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摘要
数值模拟是研究非饱和土中水热耦合问题的一个重要技术手段。但在使用数值工具分析非饱和土中水分和热量迁移过程中，现有研究通常忽略水-汽相变以简化计算。为研究水热耦合问题中简化计算的合理性，基于已有的水热迁移理论模型，并充分考虑了热传导、相变、温度梯度、水分梯度和重力势的耦合作用，采用FreeFem++有限元软件自主编制了水热耦合模型计算程序并求解，对非饱和土水热场的演化特征进行了研究。结合地下水位作用和表层蒸发/降雨入渗/干湿循环边界条件以更切合实际边坡工况，分析了蒸发潜热项、自重项、水汽运动和渗透系数等因子在水热耦合问题简化计算中的合理性及其耦合作用机制。研究结果表明：在上述边界条件下，蒸发潜热项考虑与否和相变系数取值大小会显著影响土体温度场的分布特征，影响程度随高度增加而逐渐减弱，但对水分迁移的影响并不显著；考虑自重时和渗透系数较大时两种情况下的表层土体水分迁移更快，稳定含水率更低。
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