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冻融过程中未冻水含量滞后现象的非线性分析_宋高举 冻融过程中未冻水含量滞后现象的非线性分析 宋高举 1,2 王亚琴 3 (1中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冰冻圈科学国家重点实验室,兰州 730000;2河南省郑州地质工程勘察院,郑州 450000;3郑州市第一中学,郑州 450000) 摘要 冻土中未冻水的滞后现象得到了许多学者的关注。通过对克拉贝龙方程做类似于范德瓦尔方程的修正,得出未冻水含量与其控制参数的三次代数方程。根据代数知识,证明了在温度和压力的平面上存在临界点,当温度和压力变化越过该临界点时,冻土中未冻水的冻融过程出现滞后现象。资料证明,冻土中的未冻水滞后的现象在负温接近0e时尤为显著,因此在此温度下不能忽略未冻水的滞后现象。 关键词 未冻水含量 滞后现象 克拉贝龙方程 控制参数 0 引言 土冻结后,并非土中所有的液态水都转变成固态的冰,由于颗粒表面能的作用,其中始终保持着一定数量的液态水称为未冻水[1]。冻土的物理性质和 中国科学院创新团队国际合作伙伴计划项目(CXTD-Z2005-2);国家重点基础研究发展计划项目(2005CB422003)。 冻土的外在条件决定了冻土的未冻水含量。冻土中 所含的未冻水和冰的数量、成分和性质,不是固定不变的,而是随外界作用的变化而变化,并与后者处于动态平衡之中,这是冻土力学的基本原则。冻土未冻水含量的任何变化,都将导致冻土力学性质非常明显的、有时是很剧烈的改变,所以研究冻土未冻水含量,无论是在理论上还是在实践中都具有很重 [2] 表5 预测模型建立以及影响因素应用 功能目标 国民经济发展总体规划 经济政策制定 城市总体规划 工程设计 预测模型 可采用万元产值需水定额法、万元产值用水量降 低及再用率提高法、工业用水增长弹性系数法等 可采用问卷调查法、多元回归法、生长曲线法、生产函数法等 可采用单位面积指标法、人均综合指标法、年递增率法、城市发展增量法、用水增展率趋势法等 可采用时间外推法、计量经济学法、用水器具分类法、增长比率法、多元线形回归法等可采用灰色系统理论法、BP神经网络法等 影响因素应用 三产发展指标等),结合未来的市政工程配套规划程度和用水指标政策,预测水量 预测过程中权重比较大的影响因素都要综合全面考虑 根据总体规划的计算基数(如规划人口、工业产值、城市建设面积指标等),按照合理的规划指标进行预测 详细了解月度和周度历史数据,进行工程设计预测,以确定设计规模 详细了解高峰时段的用水历史记录,充分满足高峰时段的城市供水平衡,进行概率论、记忆基础上的BP神经网络分析 3 张跃德,黄礼共,罗昊进,等.温州市城市人均综合供水排污水的 城市小时用水调度管理 参考文献 1ArbuesF,BarberanR,VillanuaI.Priceimpactonurbanresidentialwaterdemand:Adynamicpaneldataapproach.WaterResourcesResearch,2004,40(11):22~24 2 柯礼丹.人均综合用水量方法预测需水量-观察未来社会用水的 有效途径.地下水,2004,26(1):1~5,10 预测指标.中国给水排水,2003,19(6):20~22 o通讯处:200092上海市四平路1147弄商务楼5楼同 济大学建筑设计研究院市政工程设计分院 电话:(021231 E-mail:franksun72@ 收稿日期:2008-05-13 Vol. 要的意义[1]。 冻土冻结过程中未冻水出现过冷现象以及冻土融化过程中冰出现过热现象早就受到科研工作者的注意。国内外的许多学者在这方面做了大量的研究。冻融过程中测得的未 冻水含量结果表明 [1] 修正,有: p+ (Vm-b)=LlnTVm (2) 式中a和b代表偏离平衡的参数,分别代表冻结方式使体系偏离平衡态的量以及未冻水含量偏离中间态(在相同的温度下未冻水含量冻结和融化过程未冻水含量的平均值)的度量。于是有:pb+LlnT23Vm-Vm+Vm-=0 ppp的量1(mol))代替摩尔体积,则式(3)变成: x3-x2+ b LlnT+pbp x-=0 abab (4) ,冻结过程测得的未冻水 含量始终大于融化过程测得的数值,即与冻结