Question

【題目】根據以下材料回答問題。

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，凍土土層可分為活動層和多年凍土層兩部分．其中,活動層靠近地表，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。青藏鐵路格（爾木）拉（薩）段成功穿越了約550千米的連續多年凍土區，是全球目前穿越高原、高寒及多年凍土地區的最長鐵路。活動層反復凍融及冬季不完全凍結，使凍土的體積發生膨脹和收縮，會危及鐵路路基，為此青藏鐵路的建設者們創造性地提出了低架旱橋、熱棒技術、拋石路基等措施。其中拋石路基即用碎塊石填筑路基，利用其通風透氣性，隔阻熱空氣下移，同時吸入冷量，起到保護凍土的作用。左圖是青藏鐵路分布圖，右上圖是拋石路基結構示意圖，右下圖為片石護坡景觀圖。

（1）運用大氣受熱過程，分析青藏高原地區氣溫低于地溫的原因。

（2）凍土活動層冬夏季的反復凍融，會對列車運行的安全產生怎樣的不利影響，請簡述其過程。

（3）根據拋石路基的設計原理，判斷其散熱效果最顯著的季節，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增加片石護坡，且南側厚度要大于北側，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，加之高原地區多大風天氣，大部分熱量散失掉，氣溫較低。

（2）冬季的時候，凍土在凍結狀態下，體積會發生膨脹，建在上面的路基和鋼軌就會被頂起；到了夏季，凍土消融，體積收縮，路基和鋼軌隨之降下去;反復出現就會造成路基嚴重變形，鐵軌出現嚴重彎曲、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，拋石路基利用其通風透氣性，起到類似于通風管儲冷的作用，加快路基的散熱，減小因路基升溫對凍土凍結產生的影響。

（4）南側為陽坡，增溫較北側快，增加片石護坡厚度可減緩外部溫度的變化對凍土的影響，從而達到與北側相近的溫度，保持路基兩側降溫的一致性。

【解析】

試題分析：

（1）考查大氣的受熱過程。根據大氣受熱過程，青藏高原地勢高，空氣稀薄，削弱作用小，太陽輻射強，地面吸收的熱量多，增溫大；空氣稀薄，大氣吸收的少，高原地區多大風天氣，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，冬季凍結的活動層，下層為多年凍結層。冬季氣溫較低，上層凍土易凍結，熱脹冷縮，凍土在凍結狀態下，體積會發生膨脹，建在上面的路基和鋼軌就會被頂起；到了夏季，凍土消融，體積收縮，路基和鋼軌隨之降下去;反復出現就會造成路基嚴重變形，鐵軌出現嚴重彎曲、高低不平，影響列車行車安全。

（3）根據地溫與凍土的關系推斷，多年凍土分為上下兩層，上層為夏季融化，冬季凍結的活動層，下層為多年凍結層。多年凍土的活動層（即上層）反復凍融及冬季不完全凍結，會危及鐵路路基。片石通風路基是一種控制熱量傳輸過程的工程措施。觀察片石通風路基橫斷面獲知，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。根據大氣受熱原理分析，夏季，外界氣溫高于路基內部溫度，形成溫度梯度，外界熱空氣不易進入片石通風路基內部，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，進入片石通風路基的孔隙中，置換比重較小的熱空氣，形成熱對流，從而促進片石通風路基的熱散失，使凍土保持較低溫度。故而片石通風路基散熱效果最顯著的季節是冬季。

（4）東西向的地基，南側為陽坡，增溫較北側快，增加片石護坡厚度可減緩外部溫度的變化對凍土的影響，從而達到與北側相近的溫度，保持路基兩側降溫的一致性。