岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (5): 1530-1544.doi: 10.16285/j.rsm.2022.1224
张明礼1, 2, 3,雷兵兵1,周志雄1,周凤玺1,侯彦东1
ZHANG Ming-li1, 2, 3, LEI Bing-bing1, ZHOU Zhi-xiong1, ZHOU Feng-xi1, HOU Yan-dong1
摘要: 青藏高原暖湿化诱发的多年冻土和寒区工程水热变化是第三极冻土生态与地质演化问题的关注焦点。目前降雨影响下的多年冻土地表能量收支建模未考虑雨水温度的影响,忽略了降雨能量脉冲作用。在已有的冻土水热耦合理论的基础上,通过引入考虑雨水感热的地表能量平衡理论,完善了考虑降雨能量的冻土水热耦合模型,基于青藏高原北麓河现场监测验证了模型的有效性,并分析了夏季降雨对地表能量平衡和活动层水热的影响机制。结果表明:考虑雨水感热的修正模型模拟土壤体积含水率、温度和热通量的平均偏差误差分别在±1.198%、±0.704℃和±1.66 W/m2之内,一致性指数分别大于0.877、0.929和0.937;优化后的模型提升了对地表吸放热状态的评估,能够较好地预测了雨后活动层水热的变化;夏季降雨增加地表蒸发潜热和雨水感热,降低地表净辐射、感热和土壤地表热通量使地面降温,降温效果与降雨强度正相关;同时受降雨时段影响,白天降雨事件的降温效果显著,雨水感热促进地表冷却,而夜间雨水短暂加热地表,蒸发潜热的显著作用使地表依旧持续降温。在地表温度梯度降低和雨水入渗的作用下,温度梯度水汽通量减少,液态水通量增加,在强降雨和连续降雨下出现液态水的向下输送和累积。但相比增加的液态水对流传热,活动层热传导、水汽扩散潜热和水汽对流传热的降低更显著,使土壤总热通量减少而导致土壤降温,延缓活动层温度的升高。
中图分类号:
[1] | 郑文红, 施天威, 潘一山, 罗浩, 吕祥锋, . 含水率对岩石电荷感应信号影响规律研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(3): 659-668. |
[2] | 张明礼, 周志雄, 周凤玺, 雷兵兵, . 夏季降雨增加对多年冻土活动层水热状态的 影响研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(12): 3335-3346. |
[3] | 张明礼, 温智, 董建华, 王得楷, 岳国栋, 王斌, 高樯. 考虑降雨作用的多年冻土区不同地表土质 活动层水热过程差异分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1549-1559. |
[4] | 唐丽云, 王鑫, 邱培勇, 金龙, . 冻土区土石混合体冻融交界面剪切性能研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(10): 3225-3235. |
[5] | 王宏磊, 孙志忠, 刘永智, 武贵龙, . 青藏铁路含融化夹层路基热力响应监测分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2815-2824. |
[6] | 张明礼, 温 智, 董建华, 王得楷, 侯彦东, 王 斌, 郭宗云, 魏浩田, . 考虑降雨作用的气温升高对多年冻土 活动层水热影响机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1983-1993. |
[7] | 谢 强, 田大浪, 刘金辉, 张建华, 张志斌, . 土质边坡的饱和−非饱和渗流分析及特殊应力修正[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 879-892. |
[8] | 郑安兴, 罗先启, 陈振华, . 基于扩展有限元法的岩体水力劈裂耦合模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 799-808. |
[9] | 姚志华, 陈正汉, 方祥位, 黄雪峰, . 非饱和原状黄土弹塑性损伤流固耦 合模型及其初步应用 [J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 216-226. |
[10] | 孙永福,黄波林,宋玉鹏,赵永波,. 海底滑坡海啸的颗粒流耦合模型[J]. , 2018, 39(9): 3469-3476. |
[11] | 高 樯,温 智,王大雁,牛富俊,谢艳丽,苟廷韬,. 基于冻融交界面直剪试验的冻土斜坡失稳过程研究[J]. , 2018, 39(8): 2814-2822. |
[12] | 田亚护,胡康琼,邰博文,沈宇鹏,王腾飞,. 不同因素对排水沟渠水平冻胀力的影响[J]. , 2018, 39(2): 553-560. |
[13] | 张开健,孙 红,牛富俊,葛修润,. 多年冻土区缓倾角土层斜坡的地震反应[J]. , 2017, 38(12): 3469-3475. |
[14] | 舒 才,王宏图,施 峰,胡国忠,. 基于两能态吸附热理论的煤层瓦斯流动热-流-固多场耦合模型[J]. , 2017, 38(11): 3197-3204. |
[15] | 郭春香,吴亚平,蒋代军. 多年冻土区单桩竖向承载力在短期异常气候作用下的响应分析[J]. , 2015, 36(S2): 377-382. |
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