川西粉质黏土-衬砌接触面冻结强度规律研究

为揭示川西灌渠粉质黏土-衬砌接触面间冻结强度规律,针对川西地区灌渠渠基土开展了冻结作用下冻结温度、冻结时间、初始含水率、法向荷载4种影响因素在不同条件下的剪切试验。结果表明:接触面间峰值抗剪强度与冻结温度、初始含水率变化呈负相关,与冻结时间、法向荷载变化呈正相关。此外,利用正交分析,揭示了4种因素对峰值抗剪强度影响的显著性,结果显示:法向荷载对峰值抗剪强度影响最显著,初始含水率、冻结温度次之,冻结时间影响不显著。试验成果可为川西灌渠冻胀稳定性及相关工程研究提供依据。     

土壤氮磷状况对小麦叶片养分生态化学计量特征的影响

生态化学计量学是研究生态系统能量平衡和多重化学元素平衡的科学,可利用植物体内C、N和P含量及其相互比值（N：P、C：N和C：P,即生态化学计量比）来判断植物生长过程中营养的供给状况。本文通过研究小麦叶片主要元素的生态化学计量比对不同土壤N、P状况的响应,为小麦生产中的精确施肥提供技术指导。选取研究区当家品种弱筋小麦‘扬麦15’和强筋小麦‘镇麦168’为试验对象,采用盆栽试验,设置16个土壤N、P梯度处理,分析不同处理下小麦拔节期、孕穗期和灌浆期叶片N：P、C：N和C：P等生态化学计量比及其相互关系。结果表明：1）在拔节期和孕穗期,土壤N：P范围在7.04~8.73时,两小麦品种叶片的N：P均达到较高水平;而在灌浆期,土壤N：P范围在8.73~10.42时,两小麦叶片的N：P均达较高水平。且小麦叶片N：P与土壤N：P具有极显著的正相关关系,但其相关性随着生育期的推进逐渐降低。2）当土壤处于低N水平时（108.4 mg·kg^-1）,两小麦品种叶片C：N均达较高水平,且其与土壤N：P呈显著负相关,即随着土壤N：P比率增大,小麦叶片中C：N呈减小的趋势。3）当土壤处于低P水平时（29.6 mg·kg^-1）,两小麦品种叶片C：P达较高水平,且其与土壤P含量呈极显著负相关,即随土壤中P的增加,小麦叶片中C：P均呈减小趋势。以上结果表明,土壤中N和P的不同供应水平显著改变不同品种小麦叶片的生态化学计量比,因此,具有稳态特性的生态化学计量比可作为小麦生产中养分调控的重要参照指标并加以应用。     

川西地区紫色土抗剪强度水敏性试验研究

土体抗剪强度水敏性是工程稳定性研究与设计的重要参考依据.为了研究含水率对川西地区紫色土抗剪强度的影响规律,并揭示其抗剪强度的水敏特性,在不同主应力下对不同含水率的重塑紫色土进行了室内直剪试验.结果表明:1)抗剪强度具有水敏感性,其强度随含水率增加先增大后减小,并在含水率15％时取得峰值.2)抗剪强度受主应力影响,当主应...     

基于pF meter基质势传感器的冻土水分迁移研究

基质势是指土壤毛管产生的毛管力和土粒表面的吸附力所引起的吸持水分的能力,基质势是冻土水分迁移研究中的关键参数之一。以往由于测试技术的限制,冻土基质势很难直接测定,制约了冻土水分迁移研究中许多机理性问题的准确回答。本研究通过室内试验的方法,利用新近推出的适用于负温冻结土环境的高精度基质势传感器、SWR水分探头和热敏电阻,直接测量土冻结过程中基质势、未冻水含量、温度和变形的动态变化。试验结果表明,青藏粉质黏土基质势随温度下降而减小,随温度上升而增加,温度达冻结温度时基质势约为-30 kPa。试验发现,土体基质势和土冻结过程中冻胀量变化密切相关,其引起了土冻结过程中的水分重分布,导致了11 cm深度处含水量较试验前增大约3%。不同深度处基质势差值可达400 kPa,冻土中基质势控制了土冻结过程中水分迁移的方向和迁移量,是土冻结过程中水分迁移的动力和源泉。试验结果表明,新型pF meter基质势传感器可以应用于冻土水分迁移研究,为揭示冻土水分的驱动力和水分迁移机理提供新技术和新手段。     

降水对北麓河地区多年冻土活动层水热影响分析

青藏高原降水变化影响高原生态环境的演变、干旱区水资源利用及地表工程结构的稳定性。为研究青藏高原北麓河地区降雨特征及其对活动层能量平衡的影响,以北麓河冻土工程与环境综合观测站2003至2013气象监测数据和活动层水热数据为基础,分析了北麓河地区降水特征及降水与地表水热变化的关系。结果表明:1)北麓河地区降水以5月至9月降雨为主,近10a来降水和气温呈增加趋势;2)夏季高频率、小量降雨事件有减少地表净辐射、增加地表蒸发潜热、降低土壤表层温度的作用;3)在降雨增加背景下冻土活动层含水量并未出现明显的增加趋势,地表蒸发潜热和水汽运移对活动层能量平衡作用不可忽略。     

土体冻结过程中基质势与水分迁移及冻胀的关系

土体冻结过程中不同位置液态水的能量差引起了水分迁移与重分布,进而引发冻胀,关于势能差驱动下的冻土水分迁移问题一直由于技术手段的匮乏而没有完全解决。利用新近推出的可用于冻土水热研究的p F meter基质势传感器与5TM水分传感器,实时监测研究饱和青藏红黏土单向冻结过程中基质势-液态含水率-温度-含冰量-水分迁移量-冻胀变形之间在时间、空间上的耦合变化关系。结果表明:土体温度场变化引起内部液态水相变,打破了原有的能量平衡,试验结束后12~14 cm土样高处含水率最高达到55%,靠近冻融交界面处(10 cm)的未冻区含水率减小至25.8%,水分整体向冷端发生迁移;土体冻胀的快慢及冻胀量大小与水分迁移速率及数量具有线性关系;试验后土体内总含水率的分布与分凝冰透镜体的分布一致,已冻区液态含水率的分布与温度梯度近似成线性关系,未冻区液态含水率的分布与水分的迁移量有关,与温度梯度无关。此外,温度场对水分场的变化具有诱导作用但二者并不同步,当冻结速率减小到一定程度时水分才开始迁移,第10小时后温度场趋于稳定而水分迁移并未停止。研究成果揭示了土体单向冻结过程中液态水、基质势、温度等物理参数的动态变化过程及内在联系,为冻胀机制的研究以及冻胀模型的建立提供了试验基础。     

北麓河地区多年冻土地表能量收支分析

青藏高原地表能量影响高原生态环境的演变、水资源利用及地表工程的稳定性.以青藏高原北麓河气象站2012年10月～2013年10月气象资料和浅层地热流为基础,分析了北麓河地区地表能量收支和平衡特征.结果表明:1)北麓河多年冻土区能量平衡各分量冬季较小,夏季较大,净辐射、潜热、感热和地表土壤热通量年平均分别为72W/m2、24.6W/m2、65.5W/m2和-18.3W/m2;2)月平均感热大于潜热,年平均地表土壤热通量为负值,天然地表多年冻土处于相对稳定的状态,与五道梁、西大滩和唐古拉地区有明显区别;3)夏季降雨作用时间短暂,潜热影响有限,但降雨入渗引起的液态水分对流传热、水汽对流和扩散潜热对地表能量收支分析和土壤内部水热动态变化的影响不可忽略.