基于Lu模型的浅部地温场与渗流场耦合研究

摘要：

在浅埋地质体中开展温度示踪地下水运移或渗流热监测等技术研究时，浅部地温场是其背景温度场，热量运移过程涉及非饱和带。非饱和带的导热系数受含水量控制，为提高浅部地温场仿真模型的精度，采用Lu模型来表示导热系数与饱和度的定量关系，据此建立了考虑参数非均质性的饱和-非饱和渗流场与周期性地温场的耦合模型。通过修改COMSOL Multiphysics软件的相关模块，实现了双场耦合模型的有限元求解。数值算例的计算结果表明，非饱和带的水分分布及导热性能在垂向上是非线性变化的，地表附近岩土体的饱和度较低，其热导性能较差，地表的温度波动特征在向下传递过程中受到阻滞。与常用的热参数计算方法进行比较分析，认为常用的体积平均模型不能有效评价低含水量非饱和介质的热传递特性，计算时会引入一定的误差，而指数模型与Lu模型的计算结果较为接近。

关键词：温度场、渗流场、饱和-非饱和、Lu模型、数值模拟

分类号：P641(水文地质学与工程地质学)

资助基金：国家自然科学基金资助项目41272265

在线出版日期：2015-05-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：326-333