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凍土通過凍脹和消融,，對(duì)人類的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生了極大的影響,，今天我們就通過幾組題和幾段文字，來學(xué)習(xí)一下有關(guān)凍土的知識(shí),。 凍土可分為季節(jié)凍土和多年凍土,。冬天含冰凍結(jié)、夏天全部融化的巖土被稱為季節(jié)凍土,，包括季節(jié)凍結(jié)層和季節(jié)融化層,。讀圖(北半球)回答1～2題。 1．根據(jù)圖中信息所示,，季節(jié)凍土的分布特點(diǎn)是 A．季節(jié)凍結(jié)層水平分布的范圍小 B．隨著緯度的升高,，季節(jié)融化層厚度增加 C．季節(jié)凍結(jié)層多分布在極地附近 D．隨著海拔的升高，季節(jié)融化層厚度降低 2．我國東北地區(qū)季節(jié)凍土凍結(jié)和融化的規(guī)律是 A. 季節(jié)凍結(jié)層每年6月開始產(chǎn)生 B．季節(jié)融化層每年6月開始產(chǎn)生 C. 季節(jié)凍結(jié)層每年10月達(dá)最大厚度 D．季節(jié)融化層每年10月達(dá)最大厚度 答案：DD 右圖為加拿大東北部某地出現(xiàn)的房屋傾斜下沉照片,，請(qǐng)回答5～6題。 5．圖中的森林是 A．亞寒帶針葉林 B．亞熱帶常綠闊葉林 C．亞熱帶常綠硬葉林 D．溫帶落葉闊葉林 6．造成房屋傾斜下沉的原因最有可能是 A．過量抽取地下水造成地層下陷 B．位于環(huán)太平洋地震帶地震頻繁導(dǎo)致 C．凍土融化造成地基不穩(wěn) D．位居颶風(fēng)侵襲路徑 答案：AC 左圖是世界上最北端的城市朗伊爾城位置示意圖,，它位于挪威斯瓦爾巴群島,。右圖是2014年暑假蘇南某中學(xué)師生赴該島科學(xué)考察時(shí)拍攝到的照片。讀圖回答各題,。 1.朗伊爾城所在的島嶼南,、北端的緯度相差近4°，太陽直射點(diǎn)移動(dòng)的速度約為0.25°/天,，下列極晝天數(shù)與朗伊爾城最接近的是 A. 150天左右 B. 100天左右 C. 50天左右 D. 20天左右 2.考察隊(duì)員發(fā)現(xiàn)島上的房屋都建在木樁上,，原因是 A. 減少占用耕地 B. 保護(hù)野生動(dòng)物 C. 通風(fēng)防潮 D. 減輕凍土融化危害 答案：BD 青藏鐵路堪稱“世界凍土工程博物館” 隨著凍土路基、凍土區(qū)橋梁,、涵洞,、隧道、房建,、管線等工程的順利施工,，世界上海拔最高、穿越高原多年凍土最長的青藏鐵路,，如今堪稱“世界凍土工程博物館”,。專家稱，青藏鐵路穿越世界上最復(fù)雜的凍土區(qū),，不少凍土工程措施都是國內(nèi)外首創(chuàng),，可謂集凍土工程之大全。 于7月1日試通車的青藏鐵路格爾木至拉薩段，是目前全球穿越永久性凍土地帶最長的高原鐵路,，這條鐵路處于多年凍土區(qū)的線路就長達(dá)550公里,。而凍土對(duì)溫度極為敏感，隨著溫度的變化,，它會(huì)“發(fā)胖”或“變瘦”,。 據(jù)了解，凍土在寒季就像冰一樣凍結(jié),，隨著溫度的降低體積會(huì)發(fā)生膨脹,，建在上面的路基和鋼軌就會(huì)被“發(fā)胖”的凍土頂?shù)猛蛊穑坏搅讼募?，融化的凍土體積縮小,，路基和鋼軌又會(huì)隨之凹下去。凍土的凍結(jié)和融化反復(fù)交替地出現(xiàn),，路基就會(huì)翻漿,、冒泥，鋼軌會(huì)出現(xiàn)波浪形高低起伏,，對(duì)鐵路運(yùn)營安全造成威脅,。 青藏鐵路建設(shè)總指揮部專家組組長、凍土科學(xué)專家張魯新說,，凍土雖然在加拿大,、俄羅斯等國家也存在，但他們是屬高緯度凍土,，比較穩(wěn)定,。青藏鐵路緯度低，海拔高,，日照強(qiáng)烈,，而太陽輻射對(duì)凍土有著非同尋常的影響。加上青藏高原年輕,，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頻繁,，并且這里的多年凍土具有地溫高、厚度薄,、熱融發(fā)育等特點(diǎn),，其復(fù)雜性和獨(dú)特性舉世無雙。 據(jù)了解,，青藏鐵路有111公里線路鋪有一種特殊的路基,，即在土路堤底部填筑一定厚度片石，上面再鋪筑土層的路基,。這種多孔隙的“片石層通風(fēng)路基”為國內(nèi)首創(chuàng),。它是效果較佳的保護(hù)凍土措施,，好似散熱排風(fēng)扇，冬季從路堤及地基中排除熱量,，夏季較少吸收熱量,，起到冷卻作用，能降低地基土溫度0．5攝氏度以上,。 片石通風(fēng)路基 通風(fēng)管路基 37．（24分）根據(jù)以下材料回答問題,。 青藏高原氣候高寒，氣溫一般低于地溫,，是我國主要的凍土分布區(qū),，凍土土層可分為活動(dòng)層和多年凍土層兩部分.其中,活動(dòng)層靠近地表，隨著外界氣溫變化或凍或融,；多年凍土則常年處于冰凍狀態(tài),。青藏鐵路格（爾木）拉（薩）段成功穿越了約550千米的連續(xù)多年凍土區(qū)，是全球目前穿越高原,、高寒及多年凍土地區(qū)的最長鐵路,。活動(dòng)層反復(fù)凍融及冬季不完全凍結(jié),，使凍土的體積發(fā)生膨脹和收縮,，會(huì)危及鐵路路基，為此青藏鐵路的建設(shè)者們創(chuàng)造性地提出了低架旱橋,、熱棒技術(shù),、拋石路基等措施。其中拋石路基即用碎塊石填筑路基,，利用其通風(fēng)透氣性，隔阻熱空氣下移,，同時(shí)吸入冷量,，起到保護(hù)凍土的作用。左圖是青藏鐵路分布圖,，右上圖是拋石路基結(jié)構(gòu)示意圖,，右下圖為片石護(hù)坡景觀圖。 （1）運(yùn)用大氣受熱過程,，分析青藏高原地區(qū)氣溫低于地溫的原因,。(8分) （2）凍土活動(dòng)層冬夏季的反復(fù)凍融，會(huì)對(duì)列車運(yùn)行的安全產(chǎn)生怎樣的不利影響,，請(qǐng)簡(jiǎn)述其過程,。(6分) （3）根據(jù)拋石路基的設(shè)計(jì)原理，判斷其散熱效果最顯著的季節(jié),，并分析其原因,。(6分) （4）專家建議,，部分東西走向的路段的路基兩側(cè)增加片石護(hù)坡，且南側(cè)厚度要大于北側(cè),，試分析其可能原因,。(4分) 答案：（1）青藏高原海拔高，空氣稀薄,，晴天較多(2分);白天被削弱的太陽輻射較少,，到達(dá)地面的較多，地面吸收后增溫(3分),；但空氣稀薄云量較少,，對(duì)地面的長波輻射吸收較少，加之高原地區(qū)多大風(fēng)天氣,，大部分熱量散失掉,，氣溫較低(3分)。 （2）冬季的時(shí)候,，凍土在凍結(jié)狀態(tài)下,，體積會(huì)發(fā)生膨脹，建在上面的路基和鋼軌就會(huì)被頂起(2分),；到了夏季,，凍土消融，體積收縮,，路基和鋼軌隨之降下去(2分);反復(fù)出現(xiàn)就會(huì)造成路基嚴(yán)重變形,，鐵軌出現(xiàn)嚴(yán)重彎曲、高低不平,，影響列車行車安全(2分),。 （3）冬季(2分) （4）南側(cè)為陽坡，增溫較北側(cè)快(2分),，增加片石護(hù)坡厚度可減緩?fù)獠繙囟鹊淖兓瘜?duì)凍土的影響,，從而達(dá)到與北側(cè)相近的溫度(2分)，保持路基兩側(cè)降溫的一致性,。 全長11.7公里的青藏鐵路清水河特大橋橫架在可可西里凍土區(qū),，它是一種“以橋代路”的保護(hù)凍土措施，鐵軌飛架而過可以不驚擾凍土,。青藏鐵路“以橋代路”橋梁達(dá)156.7公里,，占多年凍土地段的四分之一,。張魯新說，如此大規(guī)模采取“以橋代路”措施,，在世界上也是首次,。 青藏鐵路有的凍土路基兩旁插有一排排直徑約15厘米、高約2米的鐵棒,，這就是熱棒,。它是一種高效熱導(dǎo)裝置，具有獨(dú)特的單向傳熱性能：熱量只能從地面下端向地面上端傳輸,，反向不能傳熱,，可以說是一種不需動(dòng)力的天然制冷機(jī)，專家稱之為凍土病害的“青霉素”,。大規(guī)模使用熱棒可以保持多年凍土處于良好凍結(jié)狀態(tài),。 青藏鐵路建設(shè)總指揮部指揮長黃弟福說，青藏鐵路建設(shè)中創(chuàng)造性地采取了解決凍土施工難題的相應(yīng)對(duì)策：對(duì)于不良凍土現(xiàn)象發(fā)育地段,，線路盡量繞避,；對(duì)于高溫極不穩(wěn)定凍土區(qū)的高含冰量地質(zhì)，采取“以橋代路”的辦法,；在施工中采用熱棒,、片石通風(fēng)路基、片石通風(fēng)護(hù)道,、通風(fēng)管路基,、鋪設(shè)保溫板、遮陽篷結(jié)構(gòu)等多項(xiàng)設(shè)施,，提高凍土路基的穩(wěn)定性,，堪稱集世界凍土工程措施于一身。因此,，運(yùn)行在青藏鐵路上的列車時(shí)速將達(dá)120公里,。 37.（24分）閱讀圖文材料，完成下列要求,。 多年凍土分為上下兩層，上層為夏季融化,，冬季凍結(jié)的活動(dòng)層,，下層為多年凍結(jié)層。我國的多年凍土主要分布于東北高緯度地區(qū)和青藏高原高海拔地區(qū),。東北高緯地區(qū)多年凍土南界的年平均氣溫在–1°～1℃,，青藏高原多年凍土下界的年平均氣溫約為–3.5°～–2℃。 由我國自行設(shè)計(jì),、建設(shè)的青藏鐵路格（爾木）拉（薩）段成功穿越了約550千米的連續(xù)多年凍土區(qū),，是全球目前穿越高原,、高寒及多年凍土地區(qū)的最長鐵路。多年凍土的活動(dòng)層反復(fù)凍融及冬季不完全凍結(jié),，會(huì)危及鐵路路基,。青藏鐵路建設(shè)者創(chuàng)造性地提出了“主動(dòng)降溫、冷卻路基,、保護(hù)凍土”的新思路,，采用了熱棒新技術(shù)等措施。圖8a示意青藏鐵路格拉段及沿線年平均氣溫的分布,，其中西大灘至安多為連續(xù)多年凍土分布區(qū),。圖8b為青藏鐵路路基兩側(cè)的熱棒照片及其散熱工作原理示意圖。熱棒地上部分為冷凝段,，地下部分為蒸發(fā)段,，當(dāng)冷凝段溫度低于蒸發(fā)段溫度時(shí)，蒸發(fā)段液態(tài)物質(zhì)汽化上升,，在冷凝段冷卻成液態(tài),，回到蒸發(fā)段，循環(huán)反復(fù),。 （1）分析青藏高原形成多年凍土的年平均氣溫比東北高緯度地區(qū)低的原因,。（8分） （2）圖8a所示甲地比五道梁路基更不穩(wěn)定，請(qǐng)說明原因,。（8分） （3）根據(jù)熱棒的工作原理,，判斷熱棒散熱的工作季節(jié)（冬季或夏季），簡(jiǎn)述判斷依據(jù),；分析熱棒傾斜設(shè)置（圖8b）的原因,。（8分） 【答案要點(diǎn)】（1）青藏高原緯度低，海拔高,，太陽輻射強(qiáng),；（3分）（東北高緯地區(qū)年平均氣溫低于-1℃～1℃，可以形成多年凍土,。）青藏高原氣溫年較差小,，當(dāng)年平均氣溫同為-1℃～1℃時(shí)，冬季氣溫高,，凍結(jié)厚度薄,，夏季全部融化，不能形成多年凍土,。（5分） （2）甲地年平均氣溫更接近0℃,，受氣溫變化的影響，活動(dòng)層更頻繁地凍融,，（凍結(jié)時(shí)體積膨脹,，融化時(shí)體積收縮,，）危害路基；（4分）甲地年平均氣溫高于五道梁,，夏季活動(dòng)層厚度較大,，冬季有時(shí)不能完全凍結(jié)，影響路基穩(wěn)定性,。（4分） （3）冬季,。（2分） 依據(jù)：冬季氣溫低于地溫，熱棒蒸發(fā)段吸收凍土熱量,，（將液態(tài)物質(zhì)汽化上升,，與較冷的地上部分管壁接觸，凝結(jié),，釋放出潛熱,，）將凍土層中的熱量傳送至地上（大氣）。（3分） 熱棒傾斜設(shè)置的原因：使棒體能深入鐵軌正下方,，保護(hù)鐵軌下的路基（多年凍土）,。（3分） 東北除了長白山的主峰——白頭山周邊，其他地方地勢(shì)都不高,，用地理學(xué)家的話說,，東北的大小興安嶺和長白山山地都是起伏平緩的“波狀丘陵”。我多次在東北大地旅行,，真的感覺像是在大海微微起伏的波浪上航行,。在東北地區(qū)修路和行車，地形的起伏不是問題,。真正的問題是凍土,。凍土層的存在是公路的天敵。 受凍土影響的公路 公路下面的凍土如果融化,，路面就會(huì)翻漿變形,，因此在凍土區(qū)修路就要保證凍土不會(huì)融化，也叫保持凍穩(wěn)性,。東北的凍土區(qū)可分為連續(xù)的永久凍土區(qū)和島狀凍土區(qū),，還有季節(jié)性的凍土區(qū)，整個(gè)東北大地冬季都會(huì)凍結(jié),，到了夏季,，就只有黑龍江的北部漠河一帶的地下是永久的凍土，還有小興安嶺,、長白山的高山上有島狀的凍土區(qū)。 在漠河一帶的永久凍土區(qū),。要阻斷夏季路面的熱量向下傳導(dǎo),，路基要高,，路基中要設(shè)計(jì)隔熱層，要排水,。因此東北的路基填土高,，路面下還要鋪塊石或人工隔溫材料，目的是隔溫,、排水,、截?cái)嗝?xì)水上升的路徑，防止翻漿,。這一點(diǎn)東北的路和青藏高原上的路很相似,，因?yàn)檫@兩個(gè)地方都有凍土區(qū)?？吹角嗖罔F路了嗎,？高高的路基像長城一樣在高原上蜿蜒伸展，之所以不能伏在地上,，就是因?yàn)閮鐾恋拇嬖?，路面的溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非路的地方。為了阻止路面的熱量傳導(dǎo)到地下凍土區(qū),，路基變高了,。
大興安嶺森林邊緣的公路：大興安嶺西麓的呼倫貝爾市是我國農(nóng)牧交錯(cuò)帶的北緣。在這一帶開車上路,，可欣賞到不同尋常的美景：林草交錯(cuò),。水分條件和微地形的差異，能讓近在咫尺的土地披上不同的衣裳,。攝影/田捷硯 三江平原是東北地區(qū)的一個(gè)副區(qū),，主要是因?yàn)檫@里是沼澤濕地。地下水位高,，冬凍夏融,。因此這里要特殊對(duì)待。所謂特殊對(duì)待無非是路基要更高,，隔熱和阻斷地下水沿毛細(xì)管上升的材料品質(zhì)要更高,。 三江平原的路給我留下了深刻的印象，是因?yàn)檫@樣一件事：2007年8月為了制作東北專輯,，我們來到了三江平原的撫遠(yuǎn)縣,，回來時(shí)，當(dāng)?shù)匾晃粩z影師朋友開了一輛面包車送我們,，車沿著黑龍江邊的公路奔馳,，我坐在后座，攝影師馬宏杰坐在副駕的座上，車窗前的路筆直得像一條線,。這時(shí)我聽見開車的朋友說了一聲：“這路真棒,！像飛機(jī)場(chǎng)的跑道一樣?！币粫?huì)就沒動(dòng)靜了,。我忽然發(fā)現(xiàn)車子偏離了方向，向著路下的深溝開去,，我還沒反應(yīng)過來,，坐在副駕的馬宏杰已經(jīng)伸出左手，連推了幾把方向盤,，眼看著就要滑向溝里的車子才重新回到路上,，這時(shí)那位朋友“啊”的一聲，醒來了,。原來他睡著了,。
路面遠(yuǎn)高于兩側(cè)地面 我看了一眼路基下的深坑都是水，路基高有10米左右,，因?yàn)橐纼鐾梁偷叵滤仙?，這里的路基都很高。高路基是推土機(jī)從兩邊的平地取土堆起來得到的,，取土后留下的是積水的深坑,。 分別時(shí)，開車的朋友緊緊地握著我的手：“你這回再也忘不了我了,?！笔堑模粌H朋友忘不了,，三江平原的路我也永遠(yuǎn)記住了,。 閱讀圖文材料，完成下列要求,。 中俄石油運(yùn)輸管道——漠（河）大（慶）線,，全長953千米，其中北部的512千米穿越了多年凍土區(qū),。多年凍土分為活動(dòng)層和多年凍層上下兩層,。地理學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)多年凍土區(qū)的融沉、凍脹丘,、冰錐等對(duì)管道的安全性構(gòu)成了潛在的威脅,。凍脹丘是指多年凍土區(qū)由土和地下水受凍脹作用形成的丘狀地形，按其存在時(shí)間可劃分為季節(jié)性凍脹丘和多年生凍脹丘,。季節(jié)性凍脹丘每年冬季發(fā)生,，夏季消失(圖b)。
(1)指出加格達(dá)奇多年凍土活動(dòng)層和多年凍層的分界深度，并分別說明其季節(jié)特征,。（3分） (2)簡(jiǎn)述季節(jié)性凍脹丘的形成原因,。（3分） (3)說明季節(jié)性凍脹丘對(duì)管道的危害。（2分） (4)以“治水”為核心,，提出防治季節(jié)性凍脹丘危害管道的措施。（2分） 【知識(shí)點(diǎn)】區(qū)域存在的環(huán)境與發(fā)展問題及其產(chǎn)生的危害,，以及有關(guān)的治理保護(hù)措施 【試題解析】（1）多年動(dòng)圖活動(dòng)層凍土夏季融化,，冬季凍結(jié)；6米以下的多年凍層全年地溫小于0℃,，全年處于凍結(jié)狀態(tài),。（2）季節(jié)性凍脹丘的形成原因，可以從地形,、降水等方面回答,。（3）季節(jié)性凍脹丘對(duì)管道的危害，可以從抬升管道,、發(fā)生彎曲變形等方面回答,。（4）防治季節(jié)性凍脹丘危害管道的措施，可以從地表開挖溝渠,、在凍脹丘上鉆孔等方面回答,。 【答案】(1)多年凍土活動(dòng)層凍土夏季融化、冬季凍結(jié),；6米以下的多層凍層全年地溫小于0℃,，全年處于凍結(jié)狀態(tài)。(2)該地地勢(shì)低洼,，夏季有沼澤分布,，有穩(wěn)定的地下水補(bǔ)給，突然含水量大,；冬季過濕突然凍結(jié),，體積膨脹上升形成凍脹丘。(3)夏季凍土融化,，管道沉降,，冬季突然凍結(jié)的擠壓力抬升管道，反復(fù)凍融使管道位移發(fā)生彎曲變形,。(4)地表開挖溝渠,，排走地表水和地下水；在管道兩側(cè)的地下建設(shè)截水墻等阻水工程,，阻止地下水流向管道,；在凍脹丘上鉆孔，排干丘內(nèi)水分。
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