發(fā)布時(shí)間：2021-06-14 12:36

　　基于PDV水氣熱耦合模型,采用地表能量平衡的邊界條件,對(duì)土體蒸發(fā)過程進(jìn)行多物理場耦合數(shù)值模擬,分析土水特征參數(shù)n對(duì)蒸發(fā)面在地表淺層土體內(nèi)的動(dòng)態(tài)發(fā)展影響規(guī)律及原因.研究表明:n較大時(shí)蒸發(fā)面在土體內(nèi)以"蒸發(fā)面窄條"形式向深處發(fā)展,窄條寬度基本不變;n較小時(shí)蒸發(fā)面上邊界長時(shí)間位于地表,其下邊界隨時(shí)間持續(xù)向深處發(fā)展,蒸發(fā)面范圍隨時(shí)間持續(xù)越來越寬;蒸發(fā)面以"蒸發(fā)面窄條"形式發(fā)展時(shí),窄條下邊界含水率有"返潮"增大現(xiàn)象;另一種發(fā)展形式蒸發(fā)面附近土體含水率隨時(shí)間單調(diào)減小;在1.2<n<1.6范圍內(nèi),隨蒸發(fā)率減小,蒸發(fā)面形式會(huì)從"蒸發(fā)面窄條"最終轉(zhuǎn)換為另一種形式;蒸發(fā)面以"蒸發(fā)面窄條"形式發(fā)展時(shí),其在地表淺層的發(fā)展速度隨n增加而減小;蒸發(fā)面以另一種形式發(fā)展時(shí),若蒸發(fā)面上邊界位于地表,其下邊界發(fā)展速度隨n增加而增大. 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,39(01)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【圖文】：

蒸發(fā)土體模型及邊界條件

蒸發(fā)過程中當(dāng)?shù)乇硗馏w接近干土?xí)r,蒸發(fā)面由地表向土體內(nèi)部發(fā)展,此時(shí)蒸發(fā)面位置可根據(jù)土體內(nèi)水蒸汽通量沿深度的變化率 dq v dy 確定, dq v dy 達(dá)到較大值說明此處水蒸汽通量qv增加明顯,對(duì)應(yīng)的深度范圍即為此時(shí)蒸發(fā)面位置.數(shù)值模擬結(jié)果表明蒸發(fā)面形成過程與土水特征參數(shù)n有一定的相關(guān)性;n較大時(shí)土體內(nèi)蒸發(fā)面具有一定的寬度,形成“蒸發(fā)面窄條”向深處遞進(jìn)發(fā)展,如圖2所示,隨著蒸發(fā)時(shí)間持續(xù),現(xiàn)有蒸發(fā)面窄條范圍內(nèi) dq v dy 開始減小,當(dāng) dq v dy 減小接近0附近時(shí),緊臨現(xiàn)有蒸發(fā)面窄條下方新的蒸發(fā)面窄條范圍內(nèi) dq v dy 開始增加 ( dq v dy 為負(fù)值說明qv沿y軸負(fù)向增加),到t=3.75 h時(shí)新的蒸發(fā)面窄條形成;蒸發(fā)面窄條寬度基本不變.n較小時(shí)自地表至土體內(nèi)某深度范圍水蒸汽通量變化率 dq v dy 均為較大值,如圖3(a)所示,隨著蒸發(fā)時(shí)間持續(xù),地表一直是蒸發(fā)面所在范圍的上邊界,其下邊界會(huì)向深處遞進(jìn)發(fā)展,蒸發(fā)面所在范圍越來越寬,但整個(gè)蒸發(fā)面范圍內(nèi) dq v dy 會(huì)越來越小,qv增加量越來越少;當(dāng)?shù)乇淼暮式抵翚堄嗪蕰r(shí),沒有多余的液態(tài)水汽化為水蒸汽,蒸發(fā)面上邊界開始向地表下土體內(nèi)發(fā)展,如圖3(b)所示.圖3 蒸發(fā)面范圍發(fā)展過程示意圖(n=1.2)

蒸發(fā)面范圍發(fā)展過程示意圖(n=1.2)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]淺層包氣帶水汽晝夜運(yùn)移規(guī)律及其數(shù)值模擬研究[J]. 曾亦鍵,萬力,蘇中波,Hirotaka Saito,王旭升,曹文炳.  地學(xué)前緣. 2008(05)

博士論文
[1]非等溫條件下土壤水熱耦合遷移數(shù)值模擬研究[D]. 任榮.太原理工大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3229845