Введение
1. Математическое моделирование тепломассообмена в промерзающих -протаивающих дисперсных грунтах (состояние вопроса) 13
1.1. Моделирование тепломассообменных процессов 13
1.2. Два структурных подхода к интерпретации модели 25
1.3. Внутренние параметры математической модели тепломассообмена 32
1.3.1. Теплофизические свойства загрязненных мерзлых грунтов 33
1.3.2. Массообменные характеристики промерзающих — протаивающих грунтов 36
1.3.3. Гидрофизические параметры 42
1.4. Численные методы решения коэффициентных обратных и прямых задач, конвекции- диффузии 50
Выводы. Цель и задачи исследований 62
2. Идентификация теплофизических характеристик 64
2.1 Постановка задачи 64
2.2 Алгоритмы для совместного определения теплофизических характеристик и параметров функции количества незамерзшей воды 66
2.3 Согласование шагов дискретизации при численной реализации 71
2.4 Результаты численного эксперимента 75
2.4.1. Определение удельной теплоемкости и теплопроводности 75
2.4.2. Идентификация параметров функции количества незамерзшей воды 79
2.5 Теплофизические характеристики грунтов 84
Выводы 90
3. Совместное определение теплофизических и массообменных характеристик 93
3.1. Постановка коэффициентной обратной задачи 94
3.2. Алгоритмы решения коэффициентной обратной задачи тепломассообмена 97
3.3. Выбор параметров аппроксимации при численном решении 105
3.4. Вычислительные эксперименты 110
Выводы 115
4. Экстремальные методы идентификации граничных условий теплообмена 117
4.1. Граничная обратная задача 117
4.2. Алгоритмы решения 119
4.3. Примеры численных расчетов 123
4.4. Восстановление граничных условий теплообмена 128
Выводы 134
5. Методы решения прямой задачи тепломассообмена 135
5.1. Постановка задачи 135
5.2. Решение одномерной задачи конвективной диффузии 136
5.2.1. Метод направленных разностей 137
5.2.2. Метод локальной линеаризации 139
5.2.3. Метод с двусторонним ограничением решения 140
5.2.4. Метод "Кабаре" 144
5.3. Методы решения многомерных задач 153
5.4 Математическое моделирование теплосолевлажностных процессов 167
5.4.1. Проверка адекватности математической модели 167
5.4.2. Оценка возможности регулирования солевого режима грунтов 180.
5.4.3. Влияние осеннего влагозарядкового полива на солевой и влажностный режимы мерзлотной почвы 189
5.4.4. Критерий для выбора математической модели 199
Выводы 207
6. Прогноз влияния промстоков на теплосолевлажностный режим мерзлого основания 209
6.1. Моделирование теплосолевлажностного режима основания инженерных сооружений при периодическом поступлении минерализованных вод 209
6.2. Математическая постановка задачи и массообменные характеристики грунтов при техногенном загрязнении 212
6.3. Численный эксперимент 215
6.3.1. Прогноз тепло-, соле- и влажностного режима для различных типов грунтов 217
6.3.2. Влияние соли и влаги на температурный режим 224
6.3.3. Прогноз при неоднородных граничных условиях 230
6.4. Расчет динамики промерзания надмерзлотных таликов при возведении сваи 237
6.4.1. Постановка задачи 237
6.4.2. Результаты численного эксперимента при различных системах координат 241
Выводы 246
7. Моделирование тепломассообмена в грунтах, загрязненных нефтепродуктами 248
7.1. Зоны загрязнения и физико-химические свойства нефтепродуктов 248
7.2. Численный эксперимент , .250
7.2.1. Теплофизические и массообменные свойства нефтегрунтов и сезонная динамика влаги в деятельном слое 253
7.2.2. Прогноз водного и температурного режимов грунта оснований при различных мерзлотных условиях 264
Выводы 276
8. Прогноз радиоактивного загрязнения в мерзлых грунтах 278
8.1. Краткое физико-географическое описание территории аварийного подземного ядерного взрыва 278
8.2. Основные элементы радиоактивного загрязнения 286
8.3. Математические модели переноса радиоактивного загрязнения .289
8.4. Сезонная динамика миграции радионуклидов в деятельном слое 294
8.5. Прогноз динамики выноса радионуклидов в местности аварийного подземного ядерного взрыва 299
8.6. Оценка эффективности заградительных мер 307
8.6.1. Прогноз тепломассообменного режима основания кургана-могилышка 308
8.6.2. Миграция радионуклидов при отсыпке местности различными материалами 316
8.6.3. Прогноз очистки поверхности и грунтовых вод от радионуклидов 321
Выводы 323
Заключение 325
Список литературы 329
Приложение 361
