在我国北方严寒地区,由于季节性的气温变化,土壤也会随着温度发生周期性的冻结与融化。此时如果将管道直接浅埋在表层土壤中,则一方面在冬季由于温度过低,管道内的水会发生冻结,有可能将管道涨裂;另一方面,土壤冬季时冻结体积会变大,因此会向周围的介质施加冻胀力,会将管道破坏。因此在我国北方严寒地区,通常将给水管道埋设在冻土层以下,通过这种方法可以避免在冬季给水时管道的冻裂、冻胀以及周围土壤对管道的破坏。但对于人口密度小的农村地区,供水距离长,用水量小,管道的深埋所需的施工成本高。同时地下水位会随着季节周期性变化,深埋的管道若长期浸泡在地下水中,会影响供水安全。本文建立了浅埋保温管道的物理模型及数学模型。分析了浅埋保温管道的传热机理,进行了管道传热的数值模拟,最后进行了管道的浅埋设计实验,通过实验和模拟两方面来验证浅埋浅埋管道保温在冬季运行的可行性。对浅埋给水管道的保温防冻进行了理论计算,对于浅埋管道的安全运行,保温层的作用至关重要。因此对保温层的厚度进行了计算,以便选择正确的保温层厚度。建立了浅埋管道的散热模型,分别计算了管道的径向热损失和沿程热损失。建立了土壤的冻融圈模型。对冻融状态和浅埋管道的热效应进行了分析,分析了管道的结冻机理。对土壤温度场的影响因素进行了分析,分析表明土壤温度场的变化与地表温度的变化成正比,与含水率的变化成反比。对冻融圈的影响因素进行了分析,分析指出冻融圈直径与保温层厚度、土壤导热系数成反比,与保温层外表面温度成正比。最后分析了保温层厚度的影响因素,给出了大庆地区的推荐埋深为1.5m,推荐保温层厚度为5cm的聚氨酯保温材料。基于传热学的基本理论,对浅埋管道进行了建模计算,对不同条件下管道周围的温度场进行了模拟研究。结果表明,管道在不同埋深时的温度场差别很大,管道在埋设时选择合理的埋深至关重要。同时周围土壤的冻融状态也直接影响到管道周围的温度场,土壤融化时,导热系数减小,管道向周围的散热减少,有利于管道的冬季安全运行。分析了间歇供水模式下的温度场,可以看出由于管道周围的土壤温度存在一定的热延迟作用。对浅埋管道保温进行设计实验。通过正常供水与间歇供水的对比,得到不同运行状态下管道周围的温度变化,为理论分析和模拟分析提供数据支持。实验结果表明在正常供水和间歇供水的情况下浅埋保温管道均能正常运行,没有发生冻胀冻裂现象,可以保证冬季的供水安全。