城市固体废弃物填埋场水位分布勘察初探

由于目前填埋场的渗滤液水位勘察技术不能测得含有多层日均覆盖层的填埋场的渗滤液分布,提出一种新的勘察方法,并在现场开展实验,测量多层渗滤液水位.结果表明,钻孔钻至预定深度并结合套筒的有效止水,利用取水装置提取套筒中的渗滤液,绘制水位恢复曲线,该方法可测出各垃圾层的水位;经测试ZK12孔处有4层滞水位,第1层稳定水位埋深4.76 m,第2层稳定水位埋深10.35 m,第3层稳定水位埋深27.62 m,第4层出现承压水;各垃圾层的饱和区厚度不同,主要受该层垃圾渗滤液的导排情况决定.     

垃圾填埋场排水层淤堵实验特征

垃圾填埋场运行过程中,渗滤液的渗流和生物化学作用,不断影响和改变着排水层的渗透性能.以不同粒度成分的砂砾排水层为研究对象,模拟填埋场渗滤液的渗流,探索性地将化学实验方法应用于渗滤液排水层渗透能力评价中.实验发现,渗滤液中挥发性脂肪酸的发酵产物(碳酸)与金属离子发生化学反应是淤堵物生成的主要原因,而生物膜的生长和固体悬浮物的沉聚是次要原因.淤堵物的主要化合物成分是碳酸钙和二氧化硅,主要元素组成为Ca、Si、Fe、Mn、Zn、Mg等.淤堵物的成分及其相对含量与排水介质粒度成分无关,但排水介质的有效粒径越大,生成淤堵物的总量越多.建立了排水层渗透性(K)与渗滤液水质(COD)、排水层结构(avρgl·d10和排水孔隙度)间关系的淤堵模型.     

排水面层渗流模型及参数

为了分析相关参数对排水路面渗流特性的影响,应用渗流力学理论推导并建立了排水面层渗流运动模型.采用四阶的Runge-Kutta公式求得排水层最大潜水厚度的数值解,并对数值解进行回归分析,得到了最大潜水厚度与其他各参数之间的回归方程,依据该方程计算得到的降雨强度理论值能够较准确地反应实际使用情况.该方程表征了排水面层在一定的降雨强度下不出现地表径流的条件,可以指导排水路面排水层厚度的选择以及排水性沥青混合料目标空隙率的确定,为排水性路面功能特性和耐久性的协调提供了理论依据.     

一个考虑浅层地下水位埋深的降雨物理入渗模型

基于经典Green-Ampt入渗模型,建立了考虑任意降雨强度下浅层地下水位埋深的降雨物理入渗模型.针对4种不同渗透性质的土样,将此模型的解析解与数值模拟结果进行对比分析,结果表明:所建的降雨入渗物理模型及其数值解的最大积水时差仅为0.274 h,最大相对累积入渗量误差仅为3.204%,验证了该修正模型的合理性.同时以砂质壤土为例,利用该模型分析不同地下水位埋深对降雨入渗的影响.分析表明:雨水入渗速率、累积入渗量以及积水时间受地下水位埋深的影响较小,而湿润锋深度随着降雨历时的增加受其影响逐渐明显.     

李坑垃圾填埋场渗滤液中COD在包气带运移模拟研究

垃圾填埋场是一种特定类型的地下水污染源,成分复杂与高浓度的有机污染是填埋场渗滤液的典型特征之一.李坑垃圾填埋场是广州市主要的4大生活垃圾填埋场之一,由于采用普通填埋方式、天然土层防渗,因此,研究渗滤液下渗对地下水的影响具有十分重要的意义.选择李坑填埋场渗滤液中COD为特征污染物,通过包气带土层的静态吸附、静态降解、动态土柱弥散实验.研究结果表明:包气带土层对污染物的吸附过程服从线性规律,降解曲线符合一级动力学方程,弥散过程符合对流—弥散迁移转化模型.进一步建立了污染物迁移数学模型,并通过模型预测渗滤池中渗滤液的COD下渗最大距离约为10 m,渗滤液的下渗将会对地下水产生污染.     

烧结料层温度分布模型解析解及其统一形式

以烧结理论为基础,建立了一个简易可行的烧结料层温度分布模型.根据料层各带特点,对模型进行简化,求出了解析解.对各带的解析解做分析,提出了垂直传热距离指数和水平传热距离指数的概念,以统一的形式给出各带的解析解.     

分层填埋场竖井及水平井联合抽气

采用特征函数展开法求解分层填埋场的二维气体运移模型,考虑了由于压缩、降解和含水量分布不均等引起的产气率和渗透系数成层特性以及垃圾的各向异性,然后结合边界和连续性条件确定其待定参数.最后,基于考虑了气体竖向和水平向运移的解析解,研究了竖井、水平井收集系统和排气层对填埋场内气体压力和回收率的影响,进一步提出了土工膜覆盖下填埋场气体收集系统的设计方法.     

回灌条件下垃圾渗滤液水头动态变化规律

建立了回灌条件下垃圾渗滤液水头动态变化的模型，并用分离变量法对该模型进行了解析求解，对解进行了分析讨论，分析结果表明：水头的变化趋势大致为一抛物线，在抛物线顶点处达到最大，在一定的时间范围内，时间越长，其压力水头变化越明显。压力水头动态变化表明了通过填埋场回灌渗滤液水头的动态变化，可以短时间内使垃圾渗滤液中的有机污染物得到有效去除。其解可为垃圾填埋场渗滤液控制系统的设计和管理提供科学的理论依据和技术支持，对于城市垃圾填埋场渗滤液的处理具有一定的指导作用和工程实用价值。     

垃圾填埋场回填黏土块度对渗透性的影响

简易垃圾填埋场的衬层为压实黏土,衬层的渗透率直接决定了填埋场的使用年限。通过确定渗滤液在土体中的渗透速率和范围,计算出渗滤液的击穿深度,并得到经济安全的衬层厚度,是垃圾填埋场衬层设计的主要内容。通过引入均匀化理论,推导出黏土衬层渗透率的均匀化公式,然后利用有限元软件建模分析,最后研究垃圾填埋场中衬层块度对渗透性的影响。结果表明衬层的渗透率随着块径尺寸的减小而减小,填埋场的使用年限随之延长。     

塑料盲沟用于边坡客土层底部排水的实验研究

针对边坡客土层底部滯水层导致边坡失稳的问题,提出了一种用塑料盲沟进行土层底部排水的新方法.并凭借人工模拟降雨装置,对不同类型和型号的塑料盲沟在不同条件下的排水效果进行了分析和评估.实验结果表明,随雨强增大,塑料盲沟的排水量也增多,但排水效率有所下降;在大于30°的较大坡度下,塑料盲沟有较好的排水效果;中空圆形塑料盲沟在降雨过程中具排水优势,而多孔矩形塑料盲沟在降雨结束后排水效果更好;塑料盲沟能有效降低客土层土壤含水量,防止滞水层和软弱滑动面的出现,从而增强客土层的稳定性.     

垃圾填埋场中淋滤液回灌液压变化规律

为研究垃圾填埋场中因进行淋滤液回灌而对孔隙水压力运移产生的影响,在忽略淋滤液在竖直方向上运移的前提下,在考虑填埋场淋滤液回灌的实际工况、液相本构方程、水量平衡条件和有机物生化降解的基础上,建立孔隙水压力理论方程。补充不同的边界条件,得到群井回灌和单井回灌2种情况下模型的解析解。计算及分析结果表明:(a)在进行单井回灌时,回灌进行到30 d后孔隙水压力基本稳定;孔隙水压力随离开回灌井距离的增加而迅速减小,在离回灌井15 m范围内回灌效果较好,20 m以外的区域回灌效果较差。(b)在进行群井回灌时,回灌前期孔隙水压力迅速增加,填埋单元中各处孔隙水压力最终均达到回灌水头压力;与单井相比,群井的回灌效果较好。(c)淋滤液回灌在垃圾体中会产生较高的孔隙水压力,因此在实际工程中确定回灌的时间和距离时应考虑孔隙水压力。     

降雨入渗对填埋场土壤水分动力学行为的影响

建立了一维垂直非饱和土壤水分运动的数学模型,并采用有限差分方法对模型进行数值求解,模拟了不同降雨强度条件下水分分布的动态规律,数值模拟结果表明:降雨强度的大小直接影响着土壤水分湿润锋的分布,并且所建立的模型与实验测试结果吻合较好,验证了模型的可靠性,从而可为定量化研究填埋气体和浸出液释放提供理论根据。     

基于优势流效应的填埋场渗沥液回灌过程预测

渗滤液回灌对于补充垃圾堆体水分及加速降解稳定化具有重要的促进作用,垃圾堆体的非均质性和大孔隙特征造成了渗沥液流动过程出现显著的优势流效应.以双渗透率模型为基础,开展典型回灌工艺条件下垃圾堆体中渗沥液的分布规律预测研究.预测结果表明:一定限度内增大回灌速率、回灌频率、回灌量、初始含水量等因素可提高渗滤液的影响深度、入渗量和贮水率;优势流模型较传统的单域模型,区分了具有高导水性的裂隙域和高持水性的基质域,渗滤液可以更快地通过裂隙入渗、流动和排出,更符合垃圾堆体内水分多域流动行为模式;裂隙域和基质域的水分质量交换项是动态平衡的,随深度而减小.     

有限厚度的Marangoni对流边界层问题的解析近似解

讨论了由不同温度介质的界面张力梯度而诱导的有限厚度Marangoni对流的边界层问题.假设界面张力是温度的平方函数,下表面保持恒温,上表面的温度是水平距离的线性函数.通过坐标变换和巧妙引入小参数对速度和温度边界层控制方程组摄动渐进展开,得到了问题的解析近似解.研究了Marangoni数和Prandtl数对速度、温度边界层的影响,对相应的流动特性进行了探讨.     

水平井稠油开采中电加热井筒的抽汲工况

根据传热学和两相流原理，计算了包括圆弧段在内的沿井深的温度和压力分布，算出了最大和最小的悬点载荷，并求得了悬点载荷与井筒电加热强度及抽汲速度间的关系，为避免抽油杆的断脱提供了分析依据     

考虑竖井作用的填埋场气-液耦合运移规律

为研究存在竖井的填埋场中填埋气、渗滤液的运移规律，在忽略气、液竖向流动的前提下，基于有机物生化降解、气-液本构关系和气、液连续性条件，结合抽气、回灌渗滤液等工况，建立填埋场平面轴对称气-液耦合运移理论，得到被动集气和主动集气2种工况下的简化解析解。计算结果表明:孔隙水压力和孔隙气压力均随离开竖井距离的增大而增大；孔隙水压力随时间逐渐消散，孔隙气压力先达到峰值再消散；考虑液相对孔隙气压力的耦合影响时，孔隙气压力有所提高；气相渗透系数增大会减小液相对孔隙气压力的耦合影响，液相渗透系数增大会加剧耦合影响。     

软基场地排水固结沉降与渗流数值模拟分析

采用快速拉格朗日差分程序FLAC 3D编制计算程序,对软土排水固结沉降进行非线性流-固耦合数值分析,进一步明确了软土排水固结机理和沉降量的时空变化规律.结果表明,在沿土体高度方向,地表沉降量最大,沉降速率也较大,随着深度增大沉降逐渐减小,地表土体靠近排水井沉降最大,向远处逐渐减小,沉降分布呈曲线型;在深基坑附近渗流曲面...     

板坯连铸结晶器数值模拟

运用Fluent 6.3对板坯连铸结晶器进行数值计算,研究拉速、水口浸入深度及水口开口角度对流场的影响.结果表明:对于断面1400 mm×230 mm结晶器,随拉速增加,液面最大水平和垂直流速均增加,而窄边冲击点的位置基本不变,随距液面距离增加,窄边速度先增加后减小,直至趋向于零;当拉速超过1.2 m.min-1时,液面水平速度增加明显.随水口浸入深度增加,液面最大水平流速减小,浸入深度超过140 mm时,最大水平流速变化不明显;垂直于液面方向的最大速度逐渐增加;对窄边冲击点影响较小.随水口开口向下角度增加,液面最大水平流速减小后增加,水口开口向下12.5°时液面最大水平流速最小,而水口开口向下10°～12.5°时窄边冲击点速度最小.     

填埋层空气状况对填埋初期渗滤液水质的影响

渗滤液的回灌可以加速填埋场的稳定化 ,降低渗滤液的有机物浓度 .但填埋初期进行渗滤液的直接回灌 ,会导致垃圾层内有机酸的积累 ,阻碍甲烷化过程的建立 .通过实验室模拟 ,研究了垃圾层中空气状况对填埋初期渗滤液直接回灌出水水质的影响 .研究结果表明 :向填埋层供给少量空气 ,就可以解决填埋初期渗滤液直接回灌产生的有机酸积累问题 ,使渗滤液中的有机物迅速降解 .