[發(fā)明專利]凍土含水量和溫度的計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410254306.X
• 申請日: 2014-06-10
• 公開（公告）號: CN104036134B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張超一;趙燕東;聶銘君;顏小飛;劉衛(wèi)平;高志濤;張新;李寧
• 申請（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 李芙蓉

本發(fā)明公開了一種凍土含水量和溫度的計算方法。該方法包括如下步驟：構(gòu)建一維的水分運移方程為：構(gòu)建一維的水熱耦合方程為：將研究土層沿垂直方向分為N個土層，將研究時間劃分為M個時間段，形成差分網(wǎng)格；根據(jù)差分網(wǎng)格采用差分方式求解水分運移方程及水熱耦合方程，得到研究土層各個結(jié)點的含水量和溫度。本方法采用差分方式求解土壤中含水量和溫度，使求解公式真正得到利用，應(yīng)用到實際的土壤參數(shù)的求解判斷中。對研究季節(jié)性凍土各時間點及深度的性能參數(shù)有重要作用。有利于實時掌握凍土的狀態(tài)以便做更合理的使用安排。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)值模擬領(lǐng)域，尤其涉及一種凍土含水量和溫度的計算方法。

背景技術(shù)

在土壤凍結(jié)條件下非飽和土壤水熱運移規(guī)律的研究方法，一般情況下大致可分為實驗分析法和理論分析法這兩種。實驗分析法是通過試驗實際測量對季節(jié)性凍融土體中水分與溫度變化過程的觀測并記錄數(shù)據(jù)，用實際得到的觀測數(shù)據(jù)分析土壤中的水熱運移情況及其變化規(guī)律。但是由于實驗數(shù)據(jù)一般是在固定的環(huán)境條件下觀測的，因此其結(jié)果有很大的差異性和不唯一性。相對來說，理論分析方法具有一定的普遍性和靈活性，可以使用在各種環(huán)境情況下，理論分析法是利用土壤物理學(xué)中的水熱運移原理，通過建立土壤凍融系統(tǒng)水熱耦合運移的數(shù)學(xué)模型，用數(shù)值模擬土壤凍融過程，進而可以達到分析非飽和土水熱動態(tài)變化規(guī)律的規(guī)律。

但是，由于土壤凍融過程當中的水分遷移、水分相變、熱量傳輸三者之間是相互影響的。在進行土壤凍融過程分析研究的時候，需要充分考慮到土壤水熱耦合情況，才能找到正確的并且行之有效的分析方法。且由于土壤本身的復(fù)雜性，采用理論方法研究土壤水熱運移規(guī)律的方程求解非常困難。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種凍土含水量和溫度的計算方法。

為實現(xiàn)本發(fā)明目的提供的一種凍土含水量和溫度的計算方法，包括以下步驟：

構(gòu)建一維的水分運移方程為： l t = z [ D ( l ) l z ] - K ( l ) z - ic l ic t , ]]>其中，ρ_i為土壤空隙中水的密度，θ_ic為冰的體積含量，θ_l為含水量，D和K為常數(shù)系數(shù)，ρ_ic為土壤空隙中冰的密度，ρ_l為土壤空隙中水的密度，t為時間，z為土壤深度；