昼夜温差循环对黄土土柱水汽迁移影响机制与数值模拟研究

1

作者 胡梦玲 王治文 +2 位作者 陈豪 宫建华 匡智彬 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2572-2582,共11页

为明确昼夜温差循环作用对不透水汽覆盖层下黄土土柱水汽迁移的影响机制,以我国西北地区的黄土为研究对象,搭建水汽迁移土柱模型试验装置,开展边界加热条件下土柱水汽迁移试验,获得了有覆盖层情况下土柱温湿度分布规律;并采用COMSOL数... 为明确昼夜温差循环作用对不透水汽覆盖层下黄土土柱水汽迁移的影响机制,以我国西北地区的黄土为研究对象,搭建水汽迁移土柱模型试验装置,开展边界加热条件下土柱水汽迁移试验,获得了有覆盖层情况下土柱温湿度分布规律;并采用COMSOL数值软件建立水热耦合土柱水汽迁移计算模型,模拟了夏季30 d昼夜温差循环作用导致覆盖层下土柱湿化现象,进一步预测了60 d昼夜温差循环作用对土柱湿度的影响。研究结果表明:白天持续加热使土柱温度升高,温度沿深度从高到低基本呈线性分布,夜晚停止加热12 h后,土柱温度会降低到接近初始温度,土柱中部温度略高于顶部和底部。含水率方面,在顶部封闭条件下,土柱顶部含水率在昼夜温差作用下不断往复变化,白天持续加热作用使土柱顶部含水率减小,最大减幅为1.5%,夜间低温因锅盖效应含水率增大,最大增幅为1.4%;除顶部外,土柱上部含水率大于初始含水率,最大增幅接近3%;下部小于初始含水率,最大减幅为1.9%。从模拟结果可知,第30 d和第60 d土柱含水率变化基本趋于稳定,分别在白天加热结束时刻和夜晚停止加热结束时刻处于动态平衡;进一步分析可得到覆盖层下路基湿化将导致路基性能劣化,诱发开裂和下沉等病害。研究结果对于保障道路长期安全稳定性具有重要意义。 展开更多

关键词 昼夜温差循环作用 水汽迁移 土柱模型 水热耦合 数值模拟

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铵态氮肥施用量对不同类型紫色土硝酸根离子与盐基离子耦合迁移的影响

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作者 徐强 李越 +3 位作者 王子芳 严宁珍 代文才 高明 《西南农业学报》 北大核心 2025年第4期831-839,共9页

【目的】研究不同铵态氮肥施用量对3种紫色土中硝酸根离子和盐基离子耦合迁移及土壤酸化的影响,为氮肥的科学施用及土壤酸化调控提供理论基础及数据支撑。【方法】通过盆栽淋溶试验,采用红棕紫泥土、灰棕紫泥土、棕紫泥土设置不施氮肥(... 【目的】研究不同铵态氮肥施用量对3种紫色土中硝酸根离子和盐基离子耦合迁移及土壤酸化的影响,为氮肥的科学施用及土壤酸化调控提供理论基础及数据支撑。【方法】通过盆栽淋溶试验,采用红棕紫泥土、灰棕紫泥土、棕紫泥土设置不施氮肥(CK)、低氮肥(N1,每千克土施纯氮0.1 g)、中氮肥(N2,每千克土施纯氮0.2 g)、高氮肥(N3,每千克土施纯氮0.4 g)4种处理,比较分析其土壤中NO-3-N迁移、NO-3-N累积淋失量、盐基离子迁移、酸化指标的差异。【结果】与CK组相比,随着硫酸铵施用量的增加,红棕紫泥土的NO-3-N累计淋失量在N1、N2、N3施氮处理下分别增加1126%、3705%、7350%,灰棕紫泥土分别增加1543%、4089%、7958%,棕紫泥土分别增加3519%、3848%、6318%,其中灰棕紫泥土在N2、N3处理下NO-3-N累计淋失量均高于其他2种紫色土,分别为484.28、931.46 kg/hm^(2)。随着硫酸铵施用量的增加,红棕紫泥土的Ca^(2+)累积淋失量在N1、N2、N3施氮处理下分别增加24%、109%、238%,灰棕紫泥土分别增加71%、199%、346%,棕紫泥土分别增加105%、141%、281%,其中灰棕紫泥土在N2、N3处理条件下的Ca^(2+)累积淋失量均显著高于其他2种紫色土(P<0.05),分别为904.45、1351.45 kg/hm^(2)。通过对3种紫色土硝酸根淋失量与盐基离子淋失量进行线性拟合,在N3处理下淋溶液中盐基离子浓度与NO-3-N浓度的线性拟合程度达到极显著水平(P<0.01),并且其拟合函数R2随着施氮量增加而增大。冗余分析结果表明,施用铵态氮肥通过改变紫色土Ca^(2+)淋失量、Mg2+淋失量、硝态氮淋失量、铵态氮淋失量、Na+淋失量和K+淋失量来影响土壤酸化特征。【结论】过量的硫酸铵施用会导致紫色土的NO-3-N和以Ca^(2+)、Mg2+离子为主的盐基离子耦合淋失,并且随着施氮量的增大其耦合迁移作用更显著。 展开更多

关键词 紫色土 铵态氮肥 硝酸根离子 盐基离子 耦合迁移 土壤酸化

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球状风化花岗岩类土质边坡土-岩界面优势流潜蚀特性研究 被引量：2

3

作者 豆红强 谢森华 +2 位作者 简文彬 王浩 郭朝旭 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期950-960,共11页

受降雨作用,球状风化花岗岩类土质边坡的土-岩差异风化界面极易演化为优势渗流通道而发生渗流潜蚀,进而加速该类边坡的变形失稳,然而当前有关其渗流潜蚀作用特征、细颗粒迁移规律等的研究仍鲜见开展。基于多孔介质非饱和渗流理论,综合... 受降雨作用,球状风化花岗岩类土质边坡的土-岩差异风化界面极易演化为优势渗流通道而发生渗流潜蚀,进而加速该类边坡的变形失稳,然而当前有关其渗流潜蚀作用特征、细颗粒迁移规律等的研究仍鲜见开展。基于多孔介质非饱和渗流理论,综合考虑细颗粒运移、潜蚀启动响应与非饱和渗流的耦合关系,提出一种可准确描述土-岩界面渗流潜蚀过程的数值计算框架。采用有限元方法,构建优势流作用下非饱和花岗岩残积土的渗流潜蚀模型,并以均质土柱的渗流潜蚀过程为参考,系统研究3种典型土-岩界面埋藏状态下的优势流潜蚀特性。结果表明:球状风化花岗岩类土质边坡的土-岩界面与基质渗透性存在高度差异性,湿润锋形成向下凹陷的渗透漏斗,且随着降雨的持续,湿润锋的凹陷程度愈发明显;细颗粒流失程度与土-岩界面的埋藏状态相关,其中下填土体工况的优势流潜蚀最为显著,其界面处甚至出现超孔隙水压力,最不利于该类边坡的稳定性。研究成果可为降雨条件下球状风化花岗岩类土质边坡稳定性的准确评价提供科学依据。 展开更多

关键词 优势流潜蚀 有限元 土-岩界面 细颗粒运移 多场耦合

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水热力作用下铁路基床翻浆冒泥力学特征试验研究 被引量：2

4

作者 常文正 王天亮 王林 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3304-3314,共11页

考虑基床水位线高度与冻融循环的影响,开展有砟轨道基床翻浆冒泥试验,分析动荷载作用下有砟轨道基床翻浆冒泥过程中水与细粒土迁移和泥浆形成特征。研究结果表明:在常温加载初期,水分自下而上发生迁移,随着动荷载的持续施加,基床填土内... 考虑基床水位线高度与冻融循环的影响,开展有砟轨道基床翻浆冒泥试验,分析动荷载作用下有砟轨道基床翻浆冒泥过程中水与细粒土迁移和泥浆形成特征。研究结果表明:在常温加载初期,水分自下而上发生迁移,随着动荷载的持续施加,基床填土内部孔隙水压力逐渐消散,孔隙水压力梯度减小,各层土体含水率趋于稳定;水位线位于基床中部时,基床上部土体处于非饱和状态,体积含水率较小,仅为26%左右,未能发生细颗粒迁移,基床表层有效应力远大于0,未形成泥浆造成翻冒;水位线位于基床顶部时,颗粒迁移较为明显,且基床表层有效应力在荷载的作用下迅速减小到0以下,并发生翻浆冒泥现象;冻结加载相较于单向冻结,冻结锋面下降速率慢,水分迁移量更大;融化加载条件下,基床上部土体先于下部土体融化形成冻土夹层,由于冻土夹层阻隔,上部土体含水率较大,在荷载作用下基床表层有效应力迅速发展到负值,更易形成泥浆导致翻浆冒泥。 展开更多

关键词 水热力耦合 翻浆冒泥 水土迁移 泥浆形成

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寒旱区温度效应下土壤水盐运移多因素耦合理论研究进展

5

作者 何进宇 刘学军 +4 位作者 王少丽 李王成 杨佳鹤 杨青青 杨海林 《节水灌溉》 北大核心 2024年第9期30-36,46,共8页

土壤盐碱化是一个全球性问题,严重制约着农业发展,了解水盐运移规律是改善和预防土壤盐碱化的关键。在寒冷干旱地区农田非耕作期,土壤水盐运移规律主要受冻融作用的影响,而冻融循环下正负温交替对土壤水盐的迁移起到了决定性作用。基于... 土壤盐碱化是一个全球性问题,严重制约着农业发展,了解水盐运移规律是改善和预防土壤盐碱化的关键。在寒冷干旱地区农田非耕作期,土壤水盐运移规律主要受冻融作用的影响,而冻融循环下正负温交替对土壤水盐的迁移起到了决定性作用。基于冻融循环作用,从正、负温度效应入手,综述了水-热-气-力-盐耦合等一系列研究成果,分析了正、负温度驱动力的产生及数值模型与试验研究的发展,并在此基础上展望了变化环境条件下土壤盐碱化研究未来的发展方向。盐碱地是世界上最重要的后备耕地资源之一,合理、科学地利用盐碱地,对盐渍土进行改良,防止土壤进一步盐碱化,显得尤为重要。改良盐碱地在农业发展中凸显了节水、生态、低能耗的趋势。研究不同条件下土壤盐分演变的驱动机制和生态调控机制,对改善土壤盐分具有重要意义。 展开更多

关键词 土壤盐碱化 水盐运移 冻融循环 温度效应 数值模型 多因素耦合 寒冷干旱区

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冻土力学的研究进展与思考 被引量：57

6

作者 李宁 程国栋 +1 位作者 徐学祖 朱元林 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2001年第1期95-102,共8页

从冻结土的宏观力学性质，正冻土中的水、热迁移理论，正冻土的水热力耦合模型四个方面分析综述了国内外冻土力学的发展历史、研究现状与我国冻土力学研究中存在的问题，指出：（１）当前冻土力学的研究内容应该从对冻结上的宏观强度与... 从冻结土的宏观力学性质，正冻土中的水、热迁移理论，正冻土的水热力耦合模型四个方面分析综述了国内外冻土力学的发展历史、研究现状与我国冻土力学研究中存在的问题，指出：（１）当前冻土力学的研究内容应该从对冻结上的宏观强度与变形性质向更切合实际工程需要的正冻土、正融土微、细观热、力学耦合性质方面深化；（２）冻土力学的研究思路应该从对土样纯力学量的试验研究向土样组构、级配、含水量、饱和度等土性指标在不同负温下对土样颗粒排列与胶结特性的强度、变形影响机理方面转移；（３）冻土力学的研究对象也应该从室内冻结试验的研究向具有各种不同水热交换边界条件与水热迁移内在规律的冻土体发展。 展开更多

关键词 冻土力学 水热迁移 水热力耦合模型 正冻土 正融土

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饱和冻土水热力耦合模型解析及验证 被引量：23

7

作者 何敏 李宁 刘乃飞 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1858-1865,共8页

在饱和冻土多孔多相介质理论构架的基础上,通过引入Clapeyron方程描述温度梯度对冻结区水分迁移影响,并结合寒区工程的实际特点,对数学耦合模型中的应力平衡方程、连续性方程、能量方程进行了适当的简化,从而建立了实用化的饱和冻土温... 在饱和冻土多孔多相介质理论构架的基础上,通过引入Clapeyron方程描述温度梯度对冻结区水分迁移影响,并结合寒区工程的实际特点,对数学耦合模型中的应力平衡方程、连续性方程、能量方程进行了适当的简化,从而建立了实用化的饱和冻土温度场、水分场、变形场耦合分析的数值模型。据此开发了能够反应各种外因(外载、温度)作用下土体多场耦合机制的有限元分析程序,利用研发的程序对经典试验进行了分析,初步验证了模型及分析程序的可行性与合理性,为模型的工程应用奠定了基础。 展开更多

关键词 冻土 水热力耦合模型 水分迁移 相变

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多年冻土地区路基温度场和水分迁移场耦合问题研究 被引量：40

8

作者 王铁行 胡长顺 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第12期93-97,共5页

基于冻土路基特殊的工程性质,对水分迁移结果即含水量变化对温度场的影响特别是对热物理参数的影响进行了研究,考虑温度变化对土体水分迁移机理及计算方法进行了研究,提出了冻土路基水热耦合计算模型,并给出了水热耦合计算的总体流程图... 基于冻土路基特殊的工程性质,对水分迁移结果即含水量变化对温度场的影响特别是对热物理参数的影响进行了研究,考虑温度变化对土体水分迁移机理及计算方法进行了研究,提出了冻土路基水热耦合计算模型,并给出了水热耦合计算的总体流程图,实例计算揭示了冻土路基温度场和含水状态的横向差异。 展开更多

关键词 冻土路基 温度 水分迁移 水热耦合

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察尔汗地区盐渍土水热状态变化特征与水盐迁移规律研究 被引量：38

9

作者 张彧 房建宏 +1 位作者 刘建坤 徐安花 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1344-1348,共5页

为提高察尔汗盐湖区高氯盐含量盐渍土工程的稳定性,对该地区多年水热和蒸发量变化情况进行分析,在寒季进行气温、地温和现场土体不同深度位置含水率和含盐量试验和研究。由试验结果总结出该地区寒季月平均气温和地温温差变化特征,昼夜... 为提高察尔汗盐湖区高氯盐含量盐渍土工程的稳定性,对该地区多年水热和蒸发量变化情况进行分析,在寒季进行气温、地温和现场土体不同深度位置含水率和含盐量试验和研究。由试验结果总结出该地区寒季月平均气温和地温温差变化特征,昼夜地温温差变化特征,月平均地温时程变化与传递变化特征,以及推导表征了温度随时间和深度热传递速率的变化特征回归方程。最后分析了热效应是造成土体中水盐迁移的主导因素,寒季土体热效应作用随深度的下降而减弱,在土体的地表和地表下1.0～2.5 m范围内出现两个盐分聚集区,在今后的盐渍土工程设计和施工中应得到重视。 展开更多

关键词 盐渍土 水热状态 水盐迁移规律

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基于水热耦合的青藏高原分布式水文模型——Ⅰ.“积雪-土壤-砂砾石层”连续体水热耦合模拟 被引量：10

10

作者 周祖昊 刘扬李 +6 位作者 李玉庆 王鹏翔 王康 李佳 朱熠明 刘佳嘉 王富强 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期20-32,共13页

青藏高原号称"亚洲水塔",是典型的高寒山区,其广泛存在的积雪、多年和季节冻土,影响了整个区域的水循环过程;青藏高原具有土层较薄、下伏砂砾石层较厚的特点,形成了特殊的"积雪-土壤-砂砾石层"水热介质结构。为深... 青藏高原号称"亚洲水塔",是典型的高寒山区,其广泛存在的积雪、多年和季节冻土,影响了整个区域的水循环过程;青藏高原具有土层较薄、下伏砂砾石层较厚的特点,形成了特殊的"积雪-土壤-砂砾石层"水热介质结构。为深入研究青藏高原的水循环机理,本文选取尼洋河流域作为典型区,基于野外冻土水热耦合试验,结合青藏高原地质及气候特点,构建了包含12层"积雪-土壤-砂砾石层"连续体的青藏高原水热耦合模型,描述了完整的水热耦合模拟方程和参数计算方法。采用2016—2017年冻结融化期0~160 cm深度内的土壤和砂砾石层的温度、液态含水率和冻结深度的实测结果对模型进行了验证,各层温度模拟R~2均值为0.91,冻结融化期内液态含水率模拟R~2均值为0.52,土壤冻结深度模拟R~2值为0.76。结果表明该模型在青藏高原地区有较好的适用性,可反映该地区冻结融化过程中土壤和砂砾石层水分与温度的特殊变化规律。 展开更多

关键词 “积雪-土壤-砂砾石层”连续体 水热耦合模拟 青藏高原 高寒山区 积雪

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施氮对紫色土硝酸根和盐基离子耦合迁移的影响 被引量：7

11

作者 张倩 高明 +2 位作者 徐畅 余泺 黄利玲 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2013年第1期111-115,共5页

通过室内土柱模拟试验,研究氮肥种类及施用量对紫色土硝酸根离子和盐基离子淋溶特征的影响。结果表明:(1)施氮能增加土壤中NO3-和盐基离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+)的淋失量,且施氮量越大,土壤中的盐基离子淋失越多。(2)施用不同种类氮肥,... 通过室内土柱模拟试验,研究氮肥种类及施用量对紫色土硝酸根离子和盐基离子淋溶特征的影响。结果表明:(1)施氮能增加土壤中NO3-和盐基离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+)的淋失量,且施氮量越大,土壤中的盐基离子淋失越多。(2)施用不同种类氮肥,土壤中NO3-淋失有一定差异,在施用浓度较低(纯氮100,200mg/kg)时,表现为硝铵>尿素>硫铵;在施用浓度较高(纯氮300,400mg/kg)时,则表现为尿素>硝铵>硫铵;在试验浓度范围内,淋溶液中盐基离子累积淋失量在3个施肥阶段均表现为硫铵>硝铵>尿素>空白。(3)3个施肥淋溶阶段,淋溶液中NO3-和K+、Ca2+、Mg2+浓度均呈极显著正相关,而NO3-与Na+的相关性只在施用100,200,300mg/kg尿素和硝铵的处理中达显著水平,在其他处理中均不显著。 展开更多

关键词 氮肥 紫色土 硝酸根 盐基离子 耦合迁移

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环境土工基本理论及工程应用 被引量：121

12

作者 陈云敏 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期1-46,共46页

随着工业化和城市化的快速发展,各类固体废弃物产量迅速增大,地下水土污染不断加剧,人类赖以生存的环境日益恶化。岩土工程研究者力图利用岩土工程的原理和方法来研究和解决这样的环境问题,并逐步形成了岩土工程学科的一个新兴分支——... 随着工业化和城市化的快速发展,各类固体废弃物产量迅速增大,地下水土污染不断加剧,人类赖以生存的环境日益恶化。岩土工程研究者力图利用岩土工程的原理和方法来研究和解决这样的环境问题,并逐步形成了岩土工程学科的一个新兴分支——环境土工。环境土工问题伴随着生化反应、物理变化和机械运动等过程,目前国内外尚未建立统一的基本理论体系。该文论述了土体的生化反应、骨架变形、孔隙水运移、溶质迁移和孔隙气运移机理,并建立了考虑生化反应–骨架变形–水气运移–溶质迁移耦合作用的模型及其控制方程,界定并明确了模型参数及测试方法;揭示了高厨余城市固体废弃物填埋场存在严重的生化降解酸化抑制、骨架弱化和液气传导相互阻滞现象,以及城市固体废弃物压缩变形和液气产生及运移、污染物迁移与土体固结相互作用、污染物击穿防污屏障及覆盖屏障防水闭气的内在机理;结合笔者研究团队近二十年的环境土工研究和工程实践积累,总结了所提出的填埋场固废降解程度、渗滤液产量、填埋气收集率、填埋体沉降与填埋场容量、填埋场边坡稳定、防污屏障服役寿命评价方法以及所研发的填埋场液气立体导排、新型防污屏障和TDR污染土勘察技术的合理性和可靠性,并给出了工程应用实例。 展开更多

关键词 环境土工 生化反应 骨架变形 水气运移 溶质迁移 耦合作用

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非饱和土体水平冻结过程中的水热耦合作用机制研究 被引量：3

13

作者 申林方 王志良 +1 位作者 李腾风 孟鸿斌 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期135-143,共9页

土体在冻结过程中伴随热量传递、冰水相变、水分迁移等演化过程,其水热耦合作用机制非常复杂。为此,在进行演化方程组解耦、冻结锋面精细化处理的同时,采用土体冻结特征曲线改进未冻含水量计算,引入总含水量优化冰组分生成,提出一种新... 土体在冻结过程中伴随热量传递、冰水相变、水分迁移等演化过程,其水热耦合作用机制非常复杂。为此,在进行演化方程组解耦、冻结锋面精细化处理的同时,采用土体冻结特征曲线改进未冻含水量计算,引入总含水量优化冰组分生成,提出一种新的水平冻结水热耦合理论计算模型。基于隐式有限差分方法对该模型进行数值求解,结合试验结果验证其有效性。最后,以张掖壤土为研究对象,分析非饱和土体的水热耦合演化规律。研究表明,土体在冻结过程中,未冻区的水分会向冻结区迁移,在锋面位置处发生水分积聚;在孔隙率相同的情况下,土体的初始含水量越高,其温度下降速度越快,冻结区含水量的增加也更为显著。土体的冷源温度越高,冻结锋面的发展速度越慢,从而使得水分迁移时间更为充分,对应的冻结区平均含水量越高,水分积聚现象也越突出。冰阻抗在冻结锋面附近影响土体中的水分迁移,使其含水量及热扩散系数下降,从而影响温度场的演化。 展开更多

关键词 冻结相变 水热耦合 数值模型 非饱和土体 水分迁移

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水分迁移对土壤蓄冷系统影响研究 被引量：1

14

作者 杨涛 张小松 郑茂余 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期676-683,共8页

结合蓄冷技术和土壤源热泵埋管换热器的优点,提出土壤蓄冷系统,基于薄膜水迁移理论,建立土壤蓄冷垂直U型埋管管群内、外层埋管的水热耦合数学模型。通过模拟计算,对在有无水分迁移作用下的蓄冷、释冷运行结果进行比较,并研究埋管周围土... 结合蓄冷技术和土壤源热泵埋管换热器的优点,提出土壤蓄冷系统,基于薄膜水迁移理论,建立土壤蓄冷垂直U型埋管管群内、外层埋管的水热耦合数学模型。通过模拟计算,对在有无水分迁移作用下的蓄冷、释冷运行结果进行比较,并研究埋管周围土壤水分场及日释冷量变化。在水迁移作用下,内、外层埋管释冷量为47.72W/m和35.12W/m,提高了10.09%和3.66%,系统COP为10.73和7.90,提高了0.98和0.28,水迁移作用对系统影响不可忽略。 展开更多

关键词 水分迁移 水热耦合 土壤蓄冷 土壤释冷

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热-水-应力耦合条件下三项因素对核素迁移影响的有限元分析 被引量：4

15

作者 张玉军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期2599-2605,2618,共8页

目前在放射性核素随地下水迁移的研究中还很少涉及温度场和应力场的影响。针对这一问题,引入渗透迁移方程,将所开发的饱和—非饱和孔隙介质中热-水-应力耦合弹塑性模型及其二维有限元程序进行了扩展和改进,使之可以同步地对温度场、渗... 目前在放射性核素随地下水迁移的研究中还很少涉及温度场和应力场的影响。针对这一问题,引入渗透迁移方程,将所开发的饱和—非饱和孔隙介质中热-水-应力耦合弹塑性模型及其二维有限元程序进行了扩展和改进,使之可以同步地对温度场、渗流场、应力场和放射性核素浓度场的变化进行解析。对一个假想的核废料处置库算例,通过分别改变影响地下水中核素迁移的3个因素:渗透系数、分配系数和分子扩散系数,考察了在热-水-应力-迁移耦合作用条件下近场放射性核素浓度的分布及变化,从而认识到:当缓冲层的渗透系数小到一定程度后,缓冲层中核素迁移基本不再受渗流场的影响;缓冲层分配系数越小,分子扩散系数越大,核素迁移越快。 展开更多

关键词 岩土力学 热-水-应力耦合 核素迁移 影响因素 二维有限元分析

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土壤水热耦合迁移运动方程的非平衡态热力学推导

16

作者 杨亚玲 李光林 《西南农业大学学报（自然科学版）》 CSCD 1998年第1期13-15,共3页

应用非平衡态热力学理论，推导出土壤水热耦合迁移运动方程，并讨论了方程的物理含义。

关键词 方程 土壤水热 耦合迁移 非平衡态热力学

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基于水热耦合的青藏高原分布式水文模型——Ⅱ.考虑冰川和冻土的尼洋河流域水循环过程模拟 被引量：11

17

作者 刘扬李 周祖昊 +6 位作者 刘佳嘉 王鹏翔 李玉庆 朱熠明 姜欣彤 王康 王富强 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期201-210,共10页

尼洋河流域是雅鲁藏布江第四大支流,受冰川、积雪和冻土影响,水循环关系极其复杂。为深入研究该区域内的水文循环过程,本文在寒区水循环模型(WEP-COR)的基础上,针对青藏高原气候和地质特点,构建了耦合“积雪-土壤-砂砾石层”连续体和“... 尼洋河流域是雅鲁藏布江第四大支流,受冰川、积雪和冻土影响,水循环关系极其复杂。为深入研究该区域内的水文循环过程,本文在寒区水循环模型(WEP-COR)的基础上,针对青藏高原气候和地质特点,构建了耦合“积雪-土壤-砂砾石层”连续体和“积雪-冰川”水热过程模拟的青藏高原分布式水循环模型(WEP-QTP)。在尼洋河流域通过对2013—2016年的流量过程模拟发现,工布江达和泥曲站的逐月流量Nash-Sutcliffe效率系数分别达到0.810和0.752,比改进前的0.430和0.095有明显提升;以2015年为例,对比WEP-COR和WEP-QTP模型发现,WEP-QTP模型在汛期特别是主汛前(冻土融化期)模拟的流量过程不会出现较大的波动,模拟得到的逐日流量Nash-Sutcliffe效率系数相比WEP-COR从-0.67提高到0.54。模型增强了地下水含水层的调节作用,使得流量过程更加平稳且接近实测,研究结果表明,WEP-QTP模型适用于青藏高原的水文模拟。 展开更多

关键词 水循环模拟 “积雪-土壤-砂砾石层”连续体 积雪-冰川 水热过程模拟 尼洋河流域

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不同滴灌水温在灰漠土中水热耦合模拟与验证 被引量：3

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作者 吉恒莹 李磐 +1 位作者 付彦博 冯耀祖 《新疆农业科学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期319-327,共9页

【目的】滴灌条件下不同灌溉水水热状况对土壤水热状况的影响规律,根据土壤水、热运动基本方程,建立了地表滴灌水、热运移数学模型。【方法】采用正交试验设计,设计不同滴灌水温水平及其组合,共计40个试验处理。利用HYDRUS-1D软件建立... 【目的】滴灌条件下不同灌溉水水热状况对土壤水热状况的影响规律,根据土壤水、热运动基本方程,建立了地表滴灌水、热运移数学模型。【方法】采用正交试验设计,设计不同滴灌水温水平及其组合,共计40个试验处理。利用HYDRUS-1D软件建立的数学模型进行了数值求解,与实测数据结果进行验证。【结果】建立新疆灰漠土土壤含水量与压力水头的模拟方程(1)Q(h)=0.063 8+0.328 9×[1+(0.007 7 h)1.559 7]-0.358 9;(2)e0.328 9/ln Q-0.063 8/1.560 5(h<0),确定土壤的水力学参数和热特性参数。【结论】利用该数学模型对地表滴灌条件下作物生长所需的土壤水、热环境条件模拟预测。从模型的数值模拟值和实测结果对比验证显示,地表滴灌条件下低水温(10℃)和高水温(30℃)对土壤表层影响比较大,而且在早春增加一定的灌水温度,有利于作物苗期的生长。 展开更多

关键词 灰漠土 水热耦合 滴灌 模型 温度

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高寒山地区冰碛土水热迁移规律及聚冰冻胀孕灾机制研究进展 被引量：8

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作者 申艳军 魏欣 +3 位作者 张蕾 张玉玺 李雪婷 陈兴 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期1450-1465,共16页

我国高寒山地区广泛发育连片冰碛土堆积边坡,因其普遍具有级配宽、分选差、孔隙率大等特点,在复杂构造地貌条件和冻融条件影响下,往往会发生剧烈的水-热-质交换而产生富冰滞水润滑效应,进而诱发冰碛土界面型滑坡灾害。冰碛土界面型滑坡... 我国高寒山地区广泛发育连片冰碛土堆积边坡,因其普遍具有级配宽、分选差、孔隙率大等特点,在复杂构造地貌条件和冻融条件影响下,往往会发生剧烈的水-热-质交换而产生富冰滞水润滑效应,进而诱发冰碛土界面型滑坡灾害。冰碛土界面型滑坡对该区域工程建设具有重大的潜在风险,而系统掌握高寒山地区冰碛土水热迁移及聚冰冻胀孕灾机制是实现该类地质灾害科学防控的基础性工作。据此,首先研究了冰碛土的粒度组成和结构特征,明确了冰碛土存在典型的“二粒组”的组构特征;而后,围绕冻融作用下冰碛土水热迁移及聚冰冻胀规律研究现状予以深入剖析,厘清了冰碛土的多相多场迁移机制及聚冰冻胀特性;最后,围绕冰碛土边坡孕灾演化过程开展研究,阐明了内部富冰带成因及滞水促滑失稳机制。研究表明:(1)冰碛土的典型组构特征为其水-热-质多相多场迁移提供了前提条件,也是诱发局部化聚冰冻胀的重要因素;(2)冰碛土因剧烈水热迁移产生的定向化界面聚冰现象,而界面效应是诱发边坡失稳的“源生地”,探究冰碛土边坡失稳问题应重点关注富冰带发育特征及其促滑失稳机制;(3)高寒山地区冰碛土边坡的孕灾机制主要受两种模式控制:①混态水-热迁移聚冰效应;②富冰带界面的滞水润滑效应。该综述研究以期为高寒山地区冰碛土边坡多相多场孕灾机制提供基础性参考。 展开更多

关键词 冰碛土 聚冰冻胀 水热迁移 富冰带 促滑机制

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基于SHAW模型高寒区冻融土壤水热耦合过程数值模拟 被引量：7

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作者 郑丽萍 甘永德 +3 位作者 魏加华 李润杰 吴玉帅 王冠楠 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2022年第6期194-204,共11页

针对青海省这类高寒地区对其冻融土壤的水热耦合过程开展科学合理的研究,有利于水土流失的防治和生态环境的建设。试验于青海省德令哈市怀头他拉试验基地开展,采用TDR水分温度自动监测系统进行冻融土壤含水量和温度进行监测与记录。从2... 针对青海省这类高寒地区对其冻融土壤的水热耦合过程开展科学合理的研究,有利于水土流失的防治和生态环境的建设。试验于青海省德令哈市怀头他拉试验基地开展,采用TDR水分温度自动监测系统进行冻融土壤含水量和温度进行监测与记录。从2020年7月至2021年3月长达八个多月对土壤含水量和温度进行动态监测试验,结果表明:土壤在冻融阶段,其温度与空气温度具有同步变化的规律;外界环境变化对表层土壤含水量产生的影响较大,且土层越深影响越小;土壤含水量与温度具有相似的波动规律,都经历了一个下降、稳定、回升的过程。根据试验数据,利用SHAW模型进行该试验基地冻融土壤水热耦合过程的数值模拟,并对模拟结果展开分析,最后,根据Nash效率系数、标准差、平均偏差等指标对模型的模拟结果进行评价。模拟结果显示:地表下不同深度处土层温度的Nash效率系数(NSE)皆大于0.95,标准差(RMSE)在0.121~2.350之间,平均偏差(MBE)在0.001~0.678之间;不同土层含水量的Nash效率系数(NSE)都在0.83以上,标准差(RMSE)在0.001~0.0111之间,平均偏差(MBE)在0.001~0.006之间;根据模型模拟效率,可以认为土壤温度和含水量的模拟效果都是较为良好的,模拟结果都具有一定的可信度,能够较为真实地反映土壤各节点温度和含水量的动态运动规律和实际分布情况。 展开更多

关键词 冻融土壤 土壤含水量 土壤温度 水热耦合 SHAW模型

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