不同冻土条件下渠道地基热状况模拟研究

来源：水利水运工程学报杂志 2022年第4期北京时间：

作者：韩洪武,穆彦虎,虞洪,丁泽琨,陈领

摘要：多年冻土区水利工程的建设和运营会对下伏多年冻土产生显著热影响，且不同冻土条件下影响程度明显不同。以高海拔多年冻土区某渠道工程为背景，在考虑冻融土体内水分迁移、冰水相变及土体未冻水含量与温度非线性关系基础上，构建了冻融土体水-热耦合数学模型。利用该模型，开展了气候变暖背景下，渠道多年冻土地基热状况长期演化规律模拟预测，并考虑多年冻土年平均地温（TMAGT）和体积含冰量（iv）的影响。结果表明，当多年冻土含冰量为少冰（iv≤10%）时，渠道垂向和横向热侵蚀显著，运营50年后渠道下部和岸坡下30 m范围已无多年冻土。当T MAGT为−0.5 ℃时，自岸坡向外约10 m范围内下部多年冻土已退化，而当T MAGT为−1.0和−1.5 ℃时，岸坡下部仍有多年冻土分布。随着含冰量的增加，多年冻土热惰性显著增加。当多年冻土含冰量由少冰（iv≤10%）增加至多冰（10%<iv≤20%）、富冰（20%<iv≤30%）时，即使在T MAGT为−0.5 ℃时，运营50年后渠道下部仍有多年冻土存在，但是自渠道中心形成了一个“锅底状”的融化盘。在过水和气候变暖因素作用下，渠底和坡脚多年冻土表现为自上而下的退化模式，而岸坡和天然场地多年冻土退化表现为活动层的缓慢下移和上限附近多年冻土的缓慢升温。

关键词：渠道, 多年冻土, 地温, 含冰量, 数值模拟