【技术实现步骤摘要】
一种模拟潜流带温度场时空分布规律的方法
本专利技术属于潜流带温度模拟方法
，涉及一种模拟潜流带温度场时空分布规律的方法。
技术介绍
潜流带是河流底部及其周边连接地表水体和地下水的饱和沉积物层，在此区域会发生地表水与地下水的交换，地表水与地下水的交换作用伴随着热量的传递，对潜流带温度场的时空分布规律进行分析是研究潜流带动植物的生存环境、微生物的新陈代谢、土壤的呼吸等水环境问题的基础。由于太阳辐射和大气温度的影响，潜流带中不同点的温度时序曲线具有每日波动、随季节增减、随土壤含水量变化而变化等特征。随着自动化温度观测设备改进、信号分析与处理方法的发展以及计算机数值计算与仿真分析能力的提升，潜流带温度的监控与分析得到了硬件上的支持。在研究潜流带温度分布时，需要进行的土壤导热系数的确定，现有的很多模型无法将土壤的饱和与非饱和性质表现出来，进而造成潜流带的模拟温度不精确。相关研究表明，潜流带内发生着强烈的生物地球化学反应，而温度在大多反应中起到了催化的作用，这些反应的发生对于改善水环境质量有着重要的影响，同时潜流带...
【技术保护点】
1.一种模拟潜流带温度场时空分布规律的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：/n步骤1、运用软件选择模型河道断面的方程和函数，所述模型方程包括潜流带的渗流场模型方程、潜流带的温度场模型方程，所述函数包括土壤水力函数；/n步骤2、先将所述河道断面的几何模型导入软件中，再对所述河道断面进行区域划分，然后定义所述模型方程，并设置河道断面模型的边界条件；/n步骤3，对所述河道断面进行网格剖分并插入监测点，计算得到潜流带温度场时空分布规律；/n步骤4、采用均方根误差、决定系数和相对误差对所述潜流带温度场时空分布规律的模拟结果进行精度评估。/n
【技术特征摘要】
1.一种模拟潜流带温度场时空分布规律的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1、运用软件选择模型河道断面的方程和函数，所述模型方程包括潜流带的渗流场模型方程、潜流带的温度场模型方程，所述函数包括土壤水力函数；
步骤2、先将所述河道断面的几何模型导入软件中，再对所述河道断面进行区域划分，然后定义所述模型方程，并设置河道断面模型的边界条件；
步骤3，对所述河道断面进行网格剖分并插入监测点，计算得到潜流带温度场时空分布规律；
步骤4、采用均方根误差、决定系数和相对误差对所述潜流带温度场时空分布规律的模拟结果进行精度评估。
2.如权利要求1所述的一种模拟潜流带温度场时空分布规律的方法，其特征在于，步骤1中运用COMSOL选择模型方程和函数，所述潜流带的渗流场方程为：
式中：θ为含水量，Kv为水力传导率；h为压力水头，H为总水头，C为土体容水度，σ为多孔介质的孔隙率，Ss为弹性贮水率，Qs为渗流源汇项，▽为拉普拉斯方程，DT为水动力弥散系数，t为时间；
所述潜流带的温度场方程为：
上式中，c为土体比热容，ρ为土体等效密度，▽为拉普拉斯方程，λ为土体等效导热系数，cw为水的比热容，ρw为水的密度，v为水的平均流速，T为初始温度场，Qh为温度场源汇项；
所述土壤水力函数为：
上式中，θs为饱和含水率，θr为残余含水率，α和n为VG模型参数，其中m＝1-1/n，l为经验拟合参数，Se为相对饱和度，Se＝(θ-θr)/(θs-θr)，Ks为饱和水力传导率。
3.如权利要求2所述的一种模拟潜流带温度场时空分布规律的方法，其特征在于，步骤2具体包括：
步骤2.1、将所述河道断面的几何模型导入COOMSOL软件中；
步骤2.2、根据土质情况，将河道断面分为两个区域，并设置两个区域的材料属性参数和介质参数；
步骤2.3、将所述土体等效导热系数λ修改为Ren模型中导热系数随含水率及土壤参数变化的表达式：
λ＝(λsat-λdry)·Ke+λdry(5)；
λsat＝0.53Csand+0.1γd(6)；
λdry＝0.087Csand+0.019γd(7)；
Ke＝exp(ω-θ-μ)(8)；
ω＝0.493Csand+0.86Csilt+0.014Com+0.778(9)；<...
【专利技术属性】
技术研发人员：任杰，王帆，门利利，陈波，王大博，马辰，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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