河套灌區(qū)凍土水分遷移特征分析.pdf

1、內蒙古河套灌區(qū)屬于季節(jié)性凍土區(qū)，是國家重要的糧食作物生產(chǎn)地，用于引水灌溉的渠道其襯砌凍脹破壞普遍嚴重，影響渠道運行及效益，而水分遷移是產(chǎn)生凍脹破壞的主要原因。為了研究季節(jié)性凍土區(qū)溫度對渠道水分場的影響以及變化規(guī)律，在一個凍融周期內對河套灌區(qū)南邊分干渠的地溫和含水率進行現(xiàn)場測試，水分場與溫度場之間并不是相互獨立的，由此基于Harlan模型和Darcy定律，建立二維水熱耦合模型，利用有限元軟件對渠道的水分場和溫度場進行數(shù)值模擬。主要內容及結

2、論如下：
　?。?）對渠道一個凍融周期內的溫度場和水分場的現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)進行整理分析，研究了溫度、地下水位以及凍深、凍脹量與水分遷移的關系。在渠基土10～30cm的范圍內，大氣溫度的波動對渠基土溫度的影響較大，保溫板最好鋪設在此范圍內。最大凍深達到86cm，渠基土換填或鋪設排水系統(tǒng)時應大于此深度。由于氣溫與水分遷移量之間存在時間的滯后，冬灌停水日期最好在氣溫穩(wěn)定通過零度日之前的7～10天。渠道邊坡的中下部的水分遷移量和凍脹量都比上部

3、大，因此，應多注意中下部的襯砌破壞情況，及時維修更換。
　　（2）對文獻的室內試驗用有限元軟件進行反演，驗證水熱耦合模型及有限元軟件的有效性和可行性。建立一維土柱數(shù)值模型，模擬分析溫度、初始含水量、干密度等對水分遷移的影響。結果表明：干密度大的土樣凍結區(qū)域的含水量的增加值以及凍結鋒面處的含水量都比較小。初始含水量越大，土柱上部以及凍結鋒面處含水量相應就越大，而初始含水量對凍結鋒面位置的影響不是很明顯。頂板的溫度越低，含水率顯著增大