Question

【題目】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，冬季凍結的活動層，下層為多年凍結層。我國的多年凍土分布主要分布于東北高緯度地區(qū)和青藏高原海拔地區(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°C。

由我國自行設計、建設的青藏鐵路格（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。多年凍土的活動層反復凍融及冬季不完全凍結，會危機鐵路路基。青藏鐵路建設者創(chuàng)造性地提出了“主動降溫、冷卻路基、保護凍土”的新思路，采用了熱棒新技術等措施。圖a示意青藏鐵路格拉段及沿線年平均氣溫的分布，其中西的灘至安多為連續(xù)多年凍土分布區(qū)。圖b為青藏鐵路路基兩側的熱棒照片及其散熱工作原理示意圖。熱棒地熱部分為冷凝段，地下部分為蒸發(fā)段，當冷凝段溫度低于蒸發(fā)段溫度時，蒸發(fā)段液態(tài)物質汽化上升，在冷凝段冷卻成液態(tài)，回到蒸發(fā)段，循環(huán)反復。

（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。

（2）圖a所示甲地比五道梁路基更不穩(wěn)定，請說明原因。

（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）簡述判斷依據(jù)，分析熱棒傾斜設置（圖b）的原因。

Answer 1

【答案】（1）青藏高原緯度低，海拔高，太陽輻射強；（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，當年平均氣溫同為—1℃～1℃時，冬季氣溫高，凍結厚度薄，夏季全部融化，不能形成多年凍土。

（2）甲地年平均氣溫更接近0℃，受氣溫變化的影響，活動層更頻繁地凍融，（凍結時體積膨脹，融化時體積收縮，）危害路基；甲地年平均氣溫高于五道梁，夏季活動層厚度較大，冬季有時不能完全凍結，影響路基穩(wěn)定性。

（3）冬季。

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)物質汽化上升，與較冷的地上部分管壁接觸，凝結，釋放出潛熱，）將凍土層中的熱量傳送至地上（大氣）。

熱棒傾斜設置的原因：使熱棒能深入鐵軌正下方，保護鐵軌下的路基（多年凍土）。

【解析】試題分析：

（1）海拔高是導致青藏高原地區(qū)氣溫低的主要原因。和東北地區(qū)相比，青藏高原地區(qū)緯度較低，冬季獲太陽輻射量多，冬季氣溫高，凍結厚度薄。夏季地表溫度高，凍土層融化。青藏高原緯度低、海拔高，太陽輻射強；（東北高緯度地區(qū)年平均氣溫低于-1℃—1℃，可形成多年凍土。）青藏高原氣溫年較差小，當年平均氣溫同為-1℃—1℃時，冬季氣溫高，凍結厚度薄，夏季全部融化，不能形成多年凍土。

（2）觀察圖中甲地與五道梁地區(qū)的溫度和緯度差異。甲地年均溫高于五道梁地區(qū)，甲地凍土層厚度變化大，永久凍土厚度較小，地基土頻繁的凍融不穩(wěn)。甲地年平均氣溫更接近0℃，受氣溫變化的影響，活動層更容易頻繁的凍融（凍結時體積膨脹，融化時體積收縮），危害路基；甲地年平均氣溫高于五道梁，夏季活動層厚度較大，冬季有時不能完全凍結，影響中期穩(wěn)定性。

（3）熱棒散熱的工作季節(jié)為冬季。冬季高原面上氣溫低，冷凝段溫度低于路基溫度，蒸發(fā)段將液態(tài)物質汽化上升，氣態(tài)物質在此段冷凝轉化成液態(tài)流回蒸發(fā)段。冬季氣溫低于低溫，熱棒蒸發(fā)段吸收凍土熱量（將液態(tài)物質汽化上升，與較冷的地上部分管壁接觸，凝結釋放出潛熱），將凍土層中的熱量傳送至地上（大氣）。傾斜設置可增加熱棒與地層的接觸面積，使熱棒能深入鐵軌正下方，對地層溫度的調節(jié)作用更強。使熱棒能深入鐵軌正下方，保護鐵軌下的路基（多年凍土）