反演梯形渠道砼衬砌体表面温度的太阳辐射模型-长江科学院院报.PDFVIP

　 第３０卷第６期 长　江　科　学　院　院　报 Ｖｏｌ．３０　Ｎｏ．６　　 　　２０１３年 ６月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｊｕｎ．２０ １３　 　 　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５４８５．２０１３．０６．０２０ ２０１３，３０（０６）：９０－９４ 反演梯形渠道砼衬砌体表面温度的太阳辐射模型 １ １，２ １ １ １ １ 孙杲辰 ，王正中 ，李　爽 ，杨晓松 ，肖　 ，安　元 （１．西北农林科技大学 水利与建筑工程学院，陕西 杨凌　７１２１００； ２．中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 冻土国家重点实验室，兰州　７３００００） 摘要：根据渠道不同部位衬砌体表面接受太阳辐射量不同、温度不同的基本规律，利用太阳辐射量之间相互平衡的 关系，建立了通过太阳净辐射反演渠道衬砌体表面温度的一种简单实用的太阳辐射模型。利用ＭＡＴＬＡＢ编程计算 出了考虑遮蔽情况下渠道不同部位的大气温度Ｔ及衬砌板温度 Ｔ随时间ｔ变化的曲线，比较了各个部位混凝土 ０ Ｓ 温升与大气温升的关系。计算实例表明，模型不仅符合实际中的规律，而且为以后的渠道表面衬砌体温度反演提 供了一种简单可行的方法。 关　键　词：梯形渠道；砼衬砌体；太阳辐射；ＭＡＴＬＡＢ；净辐射 中图分类号：Ｓ２７７；ＴＶ６７　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１－５４８５（２０１３）０６－００９０－０５ 对于具体渠道表面的温度在太阳辐射作用下如何变 化并没有做出详细的理论研究［２－３］。 １　研究背景 太阳辐射作为地球外部的全球性能源，对地球 水是生命的源泉，更是控制国家经济的命脉， ［４］ 表面及近地面处的温度场有着重要影响 。特别是 而我国是一个农业大国，不管是在农业种植还是生 对于处于季节性冻土区的渠道而言，在太阳辐射的 长过程中都离不开水，自从改革开放以来，我国开 作用下外界温度升高，渠道一些部位冻结土壤中的 始了全国的基础性大建设，灌区建设更是重中之 冰开始融化，而随着其日照方向和日照强度的降低 重，但是众所周知我国是世界上第三大冻土国，不 其又凝结成冰，这种反复的冻融破坏致使渠道混凝 仅冻土范围分布广泛，而且影响极为严重，特别是 土衬砌体脱落，衬砌板底部土体掏空，造成渠道输 在广大的北方季节性冻土区，渠道基土冻胀是引起 水效率降低。如此看来，研究太阳辐射对渠道衬砌 衬砌渠道破坏的主要原因。为了更好更充分地利用 体的作用及随着日照部位的不同、渠道各个高程不 水资源，近年来，国内外很多专家都对冻土区衬砌 同部位衬砌体表面温度是如何变化有着重要的意 渠道进行了深入的研究，并得到了一系列的研究成 义。 果。如王正中教授经过理论推导和试验研究得出了 在以前的研究中，只是将太阳辐射作为一种稳 冻土属于各向同性材料，并推导出了适用于各种断 态的荷载加入到渠道表面进行研究，而这与实际中 面形式的衬砌渠道冻胀力学模型；李安国进行了大 存在很大差别［５］；而且已有的太阳辐射模型需要大 Ｕ形渠道试验研究；李学军依据温度梯