剖面水热耦合特征，以东北典型黑土区耕层土壤为研究对象，通过室内单土柱模拟试验，并结合COMSOL Multiphysics模型PDE模块，实现黑土冻结过程中温度场与水分场的耦合求解。结果表明：(1)COMSOL模型可实现黑土剖面冻结过程的水热耦合分析，温度场(R²=0.83,RMSE=0.91℃)与水分场拟合效果(R²=0.88,RMSE=0.02 cm/cm³)均较好，可满足拟合精度需要；(2)黑土农耕地剖面温度的变化速率呈先快速冷却后缓慢趋于稳定的变化趋势，且越接近冷端，土壤温度下降至稳定阶段的速率越快；(3)黑土农耕地剖面水分场在冻结过程中呈明显的水分重分布现象，且在冻结峰面呈现暖端聚集速率快[0.000 93～0.001 00 cm/(cm³·h)]而冷端反之[0.000 34～0.000 42 cm/(cm³·h)]的冰晶聚集现象。研究结果可为黑土冻结水热运移规律分析提供技术支持，并为黑土冻融—水力复合侵蚀机理研究和剖面水热动态模...     

Transport mechanism of eroded sediment particles under freeze-thaw and runoff conditions

Hydraulic erosion associated with seasonal freeze-thaw cycles is one of the most predominant factors, which drives soil stripping and transportation. In this study, indoor simulated meltwater erosion experiments were used to investigate the sorting characteristics and transport mechanism of sediment particles under different freeze-thaw conditions (unfrozen, shallow-thawed, and frozen slopes) and runoff rates (1, 2, and 4 L/min). Results showed that the order of sediment particle contents was silt>sand>clay during erosion process on unfrozen, shallow-thawed, and frozen slopes. Compared with original soils, clay and silt were lost, and sand was deposited. On unfrozen and shallow-thawed slopes, the change of runoff rate had a significant impact on the enrichment of clay, silt, and sand particles. In this study, the sediment particles transported in the form of suspension/saltation were 83.58%-86.54% on unfrozen slopes, 69.24%-84.89% on shallow-thawed slopes, and 83.75%-87.44% on frozen slopes. Moreover, sediment particles smaller than 0.027 mm were preferentially transported. On shallow-thawed slope, relative contribution percentage of suspension/saltation sediment particles gradually increased with the increase in runoff rate, and an opposite trend occurred on unfrozen and frozen slopes. At the same runoff rate, freeze-thaw process had a significant impact on the relative contribution percentage of sediment particle transport via suspension/saltation and rolling during erosion process. The research results provide an improved transport mechanism under freeze-thaw condition for steep loessal slopes.     

冻融循环恢复土壤压实过程中大孔隙作用研究

农机压实土壤的问题很难避免，而农田压实土壤的结构恢复至关重要，冻融循环是恢复压实土壤的有效方法。为了研究冻融循环+大孔隙对恢复压实土壤的作用，通过室内试验重塑压实土壤及人工孔隙措施模拟大孔隙，在不同土壤含水率条件下设计不同的冻融循环次数，利用温度传感器监测土壤温度波动，同时对比冻融循环前后压实土壤孔隙与团聚体参数的变化。结果表明，冻融循环过程中，有人工孔隙压实土壤在高、低两种含水率条件下，分别在第3次和第2次冻融循环时开始大幅温度波动，相同含水率条件下无人工孔隙的压实土壤温度大幅波动则出现在第7次和第4次冻融循环，经历多次冻融循环后，有人工孔隙压实土壤的团聚体平均尺度、结构系数等参数均优于无人工孔隙的压实土壤。人工孔隙可通过调节土壤温度波动改变冻融循环在土壤中的作用强度，加速压实土壤结构恢复进程，冻融循环+大孔隙策略是改善土壤孔隙及团聚体结构的有效措施。     

咸水结冰灌溉下盐碱地土壤水热盐动态迁移特征分析

为探究合理的咸水结冰灌溉水量及咸水结冰灌溉下冻融期土壤水热盐动态迁移规律，以重度盐碱地为研究对象，在内蒙古达拉特旗开展连续2年田间小区原位冻融试验，设置4组灌水梯度，灌水量分别为140 mm (S1),180 mm (S2),220 mm (S3)以及不进行灌溉对照(CK),灌溉水矿化度为8～10 g/L。通过测定试验期内土壤含水率、土壤温度以及盐分分布，分析咸水结冰灌溉下盐碱地土壤水热盐动态迁移特征。结果表明：咸水结冰灌溉可显著提高春季消融后土壤含水率，减缓冻融期深层土壤温度变异程度，降低因土壤温度变化引起的返盐现象，灌溉水量越大，土壤含水率提升幅度越大、保温效果越显著。经过反复冻融循环，适宜的咸水结冰灌溉处理下土壤盐分降低，当灌溉水量<180 mm时脱盐率与灌水量呈正相关，当灌水量>180 mm时春季消融后土壤含盐量增加。2年试验期内相较于未进行灌溉的对照处理，咸水结冰灌溉处理下土壤含水率提高82%～93%;土壤消融指数提高28%～65%;土壤冻结指数降低24%～25%;灌水量<180 mm时0—40 cm土层脱盐率最高可达59%。综合考虑，在不造成土壤积盐导致次...