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中国多年冻土区重大工程安全监测网络建设与集成应用
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    X924.3
  • 关键词:
  • 成果简介:
    多年冻土动态变化特征对于理解冻土工程与气候、生态环境和冻土之间相互作用至关重要,是重大冻土工程建设、安全运营和工程影响区生态环境保护等方面重要的科学基础。该项目随着青藏铁路等重大冻土工程建设,不断构建、完善、更新和创新冻土工程安全监测网络,获取了大量冻土温度、冻土上限和工程变形等基础数据,为提升冻土工程科学与技术水平做出了难以替代的贡献。是中国多年冻土区冻土观测时间最长(22年)、深孔温度监测数量最多(8个观测孔深度>100m)、观测深度最大(600m)、范围最广(青藏高原和东北)的重大冻土工程安全监测网络。项目成果属于气候变化与灾害监测领域。 创新性理论成果包括:集22年系统观测和分析研究,阐明中国高海拔和高纬度冻土变化时空特征及其对气候变化、工程影响和生态环境变化差异性响应规律和机制,揭示冻土温度和活动层厚度对气候变化响应在时空上表现出相反变化规律,发现冻土温度时频域上的多时间尺度效应,提出气候变化和工程作用下冻土温度变化预报新方法。构建基于海拔和纬度、“等效高程”和植被条件、“等效纬度”的冻土空间分布模型,预测冻土未来变化趋势。基于长期监测数据,揭示寒区路基水热蠕变耦合机理,提出寒区路基水热蠕变耦合数值分析方法,创建寒区环境与工程随机水热数值模拟理论。 创新性技术成果包括:构建中国重大冻土工程安全监测网络,集成创新了自动数据采集系统和基于ZigBee自组网、Lora无线通信、移动互联网等无线自动传输技术,研发基于监测网络冻土工程灾害预警系统,为重大冻土工程建设和安全运营做出了重要贡献。明晰了沥青路面热效应形成的物理机制及其对路基下部冻土热状态的长期热影响,研发和试验示范了复合冷却路基调控高温高含冰量冻土热稳定性新技术,解决多年冻土高速公路筑路技术和适应气候变化的工程设计难题。阐明了冷却路基技术应用的长效机制及其抵御气候变化能力,完善了以调控热的传导、对流和辐射为理论基础的筑路技术理论,确立了冷却路基筑路技术体系在沼泽化多年冻土湿地区综合应用方案和适宜条件,有力支撑了祁连山多年冻土铁路工程和共玉高速公路建设。预报和评价了中俄原油管道沿线油温变化及管道基础冻结融化过程,阐明管道下部冻土升温趋势和融化圈增大特征,发现了管道局部地段冻胀丘灾害,研发了采用热棒、热棒+保温材料和通风管抑制管道融化圈下沉趋势的系列技术方法。 监测网络加入了GTN-P和CALM国际监测计划,为对比研究北半球冻土变化差异提供了数据支撑。成果被青藏公路和青康公路整治工程、青藏铁路、中俄输油管道、青藏直流联网工程以及共玉高速公路建设广泛应用,取得了显著经济和社会效益,有力地促进了西部和东北地区社会经济发展。成果获得授权发明专利3项,软件著作权3项。基于这些长期监测数据,发表论文146篇,其中SCI收录68篇,他引1263次,总引用2120次。培养博士32人,硕士26人,为国家寒区工程建设输送了大量科研人才。
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