Ufrosset vandindhold påvirker termisk-hydromekaniske egenskaber af frossen jord

Indholdet af ufrosset vand i frossen jord påvirker fryse-tø-cyklussen, hydrologisk kredsløb, vand- og energiudveksling mellem land og luft, vegetationsvækst og jordens strukturelle styrke i kolde områder. I øjeblikket, teoretiske forklaringer på tilstedeværelsen af ​​ufrosset vand omfatter kapillaritetsvirkning, overflade effekt, adsorptionskræfter og det elektriske dobbeltlag.

Imidlertid, ud over kapillaritet, få undersøgelser har diskuteret bidraget af andre funktioner til dannelsen af ​​ufrosset vand i frossen jord, såvel som forskellene og relationerne mellem disse funktioner, som direkte påvirker den fysiske modellering og indholdsberegning af ufrosset vand, og indirekte begrænser anvendelsen af ​​ufrosset vandmodel på klimaområdet, hydrologi, økologi og teknik.

For nylig, et forskerhold ledet af prof. Gao Xiaoqing fra Northwest Institute of Eco-Environment and Resources (NIEER) ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS), sammen med forskere fra Institute of Atmospheric Physics of CAS, etableret en teoretisk model baseret på den elektriske dobbeltlagsstruktur, at beregne det ufrosne vandindhold i frossen jord og udforske kontrollen på en jordfrysningskarakteristisk kurve.

I dette studie, forskerne antog, at det resterende ufrosne vand ved meget lave temperaturer holdes i adsorptionslagsopløsningen, og at det resterende ufrosne vand inden for påvirkning af overfladeeffekter er den kationiske opløsning i det diffuse lag.

Ligheden i den underliggende matematiske struktur af de afledte teoretiske og parametriske modeller med nuværende semi-empiriske modeller tyder yderligere på, at overfladevirkningerne af ler er hovedårsagerne til ufrosset vand i frossen jord.

"Vores teoretiske model for ufrosset vandindhold illustrerer forholdet mellem de mikroskopiske fysiske mængder og de makroskopiske mekaniske egenskaber af frossen jord." sagde Prof. Gao, "Imidlertid, nogle tilnærmelser og antagelser, der er nødvendige for at udlede modellen, er ikke reelt repræsentative for ægte frossen jord, så vi håber at løse disse problemer i fremtidige undersøgelser."

Denne undersøgelse er blevet offentliggjort på Vandressourceforskning , med titlen "Modellering af det ufrosne vandindhold i frossen jord baseret på absorptionseffekterne af leroverflader."