杨晓松, 杨保存, 王正中 ,贺兴宏

(1.塔里木大学 水利与建筑工程学院，新疆 阿拉尔　843300；2.西北农林科技大学 水利与建筑工程学院, 陕西 杨凌　712100)

考虑太阳辐射的寒区混凝土衬砌渠道冻害机理

杨晓松1, 杨保存1, 王正中2,贺兴宏1

(1.塔里木大学 水利与建筑工程学院，新疆 阿拉尔843300；2.西北农林科技大学 水利与建筑工程学院, 陕西 杨凌712100)

摘要：针对太阳辐射作用下季节冻土区渠道衬砌冻害机理研究的局限性，从气象参数的角度，考虑辐射、气温、风速等实际环境因素，结合原型观测资料，通过建立非稳态相变温度场有限元模型，对靖会总干渠混凝土衬砌渠道东西走向段渠坡冻结期热状况及其与吸收的太阳辐射能之间的关系进行分析。结果表明：渠基温度场的横向不对称不均匀分布是季节冻土区渠道冻害的主要原因；渠坡日平均日照时长和日平均辐射总量呈横向不对称不均匀分布；阴、阳坡渠基浅层(衬砌板下0.4 m)平均温差与坡板平均太阳辐射量差呈多项式关系；渠基最大温差与深度呈线性关系；太阳辐射吸收系数对渠基热交换影响较大，阴、阳坡板表面最大温差随着吸收系数的增大而线性增加；吸收系数由0.65增加至0.8时，阴、阳坡冻深分别减少25%和37%。

关键词：太阳辐射；混凝土衬砌渠道；气象参数；阴、阳坡；横向不对称；冻害机理

1研究背景

在广大寒区，混凝土衬砌渠道冻害问题一直是农田水利界关注的焦点。混凝土衬砌渠道抗冻胀的研究成果主要集中在力学模型、数值模拟与原型、模型试验等几个方面。……