应用DGGE技术分析青藏铁路沿线的土壤细菌种群多样性

根据青藏铁路沿线26个行政单元自然灾害的历史记录,对沿线的洪水、山洪、地震、雪灾、风灾以及滑坡、泥石流和崩塌等自然灾害进行量化分析,通过自然灾害灾种、频次的统计和聚类分析将青藏铁路沿线划分为6个自然灾害组合分区,其中,拉萨河谷路段主要以洪水、滑坡灾害为主;羌塘高原路段主要以雪灾、风灾为主,青南高原路段以雪灾、地震灾害为主;柴达木盆地路段以风灾、地震等灾害为主;青海湖盆地路段以洪水、雪灾为主;湟水谷地路段以洪水、山洪、滑坡灾害为主。拉萨河谷路段和湟水谷地路段的自然灾害类型组合具有相似性。

通过大比例尺野外地质调查和跨季节对比观测,发现青藏铁路沿线发育地震破裂、断层裂缝、冻土裂缝与冰裂缝4种不同类型的地裂缝。典型地震破裂包括西大滩古地震破裂、昆仑山南缘地震破裂、可可西里古地震破裂、崩错地震破裂、谷露盆西地震破裂、羊八井—当雄盆西地震破裂;地震破裂规模大,产状稳定,与地震鼓包、地震陡坎、地震凹陷有序组合,是地表构造变形的重要形式,属内动力成因地裂缝。断层裂缝沿断层破碎带定向分布,产状稳定,成群产出,与断层活动、地下水运移、不均匀冻胀存在密切的关系,是构造变形与融冻变形联合、内外动力耦合产生的复合成因地裂缝。冻土裂缝和冰裂缝属外营力成因地裂缝,是冻土与冰层不均匀融冻变形的重要表现形式。地震破裂、断层裂缝和冻土裂缝对青藏公路、青藏铁路及沿线工程安全具有不良影响,这些地裂缝切割错断路基,形成路面破裂和路基滑塌,产生显著的灾害效应。

基于青藏铁路多年冻土区工程长期监测系统所获取的地温与变形资料,对铁路沿线4处融区的特征及其变化趋势进行了分析。这4处融区分别为沱沱河北面洼地辐射-渗透融区（r1）、休冬曲北岸河流融区（r2）、扎加藏布河西岸河流融区（r3）与洼里希里唐盆辐射-渗透融区（r4）。结果表明：r1土体温度处于升温中,融区正在发展;r2土体温度较为稳定,位于融区边缘地带;r3土体升温趋势明显,融区处于快速发展之中;r4深部土体温度较为稳定,融区仍处于稳定状态。在r1、r3与r4,路基下未形成隔年冻土;但在r2融区,路基下有形成隔年冻土的可能。监测期内,路基累计沉降变形小于50mm,满足铁路路基设计规范的要求。

选取青藏高原及周边66个气象站资料,分析了青藏高原及青藏铁路沿线1971—2000年大风日数的空间分布特征及建站以来大风和风向特征,计算了百年一遇的最大风速和风压.分析发现:青藏高原大风日数主要集中在青藏铁路沿线地区,年际和年代际变化明显;铁路沿线极端最大风速和历年平均最大风速都出现在铁路中部的托托河,风向多为偏西风;铁路沿线50a、100a一遇的10min平均最大风速和风压都出现在安多地区.以新疆达扳城为参考站,推算出青藏铁路沿线各站的列车停驶临界风速.为确保列车运营安全,建议在昆仑山口至错那湖间的高山地段风口和列车转弯处建造防风设施.

结合青藏铁路格尔木—昆仑山口段自然地理条件,对该地区地质灾害的分布及特征进行了分析,分别总结归纳了山区、平原区的主要地质灾害特点及原因,并阐述了该区域地震灾害的影响,为保障今后青藏铁路安全运行提供了一定的科学依据。

青藏铁路沿线活动断层调查与地应力测——青藏铁路沿线活动断层调查与地应力测量属中国地质调查局实施项目，工作内容包括青藏铁路沿线活动断层调查、地应力测量、隧道稳定性分析和地壳稳定性评价，起止时间2001年1月—2003年12月，工作性质属综合研究，组织...

青藏高原高寒生态系统十分独特、脆弱,对人类扰动极为敏感。本文从青藏铁路唐古拉至拉萨段工程建设对沿线生物多样性的影响进行分析,提出运用生态系统恢复与重建理论,采用以原生植被自我修复为主的人工措施,维持植被原生物种是一种安全处理方法,采取按工程类别提出的各类缓解工程建设对生态系统影响的对策措施,可缓解工程对生物多样性及生态环境的总体影响。

在广大的冻土地区,尤其是常年多风的冻土地区,空气与地面之间的热交换不仅仅表现为传导、自然对流和辐射。在风的作用下,地表上部空气的强制对流和表土层中的水分蒸发大大增强,对冻土层的热状况产生重要的影响。对于像青藏高原这样的冻土地区而言,地面上1.5m处空气的年平均温度要比下附面层底的年平均温度低3~3.5℃以上;同时,对于表土层潮湿的冻土地区而言,水分的蒸发也将会带走土体中的大量热量。从冻土地区风作用的概念———冻土地区的风降低地表温度、促进下伏冻土发育的作用出发,分析了影响冻土地区风降温作用的诸多因素,给出在强风、表土含水量大的条件下,风作用表现得非常显著的结论。然后,通过对比、分析青藏铁路北麓河试验段的2个工程实例,验证了风的作用对冻土温度状况的重要影响。最后,给出了风作用在冻土地区若干基础工程实践中直接或间接的应用,以及利用风的降温作用来保护冻土的工程措施的使用条件和局限性。

在全球气候变暖的背景下,青藏铁路沿线多年冻土目前处于退化状态,冻土退化将会对线路的稳定性产生影响,为解决这一问题,收集青藏铁路沿线多年冻土区冻土上限的观测数据,并比较2007年和2015年的数据,分析填土路基断面冻土上限特征,探讨减缓路基工程变形的工程措施。结果表明:青藏铁路多年冻土区填土路基人为上限有所抬升；由于线路存在左右侧阴阳坡的差异,致使两侧路肩以下人为上限形态差异性更加明显,并且冻土升温退化显著；对于青藏铁路多年冻土区路基,在工程边坡铺设碎石有助于应对气候变化引起的多年冻土退化导致的路基工程变形问题。

构造活动强度α(1)和地壳稳定程度β(1)是构造活动性评价和工程稳定性区划的重要参数,α=1-β。对青藏铁路沿线任一单元i,以断层运动速率(vi)、地震震级(mi)、温泉温度(ti)和构造应变(εi)综合刻画构造活动强度(αi),αi=(vi/vmax+mi/mmax+ti/tmax+εi/εmax)/αmax。根据各单元构造活动强度值(αi),应用克里格等值线绘制软件,编制构造活动强度等值线图,为青藏铁路沿线构造活动性评价和工程稳定性区划提供定量判据。α0.40的构造活动区可能孕育ms6～7级地震,对应于不稳定区;α0.70的强烈构造活动区可能孕育8级左右强烈地震,对应于极不稳定区。区划结果表明,青藏铁路沿线发育昆仑山南、可可西里、通天河、唐古拉山、错那湖、当雄、羊八井7个不稳定区,其中包括西大滩、谷露盆西、羊八井3个极不稳定区。

文章利用青藏铁路沿线青海境内14个常规气象站2000~2014年降水资料和28个加密气象站降水资料以及水害资料,分析了铁路沿线水害的时间分布特征和空间分布特征,并对铁路沿线水害致灾因子进行分类,同时对降水致灾因子、降水类型、水害孕灾环境和人为活动等造成水害的成因进行探讨,为开展青藏铁路沿线青海境内降水引发的水害气象风险评估打下基础,为开展铁路沿线水害预报服务及灾害防御有一定的参考作用。

本文通过对青藏铁路青海段沿线各站1981～2008年28a间7月降水资料统计,对铁路沿线台站中雨以上降水概率、最大日降水量分布特征、沿线大降水时空分布及沿线台站气压变化与降水的关系进行了分析,对进一步提高青藏铁路沿线大降水的预报准确率,具有一定的参考和指导作用。

gis强大的空间分析功能对生态环境敏感性评价过程中的空间要素叠置分析具有明显优势。本文通过对传统生态环境敏感性评价方法的系统分析和逻辑完善,采用arcgis平台的modelbuilder工具封装了可以进行多循环生态环境敏感性评价gis模块;并选取青藏铁路沿线部分路段,测试了从环境问题分析、指标与权重确立、空间数据预处理到gis模型运行的全过程。结果表明:在多重生态与环境要素累加效应影响下,青藏铁路生物通道的两侧高度敏感,且多个敏感区连成一个线性敏感带,铁路沿线生态环境敏感性区域的带状空间格局特征突出;通过与大量地面调查的评估结果相比较,验证了该gis模型判断生态敏感区域的科学性和可靠性,从而为线性工程的生态环境敏感性快速评价提供技术支撑。

本文基于青藏公路、铁路沿线区域约63400km~2范围1:10万地质环境遥感调查结果进行分析研究。采用以etm为主,重点地区辅以ikonos的遥感数据,遥感解译与地面验证相结合的技术方法在研究区解译出数百条断层,根据这些断层的延伸方向和分布位置可归纳为20条断裂带(rf),它们与以往地面为主调查的断裂带(gf)基本吻合。本区的断裂带基本上均为活动断裂带,且都存在发震断层。滑坡、泥石流是青藏线活动构造的主要次生灾害。本区活动断裂对滑坡分布有一定影响,但并没有控制作用;地震构造不但控制了本区泥石流的分布,地震活动对泥石流活动的触发作用也非常明显。

基于对青藏公路及铁路沿线区域约63400km2范围内1∶10万地质环境遥感的调查研究结果,采用以etm为主、重点地区以ikonos为辅的遥感数据、遥感解译与地面验证相结合的技术方法在研究区解译出数百条断层。根据这些断层的延伸方向和分布位置可归纳为20条断裂带(rf),它们与以往以地面调查为主的断裂带(gf)基本吻合。研究区的断裂带基本上均为活动断裂带,且都存在发震断层,将已发生地震的震级和频率较高(ms≥5至>8)的断裂带定为主要地震构造带。青藏线共有5个主要地震构造带,其中东昆仑地震构造带及当雄—羊八井地震构造带是研究区内可能对铁路工程建设及公路、铁路运行安全带来严重影响的最重要的地震构造带。滑坡、泥石流是青藏线活动构造的主要次生灾害。该区的活动断裂对滑坡分布有一定的影响,但并没有控制作用;地震构造不但控制了泥石流的分布,且地震活动对泥石流活动的触发作用也非常明显。

青藏铁路横穿了青藏高原上大量的活动断裂带。本文研究了青藏铁路沿线的29条活动断裂带分布规律和地质病害。通过分析崩塌、滑坡、泥石流地质病害特点和典型路段的地质选线,总结了断裂带地质选线的原则,主要包括:尽量在断裂带活动性较弱、宽度较窄的地段以垂直或高角度通过;尽量不设大中桥、高桥、隧道、高填深挖等难以修复的大型建筑物。事实证明,以上原则在绕避和通过活动断裂带时是正确可行的,可以在青藏线改建和其它铁路工程上借鉴运用。

对青藏铁路沿线阻沙栅栏的流场结构、阻沙效率进行风洞模拟实验,对沱沱河路段阻沙栅栏的野外积沙形态进行观测。结果显示,气流经过栅栏时有遇阻抬升、集流加速、减速沉降区和消散恢复区。在越过栅栏后形成两个减速恢复区和两个加速区,减速区分别距地表3cm和20cm处,加速区分别位于近地表和35cm高度处。随来流风速的增加,栅栏前加速区起始范围向栅栏逼近,而栅栏后恢复区起点向远离栅栏方向发展。当气流越过栅栏后风速急剧降低,导致沙粒减速沉降。随进口风速的增加,栅栏间阻沙量和越过栅栏后输出沙量呈指数关系递增。铁路沿线采用的栅栏阻沙效率达80%以上,且随风速的增加呈线性关系递减。沱沱河路段阻沙栅栏西南侧以风蚀为主,最大风蚀深度达16.7cm,其余区域表现为积沙,最大积沙厚度达19.9cm。

2006年7月1日,举世瞩目的青藏铁路实现了全线试运营。这条世界上海拔最高、线路最长的高原铁路,是人类铁路建设史上的奇迹,西方舆论称之“堪与长城媲美”。这条被誉为“离天最近的铁路”,在短短的4年多建设时间里,破解了多项世界难题,创造了世界铁路建设史上的多项纪录,其胜利建成通车凝聚了包括地质工作者在内的4万多名建设者的心血。横跨世界屋脊的青藏铁路,串起了沿线分布的丰富矿产资源,串起了一路壮美的高原地质景观,也串起了一个个地质人的生命传奇。让我们沿着延伸的铁轨,从西宁开始,横跨几个巨大的地貌单元和地质构造带,追寻地质工作者的足迹……

通过地表路线地质观测、不同比例尺的活动构造填图及不同深度的地球物理探测,证实青藏铁路沿线发育近南北向活动构造带,表现为活动断层、地壳形变、第四纪断陷盆地、建造、地震活动、温泉线性分布及比较显著的地球物理异常。青藏铁路沿线近南北构造带现今活动性比较强烈,未来尚有增强趋势,能够诱发多种类型的地质灾害,对铁路路基、公路路基和永久建筑产生不同程度的工程危害。

随着全球气候的持续转暖,青藏铁路沿线热喀斯特湖数量正在逐年增多、面积逐年增大。湖塘的形成虽然具有一定的随机性特点,但其发生的区域性和重复性特点是热喀斯特湖分布与出现的总体规律。在野外系统勘测调查的基础上,依据工程地质类比原则,结合专家打分、层次分析、信息量、统计量等模型方法,对区域内湖塘产生与发展起一定主导作用的历史因素(灾点密度、灾面密度)和基本地质环境因素(冻土类型、年均地温、植被覆盖度、土质类型、地形坡度)基于arcgis平台进行综合分析评价,得出楚玛尔河至风火山段青藏铁路沿线热喀斯特湖易发程度的空间分布。结果表明,占研究区总面积47.97%的高易发区占据了湖塘总数量的87.94%、总面积的91.15%,主要分布在楚玛尔河高平原、北麓河盆地和可可西里山间盆地;中易发、低易发、非易发三个区占据了研究区总面积的52.03%,却仅分布了占总数量12.06%、面积8.85%的热喀斯特湖,主要分布于可可西里山区、风火山山区及河谷地区,与2011年9月份野外考察的热喀斯特湖实际的空间分布状况保持了较好的一致性。

通过1∶2000活动断裂勘测与地质灾害调查,在青藏铁路沿线鉴别出24条不同规模、不同宽度的构造裂缝带.青藏铁路沿线构造裂缝主要沿活动断层分布,呈线性排列,产状稳定,延伸较长,成群产出,与现今构造变形、断层运动及断层破碎带不均匀冻胀存在成因联系,常形成密集的构造裂缝带.构造裂缝带宽20～2400m.构造裂缝对青藏铁路、青藏公路及沿线工程安全具有不良影响,能够产生显著的灾害效应,如切割错断路基,产生路面塌陷,诱发不均匀冻胀变形,影响工程质量和行车速度,对车站、房屋、管道也将产生不同程度的破坏作用.

通过青藏铁路沿线北段西大滩至唐古拉山北坡范围内植被样带的抽样调查,对植物物种丰富度(s)、植被盖度由北至南的动态变化特征以及两者的相关关系进行了分析。结果表明:(1)在青藏沿线北段高海拔地区,由北至南植物物种丰富度呈逐渐升高的趋势,1m~2样方平均物种数量由沿线北部样带的5或6种,逐渐升高至南部样带的9或10种。多重比较表明,相邻或相近的植被样带间单位面积物种丰富度多差异不显著,而当样带间距加大时,则表现出显著性差异。(2)由北至南各样带1m~2样方平均盖度呈不规则的动态变化,多重分析表明,多数样带间1m~2样方盖度间存在显著差异,说明植被盖度与物种丰富度相比更多地受到地形、土壤理化性质等小环境因素的影响。(3)研究区域北部各样带1m~2样方平均盖度与物种丰富度呈现较显著的正相关关系,且多以乘幂指数方程拟合精度较高。而在研究区域南部,则未表现出显著的相关关系,这是因为这些样带中群落盖度主要受少数优势种盖度所控制,而与群落物种数量相关性不大。最后,提出今后需要加强青藏铁路沿线高寒地区植被分布格局及其环境解释的相关研究,以便深入分析区域植被分布的格局和成因。