气候变化及工程影响下青藏高原多年冻土区热融灾害评估预测研究

本项目拟结合目前国际冻土研究的热点问题和国家重大工程的实际需求，针对高原气候变暖及人类工程活动对多年冻土的影响，开展青藏铁路沿线多年冻土区典型热融灾害的评估与预测研究。项目主要通过青藏铁路沿线已产生的热融灾害的发育现状调查，选择典型区域探讨气候、地貌、冻土特征、工程活动与热融灾害之间的关系，阐明气候变化与工程活动对热融灾害的影响过程和热融发育机理，从而建立热融灾害综合评价指标和评价方法，进行气候变暖和工程活动影响下区域多年冻土区热融灾害评估；结合区域多年冻土的退化趋势与程度预测，采用遥感图像解译和现场调查与监测，建立区域热融灾害的统计模型，并在查明区域冻土模型边界条件的基础上，利用数值方法建立区域热融灾害预测模型，开展多年冻土热融灾害的预测评价。项目研究成果可为冻土区热融灾害评估和维护区域工程稳定性及环境协调发展提供依据。

以青藏铁路沿线清水河至风火山长度约120km的范围为研究区域，调查了相关热融灾害，结合遥感解译和现场试验，提出了热融灾害的评估指标和评价体系，并对典型热融灾害发展趋势进行了预测。项目整体完成了所确立的研究目标。主要成果包括：.1.获得了研究区热融湖塘分布及发育特征：其共同具有ENE-WSW 走向，北麓河盆地湖塘的面积和周长都明显大于楚玛尔河高平原和可可西里山区；热融湖塘因高含冰量多年冻土融化所导致。监测表明，因湖岸地下冰融化，典型热融湖塘2008-2014年间湖岸最大侵蚀距离达5m，同时对周边多年冻土产生了显著的热侵蚀。.2.以ArcGIS为平台完成的湖塘易发程度的区划研究结果表明，高易发区占研究区总面积的47.97%，占据了热融湖塘总数量的87.94%、总面积的91.15%，其他3个区占据了研究区总面积的52.03%，却仅占总数量12.06%和面积8.85%。该结果与2011年野外考察的热融湖塘实际空间分布状况具有较好的一致性。.3.近年来热融湖塘数量显著增加，统计推测50年后，研究区内北麓河盆地一带公路两侧5km范围热融湖塘的面积较2010年翻了一番，100年后面积接近2010年的5倍。.4.青藏高原多年冻土区斜坡失稳主要发育在坡度缓和且厚层地下冰发育的区域。研究区斜坡失稳的整体形态大多以弧形为主，而狭长型的较少。.5.模型试验显示，多年冻土区低缓坡度斜坡地震荷载作用下的失稳是由斜坡冰土界面的软弱层和超孔压增长及地震力共同作用的结果，滑坡沿着冰土界面整体滑动。多年冻土区滑坡发生往往形成热融滑塌，并导致其周围和下部的多年冻土退化。.6.利用现场大型直剪试验获取的K3035W斜坡冰-土界面抗剪强度参数，对K3035W斜坡稳定性进行了评价。计算得到当冰面以上的水位高度大于1.35m时，或当地震加速度大于0.04g时，斜坡处于失稳状态。.7.基于改进的DRASTIC模型，获取热融滑塌和冻土滑坡的易发性区划。结果表明，非易发区占区域总面积的10.76 % ，低易发区占44.51 %, 中易发区和高易发区分别占21.79 % 和 22.94 %。根据调查和遥感解译，研究区冻土斜坡失稳的实际分布与区划结果具有很高的一致性。.共发表研究论文42篇（SCI收录10篇，EI收录11篇），获得公路学会特等、一等奖各1项，个人奖3项，获专利2项，会议特邀和专题报告5次。