多年冻土地区给排水管道保温层厚度设计的数值模拟分析

多年冻土地区给排水管道保温层厚度设计的数值模拟分析·给水排水·收稿日期：!#$$%；修回日期：!#$$!&作者简介：王传琦（$’(—），男，西南交通大学环境科学与工程学院研究生。多年冻土地区给排水管道保温层厚度设计的数值模拟分析王传琦，牟瑞芳，王)芃（西南交通大学环境科学与工程学院，成都)#$*$）摘!要：通过对高寒地区给排水管道铺设和管道保温层厚度设计的研究，提出一种新的高寒地区给排水管道保温层厚度设计计算的方法，即利用计算机通过+,-.-进行数值模拟计算分析的方法，并通过实例得以证明这种计算方法是有效的，从而丰富了高寒地区给排水管道保温层厚度的设计计算方法，并为其他计算方法提供了验证性方法。关键词：高寒地区；给排水管道；保温层；模拟分析中图分类号：/!#’0*1))文献标识码：2文章编号：$&!’1&（!%）$(#*!高寒地区给排水管道铺设现状#!高寒地区管道防冻措施的国内外现状我国有大面积的多年冻土，主要分布在东北地区、青藏高原等地区。东北地区给排水管路及构筑物设置方式基本上沿袭了前苏联的设计模式，管路的防冻大多采用水源加热并在管网的最末端放空的方式，该方式是非常不经济的；还有部分管道采用与热网埋设于同一管沟内的防冻措施，此方式在青藏铁路沿线没有条件采用。国外（俄罗斯、加拿大及美国阿拉斯加）在多年冻土区铺设给排水管路及修筑排水构筑物工程有一定的成功经验，但还存在非常多的病害难以解决，特别是冻土环境的差异，如气象条件、土相以及含水率的不同，均可以影响管道铺设的方式以及构筑物的使用功能。青藏高原冻土区尚无任何给排水管路及排水构筑物工程可供借鉴。#$!青藏铁路给排水管道多年冻土区管道的铺设形式可分为：深埋式、浅埋式、地沟式、路堤式及架空式。不同的铺设形式各具有不同的优缺点。（$）深埋式管道：造价较高且一旦管道发生冻结现象，不易发现，更不易维修。（!）地沟式管道：在铁路上应用较少，但管道穿越铁路、公路时，为了避免管道直接受较大荷载而折断，同时，为便于维修往往外设一套管。另一种是与暖气管和特设暖气管一起铺设在管沟内，这种方法在东北海拉尔等地使用后效果良好，但在当地无暖气设备时，则运营费用太大，不宜采用。（*）路堤式管道：受气候变化影响较大，当地面不均匀沉降时易被折断且保温条件较差，因此也不宜采用。（&）架空式管道：这种管道适用于地质不良地段，如沼泽、泥塘和受洪水威胁的地