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青藏铁路是世界海拔最高、线路最长的的高原铁路，从青海省会西宁到西藏首府拉萨，海拔4000米以上的路段达960公里，最高点海拔5072米，穿越戈壁荒漠、沼泽湿地和雪山草原，全线总里程1142公里。青藏铁路大部分线路处于高海拔地区和“生命禁区”，修建青藏铁路面临着三大难题，千里多年冻土的地质构造、高寒缺氧的环境和脆弱的生态，其中最难解决的是冻土问题。 冻土是一种低于零度含有冰的岩石和土壤层，对于季节温度变化非常敏感，受热会融化下沉，遇冷则会冻结膨胀，这会造成地基的不稳定。从上世纪50年代初期，我国专家就开始研究高原冻土问题，经过几代人的努力，终于解决了这个世界性的难题。解决冻土问题主要采用了三种方法。 第一种是采用片石通风路基，在路基的底部铺设一米五左右的块石层，冬天冷风从石块间带走热量，夏天石块为路基遮挡太阳辐射，同时利用高原原有的低温和强风降低冻土温度。 第二种方法是采用热棒，青藏铁路沿线，路基两旁有两排碗口粗细，高约两米的铁棒，整个棒体是中控的，内部灌有液氨，当土壤温度较高时，液态氨受热气化上升到顶部遇冷液化释放出热量，然后又流回到底部，如此循环往复，降低冻土温度。 第三种方法是以桥代路，面对地质情况更加恶劣的冻土、河流、沼泽等，选择以桥代路的方式，将桥梁桩基深入地下的永冻层，以保持线路稳定。 青藏铁路到现在已经安全运行了10年，其背后凝聚着几代人的心血和奉献。今天，在高原铁轨的沿线，仍然有无数的铁路人在默默地为这条神奇的天路保驾护航。 【真题链接】 1.（24分）阅读图文材料，完成下列要求。 多年冻土分为上下两层，上层为夏季融化，冬季冻结的活动层，下层为多年冻结层。我国的多年冻土分布主要分布于东北高纬度地区和青藏高原高海拔地区。东北高纬地区多年冻土南界的年平均气温在-1℃～1℃，青藏高原多年冻土下界的年平均气温约为-3.5℃～-2℃。 由我国自行设计、建设的青藏铁路格（尔木）拉（萨）段成功穿越了约550千米的连续多年冻土区，是全球目前穿越高原、高寒及多年冻土地区的最长铁路。多年冻土的活动层反复冻融及冬季不完全冻结，会危及铁路路基。青藏铁路建设者创造性地提出了“主动降温、冷却路基、保护冻土”的新思路，采用了热棒新技术等措施。图a示意青藏铁路格拉段及沿线年平均气温的分布，其中西大滩至安多为连续多年冻土分布区。图b为青藏铁路路基两侧的热棒照片及其散热工作原理示意图。热棒地上部分为冷凝段，地下部分为蒸发段，当冷凝段温度低于蒸发段温度时，蒸发段液态物质汽化上升，在冷凝段冷却成液态，回到蒸发段，循环反复 （1）分析青藏高原形成多年冻土的年平均气温比东北高纬度地区低的原因。（8分） （2）图a所示甲地比五道梁路基更不稳定，请说明原因。（8分） （3）根据热棒的工作原理，判断热棒散热的工作季节（冬季或夏季）简述判断依据，分析热棒倾斜设置（图b）的原因。（8分） 【答案】 （1）青藏高原纬度低，海拔高，太阳辐射强；（3分）（东北高纬地区年平均气温低于-1℃～1℃，可以形成多年冻土。）青藏高原气温年较差小，当年平均气温同为-1℃～1℃时，冬季气温高，冻结厚度薄，夏季全部融化，不能形成多年冻土。（5分） （2）甲地年平均气温更接近0℃，受气温变化的影响，活动层更频繁地冻融，（冻结时体积膨胀，融化时体积收缩，）危害路基；（4分）甲地年平均气温高于五道梁，夏季活动层厚度较大，冬季有时不能完全冻结，影响路基稳定性。（4分） （3）冬季。（2分）依据：冬季气温低于地温，热棒蒸发段吸收冻土热量，（将液态物质汽化上升，与较冷的地上部分管壁接触，凝结，释放出潜热，）将冻土层中的热量传送至地上（大气）。（3分）热棒倾斜设置的原因：使热棒能深入铁轨正下方，保护铁轨下的路基（多年冻土）。（3分） 【解析】 （1）海拔高是导致青藏高原地区气温低的主要原因。和东北地区相比，青藏高原地区纬度较低，冬季获太阳辐射量多，冬季气温高，冻结厚度薄。夏季地表温度高，冻土层融化。青藏高原纬度低、海拔高，太阳辐射强；（东北高纬度地区年平均气温低于-1℃—1℃，可形成多年冻土。）青藏高原气温年较差小，当年平均气温同为-1℃—1℃时，冬季气温高，冻结厚度薄，夏季全部融化，不能形成多年冻土。 （2）观察图中甲地与五道梁地区的温度和纬度差异。甲地年均温高于五道梁地区，甲地冻土层厚度变化大，永久冻土厚度较小，地基土频繁的冻融不稳。甲地年平均气温更接近0℃，受气温变化的影响，活动层更容易频繁的冻融（冻结时体积膨胀，融化时体积收缩），危害路基；甲地年平均气温高于五道梁，夏季活动层厚度较大，冬季有时不能完全冻结，影响中期稳定性。 （3）工作季节为冬季。冬季高原面上气温低，冷凝段温度低于路基温度，蒸发段将液态物质汽化上升，气态物质在此段冷凝转化成液态流回蒸发段。冬季气温低于低温，热棒蒸发段吸收冻土热量（将液态物质汽化上升，与较冷的地上部分管壁接触，凝结释放出潜热），将冻土层中的热量传送至地上（大气）。倾斜设置可增加热棒与地层的接触面积，使热棒能深入铁轨正下方，对地层温度的调节作用更强。使热棒能深入铁轨正下方，保护铁轨下的路基（多年冻土） 【难点中心】该题以“青藏铁路建设中多年冻土障碍的克服”为背景材料，层层设问，包括青藏高原的独特气候成因、青藏地区的地质条件和热棒工作原理引导学生探究地理问题，并解决地理问题。该题难度大，是本套试题中难度最大的题，要求学生具备综合分析能力，论证和探讨地理问题的能力。
【考点难点突破】 【知识链节】 冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。一般可分为短时冻土（数小时/数日以至半月）/季节冻土（半月至数月）以及多年冻土（又称永久冻土，指的是持续二年或二年以上的冻结不融的土层）。地球上多年冻土/季节冻土和短时冻土区的面积约占陆地面积的50%，其中，多年冻土面积占陆地面积的25%。冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰。因此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。正由于这些特征，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉。随着气候变暖，冻土在不断退化。
【技能方法】 高考要求学生青藏铁路路基两侧的热棒照片及其散热工作原理（热棒地上部分为冷凝段，地下部分为蒸发段，当冷凝段温度低于蒸发段温度时，蒸发段液态物质汽化上升，在冷凝段冷却成液态，回到蒸发段，循环反复。），对物理知识要求较高，需要学生灵活运用蒸发段液态物质汽化上升和在冷凝段冷却成液态过程中的热量传递方向。 热棒的工作原理：在可可西里地区，在铁路和公路两旁可以看到很多竖立的“铁棒”，有关技术人员说，这其实是一种高效热导装置，叫做“热棒”。热棒是青藏铁路在运营过程中处理冻土危害、保护冻土的有效措施。据了解，热棒是一种由碳素无缝钢管制成的高效热导装置，5米埋入地下，地面露出2米。具有独特的单向传热性能：热量只能从地面下端向地面上 端传输，反向不能传热。在冬季，热管内工作介质由液态变为气态，带走管内热量；在暖季，热棒则停止工作。独特的冷却地温的作用使热棒堪称“魔棒”。热棒的结构大致为一个密闭空心长棒,内装有一些液氨,液氨沸点较低,在冬季土中热量使该液体蒸发,到顶部，通过散热片将热量传导给空气，冷却后又液化回到下部，保持冻土冷冻状态不松软。在夏季，液体全部变成气体，气体对流很小，热量向底部传导很慢。 快速获取和运用材料信息，是解答这类试题的关键。材料信息获取包括文字材料信息、分布示意图和等值线的判读和景观示意图的判读三个方面。 1.分布示意图判读技巧：结合图例，明确图例子在图中分布特点，图例与设问对应关系，图例之间的关系。 2.景观图判读技巧：关注图名，明确研究区域与研究对象，关注图中各组成要素之间的关系，结合设问联系归纳相关信息。 3.材料信息提取技巧：提取有针对性，先分析问题，带着问题找信息，关注对象要明确，注意特征词、方位词、数量词、修饰限定词等，做好设问与有用材料信息对应。
【拓展训练】 人类工程建设一般要充分考虑当地自然环境特征。在青藏铁路路基建设中，采用了自动温控通风管技术。通风管路基主要由路基主体、道渣和通风管构成。其工作原理是：冷空气密度较大，在自重和风的作用下将管中的热空气带出，并不断将周围土体中的热量带走，同时也可以自动关闭入口阻隔热空气进入。通风管两端挡板在气温高于 0℃时关闭，低于 0℃时打开。该地一年中日平均气温的变化范围为-14℃～8℃。负温期（日平均气温小于 0℃的时期）约 5～6 个月。下图为通风管路基示意图，读图回答下列各题。
2．通风管的设计充分考虑了区域不利自然条件对路基的影响，其主要工作是 A． 防止热量散失 B． 防止路基积水 C． 防止路基冻融 D． 保护生物通道 3．通风管通风的工作的主要季节是 A． 春节 B． 夏季 C． 秋季 D． 冬季 4．通风管挡板 A． 正温期一直处于关闭状态 B． 负温期一直处于关闭状态 C． 夏季多打开，通风、散热 D． 夜晚多打开，储冷、降温
【答案】2．C 3．D 4．D 【解析】 2．冷空气密度较大，在自重和风的作用下将管中的热空气带出，并不断将周围土体中的热量带走，同时也可以自动关闭入口阻隔热空气进入；青藏高原气候高寒，有多年冻土，所以通风管可以防止冻土融化，保障铁路安全；对防止热量散失、积水及动物通道无关。选C正确。 3．通风管两端挡板在气温高于 0℃时关闭，低于 0℃时打开；即夏季外界气候高，通风管会关闭；冬季外界气候低，通风管会打开，通风管打开才会进入工作状态；春秋两季在青藏高原时间短，影响小。选D正确。 4．青藏高原是高原气候，该地一年中日平均气温的变化范围为-14℃～8℃，即使是正温期时，夜间温度可能在0℃以下，通风管也会打开工作，夜间通风管打开冷空气进入，利于降低土层温度，保障铁路安全，A错、D正确；负温期日平均气温小于 0℃，通风管会打开工作，B错；夏季白天外界温度高于0℃，通风管多会关闭，C错。选D正确。
在青藏铁路建设中，为解决多年冻土层不稳定对路基的影响，采用了自动温控通风管技术（图示）。通风管两端挡板在气温高于0℃时关闭，低于0℃时打开。该地一年中日平均气温的变化范围为-14℃～8℃。负温期（日平均气温小于0℃的时期）约6～5个月。据此完成下面小题。
A. 正温期一直处于关闭状态 B. 负温期一直处于关闭状态 C. 夏季多打开，通风、散热 D. 夜晚多打开，储冷、降温 6．与江汉平原相比，该地（ ） A. 负温期短 B. 气温年较差大 C. 气温日较差大 D. 太阳辐射弱 7．一年中，通风管挡板口关闭时长开始呈上升趋势后的一个月该地（ ） A. 日出方位更偏南 B. 正午太阳高度逐渐变大 C. 昼长逐渐变短 D. 太阳高度日变化逐渐减小
【答案】5．D 6．C 7．B 【解析】 5．根据通风管两端挡板在气温高于0℃时关闭，低于0℃时打开的原理,结合青藏高原气温日较差大，夜间经常气温低于0℃，夜间多打开。负温期也会有可能高于0℃,正温期也可能低于0℃，不会是一直开或关的。故选D。 6．青藏高原大气稀薄，白天太阳辐射强度，气温高，夜晚保温作用差，气温低，日较差大于平原。故选C。 7．一年中，通风管挡板日关闭时长开始呈上升趋势时，多为冬末春初。此后的一个月内，太阳直射点北移，昼长开始变长，中午太阳高度角开始变大。公转速度也越来越慢。故选B。
青藏铁路格尔木至拉萨段通过多年冻土区约552 km，对多年冻土区路基的防护成为青藏铁路建设施工的重点，片石通风路基是冻土区常用的路基防护措施。下图示意青藏铁路片石通风路基横断面。据此完成下列各题。
8. 片石通风路基散热效果最显著的季节是 A. 春季 B. 夏季 C. 冬季 D. 秋季 9. 专家建议青藏铁路东西走向路段路基两侧增加片石护坡层，且南坡厚度要大于北坡，其目的提 A. 进一步降低路基的温度 B. 增加北坡路基散热效率 C. 降低南坡风力侵蚀强度 D. 保持路基两侧降温一致
【答案】8. C 9. D 【解析】试题分析： 8. 由材料和图可知，片石层由较大的砾石组成，砾石之间有较大的孔隙，孔隙充满空气。根据大气受热原理分析，冬季，外界气温低于路基温度，路基外比重较大的冷空气下沉，进入片石通风路基的孔隙中，置换比重较小的热空气，形成热对流，从而促进片石通风路基的热散失，使冻土保持较低温度。故而片石通风路基散热效果最显著的季节是冬季，D正确。 9. 南坡是阳坡温度较北坡高，南坡厚度大目的是保持路基两侧降温一致，B正确。 【考点定位】学生获取信息运用信息的能力、热力环流
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