基于流-热耦合模型的土石坝渗流热监测研究

为有效应用基于分布式光纤测温的渗流热监测技术，需研究待监测区的背景温度场特征。为此，建立了土石坝饱和-非饱和瞬态渗流场与温度场耦合模型（流-热耦合），模型考虑了热对流、热传导和热扩散效应，温度边界按周期性气温考虑，且相关参数按非线性考虑，如流体黏度的热效应、导热系数受含水率影响等，其仿真结果更接近土石坝温度场的真实状态。基于典型算例，讨论了与大气温度相关的周期性波动温度场特征。计算结果表明：温度场受坝体渗流和气温的影响，库水及气温是两个重要热源，饱和带的温度受库水渗流控制，非饱和带主要受气温控制，具有季节波动特征；在土石坝心墙部位若发生集中渗漏，渗漏通道附近岩土体的温度受库水影响；若在心墙上敷设分布式光纤传感器，很容易捕捉到渗漏点位置及渗漏发生的时刻。渗流热监测技术在理论上可以反映渗流场的时空分布特征，在资料分析中还应关注由气温波动引起的温度异常。