大庆地区给水管道合理埋深的数值研究

第25卷第5期2014年10月水资源与水工程学报JournalofWaterＲesources＆WaterEngineeringVol．25No．5Oct．，2014收稿日期:2014-03-27;修回日期:2014-05-29基金项目:国家科技支撑计划项目(2012BAJ25B10);国家自然科学基金面上项目(51376080)作者简介:白莉(1964-)，女，吉林长春人，博士，教授，主要从事污水资源化利用、饮水安全保障、建筑节能等方面的研究。通讯作者:王炎(1988-)，女，山东潍坊人，在读研究生，研究方向:农村饮水安全保障。DOI:10．11705/j．issn．1672－643X．2014．05．006大庆地区给水管道合理埋深的数值研究白莉a，王炎b(吉林建筑大学a．松辽流域水环境教育部重点实验室;b．市政与环境工程学院，长春130118)摘要:大庆地区村镇给水管道冬季运行时常发生冻胀危害，为此提出了一种PPＲ－PVC管道浅埋外加保温层的综合防冻胀技术。为更好地确定采用该技术的管道最佳埋深，首先通过数值计算和实测结果的对比分析研究土壤的冻胀性参数;利用Matlab软件，建立给水管道与周围土壤非稳态传热物理模型，分别模拟了不同埋深处管道周围的土壤温度场，通过对比分析得到了大庆地区采用DN50的PPＲ－PVC新型保温给水管道的最佳浅埋深度为1．5m，此处管道受到大气温度扰动小，融化圈范围大，土壤的冻胀性较弱。在考虑水分迁移和冰水相变因素影响下，通过模拟认为埋深在1．5m的PPＲ－PVC给水管道运行是安全可靠的。关键词:给水管道;冻胀;融化圈;冰水相变;水分迁移;含水量中图分类号:TV52文献标识码:A文章编号:1672-643X(2014)05-0028-04NumericalinvestigationofoptimalburieddepthofwatersupplypipeinDaqingregionBAILia，WANGYanb(a．KeyLaboratoryofSongliaoAquaticEnvironment，MinistryofEducation;b．SchoolofMunicipal＆EnvironmentalEngineering，JilinJianzhuUniversity，Changchun130118，China)Abstract:FrostheaveoftencausesdamagetoruralwatersupplypipeinDaqingregion．Therefore，thepa-perproposedakindofcomprehensiveanti-freezingtechnologyofshallowburiedpipewithinsulationlayer．Inordertobetterdeterminetheoptimalburieddepthofpipeline，itstudiedtheparametersoffrostheavebycomparisonanalysisofnumericalcalculationandmeasuringresult．;secondly，itestablishedtheunsteadyheattransfermodelwithMatlabsoftwareandsimulatedthesoiltemperaturefieldarounddifferentpipedepths．TheoptimaldepthusedbyPPＲ-PVCtypethermalmaterialofDN50pipeis1．5metersinDaqingregion．Thepipelinehereislessdisturbedbyatmospherictemperature，therangeofthawislarge，thefrostheaveofsoilisweak．Consideringtheeffectofmoisturemigrationandglacialphasefactor，ThesimulationindicatedthattheoperationofPPＲ-PVCtypewatersupplypipelinewhichisburiedundergrounddepthof1．5metersissafeandreliable．Keywords:watersupplypipeline;frostheave;thawbulb;icewaterphasetransition;moisturemigration;moisturecontent1研究背景穿越季节性冻土区的管道工程、道路工程和地基工程都会受到冬季土壤冻结带来的冻胀作用影响。随着大气温度的降低，土壤的温度也会降低，但