地理知识小课堂之青藏高原冻土
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
•第x期地理小课堂 之 青藏高原冻土（严肃脸）
ps：图片资料基本来源于百科图片 侵删
•青藏高原冻土的定义
青藏高原冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石 和土壤。一般可分为短时冻土（数小时/数日以至半月）、季 节冻土（半月至数月）以及多年冻土（数年至数万年以上）。 地球上多年冻土、季节冻土和短时冻土区的面积约占陆 地面积的50%，其中，多年冻土面积占陆地面积的25%。冻土 是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰。因 此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。正 由于这些特征，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危 险：冻胀和融沉。随着气候变暖，冻土在不断退化。
多年冻土的活动层反复冻融及冬季不完全冻结，会危 机铁路路基。青藏铁路建设者创造性地提出了“主动降温、 冷却路基、保护冻土”的新思路，采用了热棒新技术等措 施。图8a示意青藏铁路格拉段及沿线年平均气温的分布， 其中西的滩至安多为连续多年冻土分布区。图8b为青藏铁 路路基两侧的热棒照片及其散热工作原理示意图。热棒地 热部分为冷凝段，地下部分为蒸发段，当冷凝段温度低于 蒸发段温度时，蒸发段液态物质汽化上升，在冷凝段冷却 成液态，回到蒸发段，循环反复。 （1）分析青藏高原形成多年冻土的年平均气温比东 北高纬度地区低的原因。（8分） （2）图8a所示甲地比五道梁路基更不稳定，请说明 原因。（8分） （3）根据热棒的工作原理，判断热棒散热的工作季 节（冬季或夏季）简述判断依据，分析热棒倾斜设置（图 8b）的原因。（8分）
•我国如何克服难题
• 为了攻克冻土难题，自青藏铁路开工建设以来，铁道部高 度重视青藏铁路冻土攻关难题，先后安排了上亿元科研经 费用于冻土研究，并组织多家科研院校的专家，对青藏铁 路五大冻土工程实验段展开科研攻关，获得了大量科研数 据和科研成果。 • 青藏铁路冻土攻关借鉴了青藏公路、青藏输油管道、兰西 拉光缆等大型工程的冻土施工经验，并探讨和借鉴了俄罗 斯、加拿大和北欧等国的冻土研究成果。 • 中国科学家采取了以桥代路、片石通风路基、通风管路基、 碎石和片石护坡、热棒、保温板、综合防排水体系等措施， 冻土攻关取得重大进展，青藏铁路的冻土研究基地已成为 中国乃至世界上最大的冻土研究基地。
•冻土对铁路建设的危害
• 冻土对温度极为敏感，对铁路的修建有非常大 的影响。 • 在冻结的状态下，冻土就像冰一样，随着温度 的降低体积发生膨胀，建在上面的路基和钢轨 会被它顶起来。 • 到了夏季，冻土发生融化，体积缩小，钢轨也 就随之降下去。 • 冻土的反复冻结、融化交替出现，就会造成路 基严重变形，整个钢轨出现高低不平，甚至扭 绞成麻花状，影响正常通车。
• 青藏铁路冻土带路基两侧高高竖起的一根 根热棒，可以保持沿线多年冻土处于良好 的冻结状态。热棒是一种高效热导装置， 具有独特的单向传热性能，热量只能从地 下向地面传输。 • 热棒是密封的钢管，里面注入液态氨：当 路基温度上升时，液态氨受热发汽化 ，上 升到热棒的上端，通过散热片将热量传导 给空气，气态氨由此冷却液化变成了液态 氨，又沉入了棒底。这样，热棒就相当于 一个天然“制冷机”。
蓝色为多年冻土；粉色为季节冻土； 黄色为短时冻土；绿色为非冻பைடு நூலகம்。
•青藏高原冻土成因
• 青藏高原抬升对高原及其周边，乃至东亚自然生态环境产 生了诸多影响。多年冻土是青藏高原自然生态系统重要的 组成部分，因此高原隆升对青藏高原多年冻土形成，地域 分异规律，以及历史演变亦有重要作用。 • 由于高原巨大的海拔高度，使其具备了形成和保存多年冻 土的低温条件，与同纬度的我国东部地区相比，现今年均 气温低18～24℃，具有-3.0～-7.0℃的年均气温。晚更新 世末期受全球气候波动控制，气温普遍下降。晚更新世冰 盛期降临青藏高原，形成了现今存在的高原多年冻土的主 体。
•有哪些解决措施
• （1）合理控制路基高度，是保护冻土最有效、最 经济的方法。 • （2）铺设保温层，1993年在昆仑山等地推广使用， 效果良好。 • （3）通风路基，能起到通风保温和保护冻土的作 用。 • （4）以桥代路，保证工程的可靠性。 • （5）桥涵工程采用桩基础，满足防冻的要求。 • （6）建立完善的排水设施，防止地下冰融化导致 的路基下沉。
（1）海拔高是导致青藏高原地区气温低的主要原因。和东北地区相比，青藏高 原地区纬度较低，夏季获太阳辐射多，夏季地表温度高，冻土层融化。青藏高原 地区地壳运动活跃，地热资源丰富。 （2）甲地年均温高于五道梁地区，甲地冻土层厚度变化大，永久冻土层厚 度较小，地基因表土频繁的冻融不稳。甲地更接近亚欧板块与印度洋板块交界处， 地壳运动活动，影响路基稳定。甲地等温线分布较密集，说明当地地形起伏较大。 （3）冬季高原面上气温低，冷凝段温度低于蒸发段， 气态物质在此段冷凝 转化成液态流回蒸发段。夏季高原面上气温较高，冷凝段温度高于蒸发段，蒸发 段物质汽化。倾斜设置可增加热棒与地层的接触面积，对地层温度的调节作用更 强。 试题分析： （1）海拔高是导致青藏高原地区气温低的主要原因。和东北地区相比，青 藏高原地区纬度较低，夏季获太阳辐射量多，夏季地表温度高，冻土层融化。青 藏高原地区地壳运动活跃，地热资源丰富。 （2）甲地年均温高于五道梁地区，甲地冻土层厚度变化大，永久冻土厚度 较小，地基土频繁的冻融不稳。甲地更接近亚欧板块与印度洋板块的交界处，地 壳活动，影响路基稳定。甲地等温线分布较密集，说明当地地形起伏较大。 （3）冬季高原面上气温低，冷凝段温度低于蒸发段，气态物质在此段冷凝 转化成液态流回蒸发段。夏季高原面气温较高，冷凝段温度高于蒸发段，蒸发段 物质气化。倾斜设置可增加热棒与地层的接触面积，对地层温度的调节作用更强。 考点：青藏高原自然环境、板块构造
ps：图片资料基本来源于百科图片 侵删
•青藏高原冻土的定义
青藏高原冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石 和土壤。一般可分为短时冻土（数小时/数日以至半月）、季 节冻土（半月至数月）以及多年冻土（数年至数万年以上）。 地球上多年冻土、季节冻土和短时冻土区的面积约占陆 地面积的50%，其中，多年冻土面积占陆地面积的25%。冻土 是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰。因 此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。正 由于这些特征，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危 险：冻胀和融沉。随着气候变暖，冻土在不断退化。
多年冻土的活动层反复冻融及冬季不完全冻结，会危 机铁路路基。青藏铁路建设者创造性地提出了“主动降温、 冷却路基、保护冻土”的新思路，采用了热棒新技术等措 施。图8a示意青藏铁路格拉段及沿线年平均气温的分布， 其中西的滩至安多为连续多年冻土分布区。图8b为青藏铁 路路基两侧的热棒照片及其散热工作原理示意图。热棒地 热部分为冷凝段，地下部分为蒸发段，当冷凝段温度低于 蒸发段温度时，蒸发段液态物质汽化上升，在冷凝段冷却 成液态，回到蒸发段，循环反复。 （1）分析青藏高原形成多年冻土的年平均气温比东 北高纬度地区低的原因。（8分） （2）图8a所示甲地比五道梁路基更不稳定，请说明 原因。（8分） （3）根据热棒的工作原理，判断热棒散热的工作季 节（冬季或夏季）简述判断依据，分析热棒倾斜设置（图 8b）的原因。（8分）
•我国如何克服难题
• 为了攻克冻土难题，自青藏铁路开工建设以来，铁道部高 度重视青藏铁路冻土攻关难题，先后安排了上亿元科研经 费用于冻土研究，并组织多家科研院校的专家，对青藏铁 路五大冻土工程实验段展开科研攻关，获得了大量科研数 据和科研成果。 • 青藏铁路冻土攻关借鉴了青藏公路、青藏输油管道、兰西 拉光缆等大型工程的冻土施工经验，并探讨和借鉴了俄罗 斯、加拿大和北欧等国的冻土研究成果。 • 中国科学家采取了以桥代路、片石通风路基、通风管路基、 碎石和片石护坡、热棒、保温板、综合防排水体系等措施， 冻土攻关取得重大进展，青藏铁路的冻土研究基地已成为 中国乃至世界上最大的冻土研究基地。
•冻土对铁路建设的危害
• 冻土对温度极为敏感，对铁路的修建有非常大 的影响。 • 在冻结的状态下，冻土就像冰一样，随着温度 的降低体积发生膨胀，建在上面的路基和钢轨 会被它顶起来。 • 到了夏季，冻土发生融化，体积缩小，钢轨也 就随之降下去。 • 冻土的反复冻结、融化交替出现，就会造成路 基严重变形，整个钢轨出现高低不平，甚至扭 绞成麻花状，影响正常通车。
• 青藏铁路冻土带路基两侧高高竖起的一根 根热棒，可以保持沿线多年冻土处于良好 的冻结状态。热棒是一种高效热导装置， 具有独特的单向传热性能，热量只能从地 下向地面传输。 • 热棒是密封的钢管，里面注入液态氨：当 路基温度上升时，液态氨受热发汽化 ，上 升到热棒的上端，通过散热片将热量传导 给空气，气态氨由此冷却液化变成了液态 氨，又沉入了棒底。这样，热棒就相当于 一个天然“制冷机”。
蓝色为多年冻土；粉色为季节冻土； 黄色为短时冻土；绿色为非冻பைடு நூலகம்。
•青藏高原冻土成因
• 青藏高原抬升对高原及其周边，乃至东亚自然生态环境产 生了诸多影响。多年冻土是青藏高原自然生态系统重要的 组成部分，因此高原隆升对青藏高原多年冻土形成，地域 分异规律，以及历史演变亦有重要作用。 • 由于高原巨大的海拔高度，使其具备了形成和保存多年冻 土的低温条件，与同纬度的我国东部地区相比，现今年均 气温低18～24℃，具有-3.0～-7.0℃的年均气温。晚更新 世末期受全球气候波动控制，气温普遍下降。晚更新世冰 盛期降临青藏高原，形成了现今存在的高原多年冻土的主 体。
•有哪些解决措施
• （1）合理控制路基高度，是保护冻土最有效、最 经济的方法。 • （2）铺设保温层，1993年在昆仑山等地推广使用， 效果良好。 • （3）通风路基，能起到通风保温和保护冻土的作 用。 • （4）以桥代路，保证工程的可靠性。 • （5）桥涵工程采用桩基础，满足防冻的要求。 • （6）建立完善的排水设施，防止地下冰融化导致 的路基下沉。
（1）海拔高是导致青藏高原地区气温低的主要原因。和东北地区相比，青藏高 原地区纬度较低，夏季获太阳辐射多，夏季地表温度高，冻土层融化。青藏高原 地区地壳运动活跃，地热资源丰富。 （2）甲地年均温高于五道梁地区，甲地冻土层厚度变化大，永久冻土层厚 度较小，地基因表土频繁的冻融不稳。甲地更接近亚欧板块与印度洋板块交界处， 地壳运动活动，影响路基稳定。甲地等温线分布较密集，说明当地地形起伏较大。 （3）冬季高原面上气温低，冷凝段温度低于蒸发段， 气态物质在此段冷凝 转化成液态流回蒸发段。夏季高原面上气温较高，冷凝段温度高于蒸发段，蒸发 段物质汽化。倾斜设置可增加热棒与地层的接触面积，对地层温度的调节作用更 强。 试题分析： （1）海拔高是导致青藏高原地区气温低的主要原因。和东北地区相比，青 藏高原地区纬度较低，夏季获太阳辐射量多，夏季地表温度高，冻土层融化。青 藏高原地区地壳运动活跃，地热资源丰富。 （2）甲地年均温高于五道梁地区，甲地冻土层厚度变化大，永久冻土厚度 较小，地基土频繁的冻融不稳。甲地更接近亚欧板块与印度洋板块的交界处，地 壳活动，影响路基稳定。甲地等温线分布较密集，说明当地地形起伏较大。 （3）冬季高原面上气温低，冷凝段温度低于蒸发段，气态物质在此段冷凝 转化成液态流回蒸发段。夏季高原面气温较高，冷凝段温度高于蒸发段，蒸发段 物质气化。倾斜设置可增加热棒与地层的接触面积，对地层温度的调节作用更强。 考点：青藏高原自然环境、板块构造