白 莉 王 炎 刘晓龙

(1:吉林建筑大学市政与环境工程学院,长春 130118; 2:吉林建筑大学土木工程学院,长春 130118)

土壤与大气时刻进行着热量和水分交换,气候因素的改变会引起土壤中水热状况的变化，以及土壤中物理和化学变化.随着气候因素的改变，土壤的温度场也会随之发生变化,这将直接影响埋地管道运行的安全可靠性;同时,埋地管道与周围土壤发生的热湿交换也在时刻影响着土壤温度场.因此，开展土壤温度场的研究,对于研究土壤源热泵地下换热器性能和浅埋管道运行安全可靠性具有重要意义.

Matlab是一个将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化，以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成一体的大型软件,近年来,借助于Matlab软件仿真模拟埋管周围土壤温度场的研究越来越广泛.本文将利用利用Matlab-PDE工具箱模拟采取防冻胀措施的给水管道周围土壤温度场.

1 物理模型

在《建筑给水排水设计规范》(GB 50015-2003,2009年版)中的3.5.3条文明确规定:室外给水管道的覆土深度,应根据土壤冰冻深度、车辆荷载、管道材质及管道交叉等因素确定,管顶最小覆土深度不得小于土壤冰冻线以下0.15m,行车道下的管线覆土深度不宜小于0.70m.在我国严寒地区城市基本都将给水管道敷设在当地冰冻线以下,但在广大农村,由于地下水位和施工技术等经济技术条件的限制,难以保障给水管道埋深在当地冰冻线以下,给水管道时常发生冻胀现象.

为了解决严……