Question

【題目】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�；顒�(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。

（2）凍土活動(dòng)層冬夏季的反復(fù)凍融，會(huì)對列車運(yùn)行的安全產(chǎn)生怎樣的不利影響，請簡述其過程。

（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。

（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。

Answer 1

【答案】

（1）青藏高原海拔高，空氣稀薄，晴天較多;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；但空氣稀薄云量較少，對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。

（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；到了夏季，凍土消融，體積收縮，路基和鋼軌隨之降下去;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。

（3）冬季冬季氣溫較低，凍土易凍結(jié)，拋石路基利用其通風(fēng)透氣性，起到類似于通風(fēng)管儲(chǔ)冷的作用，加快路基的散熱，減小因路基升溫對凍土凍結(jié)產(chǎn)生的影響。

（4）南側(cè)為陽坡，增溫較北側(cè)快，增加片石護(hù)坡厚度可減緩?fù)獠繙囟鹊淖兓瘜�凍土的影響，從而達(dá)到與北側(cè)相近的溫度，保持路基兩側(cè)降溫的一致性。

【解析】

試題分析：

（1）考查大氣的受熱過程。根據(jù)大氣受熱過程，青藏高原地勢高，空氣稀薄，削弱作用小，太陽輻射強(qiáng)，地面吸收的熱量多，增溫大；空氣稀薄，大氣吸收的少，高原地區(qū)多大風(fēng)天氣，大部分熱量散失掉，氣溫較低。

（2）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。冬季氣溫較低，上層凍土易凍結(jié)，熱脹冷縮，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；到了夏季，凍土消融，體積收縮，路基和鋼軌隨之降下去;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。

（3）根據(jù)地溫與凍土的關(guān)系推斷，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。多年凍土的活動(dòng)層（即上層）反復(fù)凍融及冬季不完全凍結(jié)，會(huì)危及鐵路路基。片石通風(fēng)路基是一種控制熱量傳輸過程的工程措施。觀察片石通風(fēng)路基橫斷面獲知，片石層由較大的礫石組成，礫石之間有較大的孔隙，孔隙充滿空氣。根據(jù)大氣受熱原理分析，夏季，外界氣溫高于路基內(nèi)部溫度，形成溫度梯度，外界熱空氣不易進(jìn)入片石通風(fēng)路基內(nèi)部，阻止了路基與外界的熱交換，減少了路基的熱量積累，使路基在夏季也能夠保持較低的溫度，從而使凍土層保持較低的溫度；冬季，外界氣溫低于路基溫度，路基外比重較大的冷空氣下沉，進(jìn)入片石通風(fēng)路基的孔隙中，置換比重較小的熱空氣，形成熱對流，從而促進(jìn)片石通風(fēng)路基的熱散失，使凍土保持較低溫度。故而片石通風(fēng)路基散熱效果最顯著的季節(jié)是冬季。

（4）東西向的地基，南側(cè)為陽坡，增溫較北側(cè)快，增加片石護(hù)坡厚度可減緩?fù)獠繙囟鹊淖兓瘜�凍土的影響，從而達(dá)到與北側(cè)相近的溫度，保持路基兩側(cè)降溫的一致性。