随着我国社会和经济的发展,足球事业也在蓬勃兴起,各种草坪运动场的数量也急剧增加,奥运建设将新增更多的场馆。另一方面,国际大都市北京对四季常绿的高档景观草坪的需求也越来越多。但由于冬季气候寒冷,草坪受低温胁迫后会失绿枯死。运用加热保温技术保证草坪土壤冬季不结冻,草坪在寒冷的冬季也正常生长,具有重要的实践价值和社会经济效益。本文对北京地区草坪冬季电缆电热融雪保绿问题,草种的选择及土壤温度场进行研究,旨在对北京地区草坪电缆加热系统进行优化设计。确定电缆电热系统的最佳配置(加热电缆安装功率、单位长度电缆功率、敷设间距,以及埋设深度),和运行方式,从而达到的最好的节能效果和经济效果。采用数值模拟和实验研究相结合的方法。为草坪土壤电缆加热系统建立数学模型;通过实验研究为数值模拟提供必要的初始条件和边界条件,并对数值模拟结果进行验证;采用经过验证的数学模型对不同工况的草坪土壤温度场进行数值模拟分析,得到北京地区草坪电缆加热系统的优化设计参数。本文对采用局部电缆电热系统的草坪土壤,在北京地区最寒冷季节,即2004年11 月–2005 年3 月进行了以下项目的实验研究: ①地表温度、地表下10cm、20cm、25cm、35cm、50cm 土壤温度; ②室外空气温度; ③电缆表面温度; ④局部电缆加热装置的能耗。整个冬季,草坪保持绿色,局部电缆加热装置增温、保绿效果显著。三月中旬随着大气温度的升高,实验草坪表现出明显的早春生长优势。根据测试结果,对整个冬季草坪土壤温度场的变化、局部电缆加热装置的能耗、土壤预热、加热电缆断电后土壤温度场的变化、覆盖薄膜对土壤温度场的影响、下雪揭膜后土壤温度场的变化,以及系统达到热平衡时土壤温度场的变化进行了分析。为草坪土壤电缆加热系统建立了一个二维瞬态传热有限元计算模型,应用ANSYS 软件对草坪土壤温度场进行了数值模拟,在已知初始条件和边界条件时,可得到任意时刻的温度场。分别对覆盖薄膜和不覆盖薄膜情况下,数值模拟温度