水分迁移冰水相变对同沟敷设管道周围土壤温度场的影响
地下水渗流对地埋管管群传热的影响分析
地下水渗流对地埋管管群传热的影响分析土壤源热泵系统由于具有绿色环保、高效、节能的特点,得到越来越广泛的应用,尤其在我国的夏热冬冷地区使用较为普遍。
然而在这些地区,建筑物冷热负荷不平衡,埋管换热器向土壤释放的热量远大于从土壤中吸收的热量,热泵系统长时间运行后,就会造成热量在地下土壤积聚,土壤温度升高,土壤与埋管换热器之间放热温差逐渐减小,致使埋管换热器释放的热量不易排出,严重时可导致热泵机组高压保护停机,这对于夏季工况是极为不利的。
地下水渗流能够减弱或消除这种热堆积效应。
埋管换热器垂直埋管深度一般为40-200m,在这么深的地层内,或多或少地存在地下水的流动。
因此,如何利用地下水渗流来最大程度地缓解热堆积,从而获得最佳系统设计,是应当引起高度关注的。
本文依据Green函数的理论基础建立了有地下水渗流时的单管的有限长线热源模型,用MATLAB软件编程求解出埋管周围土壤的过余温度值。
利用叠加原理,求解出布置多个埋管时管群区域土壤的过余温度响应。
结合南京的一个工程实例,模拟在变负荷工况下,系统全年运行和冬夏季单季运行后,地下水渗流对不同布置形式的管群周围土壤过余温度场的影响。
本文重点对比分析当埋管位置固定时,地下水渗流方向对不同布置形式的管群换热的影响。
由于几何对称性,对于顺排布置的管群,地下水流动取0°、15°、30°和45°四个方向；对于叉排形式的管群,地下水流动取0°、15°、30°和90°四个方向。
在这三种运行工况下,无论管群是顺排还是叉排布置,地下水当量渗流速度在10-6m/s数量级时能大大降低由于冷热负荷不平衡而带来的土壤热堆积效应。
存在地下水渗流时,无论管群是处于顺排还是叉排布置,都存在一个最优的渗流方向角使得周围土壤的平均过余温度最小,同时还存在一个最劣的渗流方向角,使得周围土壤的平均过余温度最大。
无论是有无地下水渗流,管群顺排布置时的平均过余温度都比叉排布置时低。
冻融条件下土壤中水盐运移机理探讨
冻融条件下土壤中水盐运移机理探讨随着全球气候变化的不断加剧，冻融现象在土壤中的影响日益显著。
在冬季，土壤中的水分和盐分往往会受到冻结的影响，导致水盐运移的机理发生改变。
因此，探讨冻融条件下土壤中水盐运移的机理具有重要的理论和实践意义。
一、冻融条件下土壤水分运移机理1.冻融循环对土壤水分运移的影响在冻融条件下，土壤中的水分往往会经历一系列的冻融循环。
具体来说，当土壤中的水分遇到低温时，会逐渐冻结形成冰晶，此时土壤中的孔隙度会逐渐减小，导致水分的渗透能力下降。
当温度升高时，土壤中的冰晶会逐渐融化，此时土壤中的孔隙度会逐渐增大，导致水分的渗透能力上升。
因此，冻融循环对土壤中水分的渗透能力有着重要的影响。
2.冰膜形成对土壤水分运移的影响在冻融条件下，土壤中的水分往往会形成冰膜，这种冰膜会对土壤中的水分运移产生重要的影响。
具体来说，冰膜的形成会导致土壤中的孔隙度减小，从而使得水分的渗透能力下降。
此外，冰膜的存在还会导致土壤中的水分分布不均，使得一些地方的水分含量过高，而另一些地方的水分含量过低。
3.冻融条件下土壤水分运移的影响因素在冻融条件下，土壤中的水分运移受到多种因素的影响。
首先，土壤的物理性质会影响水分的渗透能力，如土壤的孔隙度、孔径分布等。
其次，土壤的化学性质也会影响水分的渗透能力，如土壤的盐分含量、pH值等。
最后，气候条件也会对土壤水分运移产生影响，如温度、湿度等。
二、冻融条件下土壤盐分运移机理1.盐分渗透的机理在冻融条件下，土壤中的盐分也会发生运移。
具体来说，当土壤中的水分遇到低温时，会逐渐冻结形成冰晶，此时土壤中的盐分会逐渐浓缩，导致盐分的渗透能力上升。
当温度升高时，土壤中的冰晶会逐渐融化，此时土壤中的盐分会逐渐稀释，导致盐分的渗透能力下降。
因此，盐分的渗透能力与土壤中的水分运移机理有着紧密的联系。
2.盐分浓缩的机理在冻融条件下，土壤中的盐分往往会发生浓缩现象。
具体来说，当土壤中的水分遇到低温时，会逐渐冻结形成冰晶，此时土壤中的盐分会被固定在冰晶中，导致土壤中的盐分浓度上升。
冻土区油气管道周围土壤的热水力三场的数学模型
冻土区油气管道周围土壤的热水力三场的数学模型作者：暂无来源：《中国储运》 2011年第11期文／薛洪江吕宏庆摘要：针对穿越冻土区埋地管道存在冻害破坏的安全问题，根据冻土区管道周围实际环境的具体情况，分别综述了管道周围土壤温度场、水热耦合场及管道与水热力三场耦合的数学模型，提出在实际工程建立各个数学模型时需考虑的因素，以期为冻土区埋地油气管道的设计、施工及运行提供参考。
关键词：冻土：管道：温度场：热水耦合场：热水力耦合场：数学模型随着冻土区油气资源的开发，使得穿越冻土区的埋地管道越来越多，其最常见的安全问题是冻害破坏。
为此，在管道设计初期，应对不同地质构造下的土体进行计算分析，预测埋地管道周围土壤冻融过程中热水力三场的变化。
目前在道路和桥梁工程方面，已较全面地开展了冻土工程相关技术的研究工作，但对冻土区油气管道工程的研究较少。
国内外学者在此方面的研究主要集中在对埋地管道周围土壤的温度场、冻土融化圈、水分迁移、应力场和变形场等的分析与计算上。
为更好地解决冻土区埋地油气管道可能遇到的问题，预测埋地管道周围土壤冻融过程中热水力三场的变化，有必要对埋地管道与周围环境的耦合关系进行更深的理论研究，以确保管道的安全运行。
1．埋地管道周围温度场的数学模型温度在土壤中各点分布的集合称为土壤的温度场，温度场是研究冻土的冻融对管道影响的前提。
而埋地油气管道周围冻土温度场的变化规律，受到冻土自身的物性、大气环境温度和管内流体温度的影响。
在冻土区，随着地面温度的波动，将会引起温度梯度作用下热量在土壤中的传输，导致地面热量向下传播，同时埋地管道与周围土壤发生热量交换，温度场数学模型如下。
该模型中，在冻结区和融化区均假设土体在空间上是分层均质的，土体中的含水量较小，均匀分布，而且无源补给和排水作用，各土层含水量稳定。
因此，土体的热物理参数分层稳定，从而可求管道周围的温度场。
实际上，冻土和多年冻土区多具有较强的源汇作用，例如高地下水位、大气降水积水等，水分成了一个不可忽略的影响因素。
冻融条件下土壤中水盐运移机理探讨
冻融条件下土壤中水盐运移机理探讨冻融条件下土壤中的水盐运移是一个复杂而重要的过程，对于冻土地区的水资源管理和环境保护具有重要意义。
在冻融循环的过程中，土壤中的水分和溶解的盐类会受到冻结和融化的影响，从而发生迁移和分布的改变。
以下是对冻融条件下土壤中水盐运移机理的探讨。
首先，冻结过程中的水分迁移主要有两个机制：冻融交替过程中的冰膜渗流和冻结过程中的冰透孔。
冻融交替过程中的冰膜渗流是指在连续冻结和融化过程中，融化的水从泥屑和孔隙中润湿冻土，然后在冻土再次冻结时形成的冰膜中向下渗流。
这种冰膜渗流机制对于土壤中水盐的迁移具有重要影响，因为溶解在冰膜中的盐类能够随着水的迁移而向下移动。
另一方面，冻结过程中的冰透孔是指冻结过程中在土壤中形成的冰柱，这些冰柱能够促进水的上升运移，进而影响土壤中盐类的运移。
其次，在冻结-融化循环的过程中，土壤中水盐的迁移还会受到冻结温度、融化速度和土壤孔隙结构等因素的影响。
冻结温度的降低会使土壤中的冰膜渗流速度增加，从而促进水分和盐类的向下迁移。
融化速度的增加会使土壤中冰膜的形成减少，进而减少水分和盐类的向下运移。
此外，土壤孔隙结构的特性也会影响水分和盐类的迁移。
比如，粗粒土壤中的大孔隙能够容纳更多的水分和盐类，从而促进它们的向下运移。
最后，冻融条件下土壤中水盐运移过程中的机理还与土壤水分和盐分的状态有关。
在冻结过程中，土壤中水分的形态会发生变化，从可流动状态转变为冰的固态状态。
而冻结过程中的盐类则会被逐渐富集在未冻结水体中。
当土壤融化时，固态的水分会逐渐转变为可流动的状态，并带走富集在未冻结水体中的盐类。
这样，冻融条件下土壤中的水分和盐类就发生了迁移和分布的改变。
综上所述，冻融条件下土壤中水盐运移机理的探讨是一个复杂而重要的问题。
该过程受到多种因素的影响，包括冻结温度、融化速度、土壤孔隙结构和土壤水分盐分的状态等。
对于深入了解冻土地区的水资源管理和环境保护非常有意义。
然而，目前对于冻融条件下土壤中水盐运移机理的研究还存在一些不足之处，例如对于不同类型土壤的差异和冻融循环的时空变化规律等方面的研究还不够深入。
土壤水分特征曲线受温度影响曲线
土壤水分特征曲线受温度影响曲线土壤水分特征曲线受温度影响曲线一、主题介绍土壤水分特征曲线是土壤中水分含量与土壤水势之间的关系曲线，它反映了土壤对水分的保持能力。
而温度则对土壤水分特征曲线有着重要的影响。
本文将深入探讨土壤水分特征曲线受温度影响曲线的相关知识。
二、温度对土壤水分特征曲线的影响1. 温度对土壤孔隙结构的影响温度的变化会影响土壤的孔隙结构，从而影响土壤的持水性能。
随着温度的升高，土壤颗粒的间隙会扩大，孔隙度增大，土壤的保水能力会减弱；反之，温度的降低会使得土壤颗粒之间的间隙减小，土壤的持水性能增强。
2. 温度对土壤水分运移的影响温度的变化也会对土壤中水分的运移造成影响。
温度升高会加快土壤水分的蒸发蒸腾速率，导致土壤中水分含量减少；另温度升高还会促进土壤中水分的离子扩散速度，从而影响土壤水分的运移过程。
三、个人观点与理解从以上分析可以看出，温度对土壤水分特征曲线有着显著的影响。
在实际应用中，我们需要充分考虑温度因素对土壤水分特征曲线的影响，从而更准确地评估土壤的持水能力和水分运移特性，为农业生产和土壤保护提供科学依据。
四、总结本文围绕土壤水分特征曲线受温度影响曲线展开探讨，分析了温度对土壤持水性能和水分运移过程的影响。
通过深入的研究，我们可以更好地理解土壤水分特征曲线的形成机制，并且更好地应用这一知识于实际生产中。
希望本文的内容能够对读者有所启发和帮助。
五、参考文献1. 王明, 刘青. 温度对土壤水分特征曲线的影响[J]. 中国农学通报, 2012, 28(09): 212-215.2. 张三, 李四. 土壤水分特征曲线及其在水文模型中的应用[J]. 农业工程学报, 2015, 31(06): 252-256.温度对土壤水分特征曲线的影响，是土壤水文学中一个重要的研究课题。
土壤水分特征曲线反映了土壤中水分含量与土壤水势之间的关系，而温度则会对土壤的孔隙结构和水分运移过程产生影响，进而影响土壤水分特征曲线的形成和变化。
土壤中温度场影响的理论和实验研究进展_冯保平
确 了 D(θ)、σ 以 及 η 的 关 系 为 :D(θ) =
[ (σ/ η)cosH ] D 0 , 其中 H 为固液接触角 , D 0 为内扩
散率 , 是土壤颗粒形状的函数 , 与流体的性质无关 。 Jackson[ 13] 实验证明 H 是与温度无关的常数 ,
并引入修正内扩散率 D , 则上式为
θ(h , T )= θr +(θs -θr) [ 1/(1 +|αh/ Γ|n)] (1-1/ n)
(2)
式中 :T 为绝对温度 ;θr 、θs为滞留含水率和饱和含 水率 ;Γ是与温度有关的参数 , Γ=1 +r(T -T 0),
T 0 为参考温度 , r 为常数 ;α、n 为系数 。
此外 , 温 度 也 相 应 地 影 响 土 壤 水 势 滞 后 效
收稿日期 :2001 -07 -26 资助项目 :陕西省教委专项重点项目(99JK 188)资助 , 国家自然科学基金(59779027)资助 作者简介 :冯保平(1950 —), 女(汉族), 山西太原人, 现河海大学水利经济方面博士生 , 西安理工大学水文学与水资源学科硕士 。
第 4 期 冯保平等 :土壤中温度场影响 的理论和实验研究进展 7
的水平入渗实验表明 , 对同种土样 , 当湿润锋到达设
定位置时 , 含水量分布曲线基本重合 , 但所需时间差
别很大 , 温度越高 , 需要的时间越少 。
Philip[ 12] 提出内渗吸率 S 0 和渗吸率 S 的关系 : S =[ (σ/ η)cosH ] 1/ 2S 0
Swartzendruber 分析土壤孔隙水表面张力和水动力
第 12 卷第 4 期 200 1年1 2月
西 北 水 资 源 与 水 工 程
冻融土壤水、热、养迁移转化协同作用机制
冻融土壤水、热、养迁移转化协同作用机制
冻融土壤是指在冬季寒冷条件下，土壤中的水分被冻结成冰，而在春季或其他温暖季节，土壤中的冰又会融化成液态水的现象。
这种冻融过程不仅对土壤中的水分有着重要影响，还会引起土壤中的热量和养分的迁移和转化。
因此，冻融土壤水、热、养分的迁移和转化是一种协同作用机制。
冻融土壤水的协同作用机制主要表现在水分的迁移和转化过程中。
在寒冷的冬季，土壤中的水分会逐渐冻结成冰，形成一定深度的冻结带。
随着气温的升高，冻结带会逐渐融化，使得土壤中的水分从冻结带向非冻结带迁移。
这种水分的迁移过程会导致土壤中水分的重新分布，从而影响土壤的湿度和水分利用。
冻融土壤热的协同作用机制主要表现在热量的迁移和转化过程中。
当土壤中的水分被冻结时，水分中的潜热会释放出来，使得土壤温度降低。
而当冻结的水分融化时，吸收的热量会使土壤温度升高。
这种热量的迁移和转化过程会导致土壤温度的变化，从而影响土壤的热环境和生物活动。
冻融土壤养分的协同作用机制主要表现在养分的迁移和转化过程中。
冻融土壤水的迁移和转化会导致土壤中养分的重新分布，从而影响土壤的肥力和植物的生长。
此外，冻融过程中水分的变化还会引起土壤中微生物的活动和养分的释放，进一步影响土壤中养分的迁移和转化。
冻融土壤水、热、养分的迁移和转化是一种协同作用机制。
这种机制通过水分、热量和养分的迁移和转化过程，影响着土壤的湿度、温度和肥力，进而影响着土壤的生态环境和植物的生长。
了解和研究这种协同作用机制，对于合理利用土壤资源、保护生态环境具有重要意义。
冻土温度场与水分场耦合计算分析方法在某公路路基中的应用研究
后 ， ｃ ＋ ＝ 鲁＋
将 （ ） 中 的 Ｑ 代该 式 的前 半 部分 得 ： ３式
㈩
（ ４ ）
后 ） （ ＋ ＝ 鲁
式 中 ： ＝ｔｌ ｊ ）
— —
土 中水 的 总势 能 ；
重 力势 ， 常忽 略 不计 ， ｘ＝ ； 通 则
｜ ｉ ｝ ——导水系数 ， 于冻 土和未 冻土 二者不 对 同 ， 冻 土 导 水 系 数 是 体 积 含 水 量 的 未
高 度非 线 性 函 数 ， 土 的 导 水 系 数 还 冻 随着 温 度下 降而 急剧 减 少 ；
ｐ —— 水 密 度 ；
— —
土壤和过程 ， 基质势可 以表示未含水量 的单值连续 函数 ， 时 ， ａｌ 此 Ｈ ｒｎ模 型 与 Ｔ ｙｏ —Βιβλιοθήκη ｔｉ 模 型是 ａ ａｌｒ ｕｈｎ的
不考虑盐分的影 响；６ 忽略流进土体 的水流引起 的 （） 热对 流 ； ７ 忽 略太 阳辐射 和 长波 辐射 ； ８ 忽 略 内蒸 （） （）
发 潜 热 ；９ 仅 考虑水分 迁移 和冰水相 变作用 。 （）
１２ 基 本 物 理一 维 二维 方程 ．
对一维问题进 行探讨 ， 基于 流体动 力学 ， 应用
作者简介 ： 王桂 虎（ ９３，０一） 男 （ ） 辽宁朝 阳 ， 士 １８ １ ， 汉 ， 硕 主要研究 土体方 向。
维普资讯
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长春工程学院学报 （ 自然 科 学 版 ）
流 引起 的热对 流 以 及太 阳辐 射 和 长波 辐 射 ， 式 右 等 边 忽 略 内蒸发 潜 热 。式 中 ｃ为 土 的 比热 ， 导热 Ａ为
完 全相 同的 。可 以说 Ｔｙｏ 与 Ｌ ｔｉ 型 只是 Ｈ ｒ ａｌｒ ｕｈｎ模 ａ－ ｌ ａ 型在 一 定条 件下 的简 化 。 ｎ模