摘要：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。

摘要：我国南部的气候冬暖夏热,地埋管式群管换热器夏季和冬季所释放或吸收的热量无法达到均衡,运行期间造成的累热效应对地温场的影响不容忽视。针对这个问题,在得出地埋管系统最优设计参数的基础上,提出在换热管附近施加人工流场的优化方案。结合实际工况,利用数值法对优化前后地埋管周围地温场的变化特征进行了水热耦合模拟,对累热效应的影响程度和人工流场的优化效果进行了验证。结果显示,优化前,地埋管运行20a后岩土体的平均温度相对初始地温上升了22.05%,地埋管对地温的影响范围有扩大趋势,受地下水流向的作用存在热迁移现象;优化后,地埋管附近平均地温的上升幅度较优化前降低了46%,温度羽也被人工流场束缚于抽水井附近相对较小的区域,没有引起大面积的地温抬升现象。因此这种设置人工流场以缓解累热效应的方法可在适宜地区进行推广。