深度填埋条件下堆体表面电势分布特征及漏洞定位机理

为研究运行期填埋场深度填埋条件下偶极子渗漏检测和漏洞定位的可行性,通过系统分析运行期填埋场的结构特征和漏洞特征,建立了偶极子检测的概念模型、控制方程和定解条件;基于Comsol Multiphysics高仿真数值模拟软件对上述问题进行有限元求解,并根据现场实测数据对模拟结果进行验证,最后利用该模型讨论了运行期填埋场偶极子漏洞检测和定位的可行性及影响因素.结果表明:数值模型模拟的特征点(极大值点和极小值点)与实际测量点位的y坐标(电势差分值)相对误差最大为24.95%,x坐标(距离)相对误差最大为3.40%,表明模型及其求解方法合理,可用于模拟实际的偶极子检测.在深度填埋(堆体厚度最大15 m)条件下,堆体表面电势差分信号降至mV级别,超出传统铜电极+万用表的检出限.受填埋深度影响,堆体表面电势分布特征与库底电势分布特征差异较大,电势峰值点位置相差达8.0 m,偶极子装置虽可检测出库底漏洞的存在,但是不能准确对其定位(x方向偏移2.0 m,y方向偏移8.0 m).此外,堆体表面的地形起伏会形成伪漏洞信号,干扰漏洞识别;沿测线方向平行移动电极,测线上的漏洞信号也会同时移动,并且关于实际漏洞位置对称.研究显示,在运行期填埋场条件下,传统偶极子漏洞定位方法(即直接根据测线上的异常信号进行漏洞定位)不再适用,但可以通过平行移动地表电极位置,观察地表电极移动过程中疑似漏洞信号的对称中心来进行漏洞定位.      

基于应力波监测技术的填埋场渗漏定位模型构建

为解决现有电学方法监测垃圾填埋场防渗层渗漏存在的"先污染,后发现"的问题,提出了基于应力波监测技术的垃圾填埋场防渗层渗漏监测定位方法。利用应力波传感器识别和采集应力波信号,建立了应力波波速与时间的空间立体模型,实现防渗层渗漏定位,并对定位结果进行校正。结果表明:检波器距渗漏点的直线距离应≤31. 5 m;定位模型停止迭代的条件是校核向量各元素绝对值<140;定位模型的平均定位误差为0. 248 m,各方向最大引用误差约为0. 32%、0. 58%;通过迭代运算可以缩小被测区域的速度校核比范围,将其作为下一次定位运算的速度校核比初始值,可以减小迭代运算的次数。     

磁法应用于填埋场渗漏检测的可行性论证

针对填埋场防渗膜(高密度聚乙烯,缩写为HDPE)膜上介质含水率不同的特点,提出利用磁法检测填埋场渗漏(简称磁法测漏).通过修正高压直流电法渗漏检测模型,定性分析了填埋场防渗膜漏洞附近磁场的分布情况.结果表明:当检测区域背景磁感应强度波动小于0.5 nT时,利用磁法检测填埋场渗漏有效可行;但当检测区域背景磁感应强度波动大于0.5 nT时,磁法测漏须通过比较固定点处供电电源在通、断电情况下的磁感应强度差异来判断,这在大面积范围内的工程上较难实现,仅可用于局部防渗膜的漏洞检测;由于影响磁场分布的因素较多,提高磁法测漏的抗干扰能力仍需进一步研究.      

填埋场渗漏条件下的自然电位响应特征及影响机制

为探索自然电位法监测填埋场渗漏的可行性及适用条件,需在中试尺度揭示渗滤液渗漏条件下的自然电位异常特征和关键影响因素. 通过构建试验场地来模拟填埋场的渗漏场景,模拟填埋场代表性渗漏速率下的自然电位异常,分析自然电位信号对渗漏速率敏感性和响应关系,同时分析不同采样电极条件对检测信号的影响. 结果表明:①渗漏条件下,渗漏区域的自然电位发生明显变化,因此自然电位可以作为渗漏的响应指标;另外,渗漏条件下,自然电位时序方差的峰值位置与渗漏通道区域重叠,表明时序方差可以作为漏点精准定位的指标. ②自然电位与渗漏速率成正比,当渗漏速率为200 mL/s时,不极化电极检测到的自然电位异常高达16.1%;当渗漏速率分别减至166.67和102.04 mL/s时,自然电位异常相应减至9.3%和3.7%;当渗漏速率降至43.48 mL/s时,已不能观测到自然电位异常. ③相比于极化电极,不极化电极对渗漏条件下自然电位异常变化的响应更为敏感,能够更及时响应并精准定位渗漏的位置. 研究显示,通过检测自然电位可实现对渗漏点的精准定位;渗漏速率与自然电位异常呈显著正相关趋势;相较极化电极,不极化电极具有更高的稳定性能和检测精度.      

电极铺设方式对填埋场渗漏检测定位的影响

利用高压直流电法,对单HDPE膜衬层模拟垃圾填埋场检测电极采用蜂窝状和栅格状2种铺设方式对漏洞定位影响进行了研究,通过2种算法进行了定位误差的比较.结果表明,在电极间距为1m时,蜂窝状电极铺设方式漏洞定位误差是栅格状误差的53%,但电极数量增加了13%.第1种算法的误差小且波动较小.检测电极采用蜂窝状铺设方式,电极间距为1m,回路电流为100mA时,漏洞定位误差不超过15cm.     

填埋场渗漏磁法检测的噪声来源与剔噪方法综述

填埋是固体废物集中处置的主要手段,填埋场则是固体废物对地下水环境影响集中发生的场所。通过防渗层HDPE膜漏洞的渗漏是导致地下水污染的主要途径和方式,开展防渗层渗漏快速检测和精准定位具有重要意义。传统电学渗漏检测难以检测双层衬垫或多层衬垫系统的下层衬垫破损,基于传统电法改进的电磁方法展现出下层衬垫检测的潜力,但迫切需要解决填埋场复杂服役人文环境和地球磁场环境下的电磁噪声干扰问题。为此,通过对磁法检测原理和信号特征的深入分析,以及对背景磁噪声类型、来源、特征和电磁噪声去噪方法的综述,得出如下结论：在特定条件下,漏洞越近,其磁场信号越强;填埋场噪声主要来源于地磁和人文磁场,且不同噪声有不同特征,需不同处理;去噪过程先预处理排除干扰,其次在检测中选择适宜的滤波或测量法去除噪声。     

基于光纤微弯损耗的垃圾填埋场渗漏定位研究

提出了基于光纤微弯损耗原理和光时域反射OTDR技术,针对新型无黏土层危险废物填埋场渗漏检测的定位方法。由于渗漏的垃圾渗滤液会使膨润土防水毯(GCL)膨胀,导致与之紧贴的光纤发生弯曲变形,激光束通过弯曲的光纤会出现光能损耗,通过测量后向瑞利散射光的功率,即可实现对光纤沿程的弯曲情况进行检测,结合光时域反射原理对出现弯曲损耗的故障点进行定位。建立了填埋场渗漏检测的数学模型,利用理论推导和实验研究证实了该方法的可行性。实测结果表明:防渗膜破损位置与测量结果高度吻合,最大定位误差为1.4 m,最大定位引用误差为0.133%。     

西藏措勤尼雄地区地面磁法测量及其地质意义

在《西藏措勤-昂仁地区铁铜矿评价》工作中,安排了1∶ 5万地面磁法测量.地面ΔT表明：整个工区属磁异常区,表现出北西低、南东高的总趋势.通过对磁测资料的转换处理,发现磁场特征与青藏高原中西部航磁调查所反映的地球物理特征基本吻合,反映了全工区磁场的变化特征,证实了藏C-99-297航磁异常的存在,应为矿致异常,可以指导青藏高原中西部找矿工作.通过对磁测剖面数据的推断,结合异常查证,在全工区圈出一批具有找矿意义的异常,为今后该地区基础地质研究和矿产资源评价提供了可靠的地球物理资料,并为今后在青藏高原开展矿产资源评价工作提供了切实可行的工作思路.     

双衬层填埋场渗漏检测电极铺设方式研究

利用高压直流电法对双衬层填埋场渗漏检测进行了研究.结果表明检测电极的铺设方式以及供电电极和参比电极的位置对漏洞定位有一定影响.在回路电流、检测电极间距、定位算法、介质分布相同的条件下,三角形的检测电极铺设方式比四边形的漏洞定位误差小,且不同点的误差波动小.当参比电极距离漏洞较近时,漏洞定位误差较大;而参比电极与漏洞的距离越大,漏洞定位误差则越小.同时,检测层的电势分布主要是由供电电极和漏洞造成,因此,参比电极的位置既要远离漏洞又要远离供电电极.     

呼吸型填埋场覆盖层技术研究Ⅰ：热动力自充氧装置构建

填埋场最终覆盖层（以下简称＂覆盖层＂）中的氧气含量是影响甲烷氧化效果的重要因素.本研究基于空气热力学原理提出了一种呼吸型覆盖层技术,构建了利用垃圾堆体与外界环境的温差而实现覆盖层自充氧的热动力自充氧装置,并优化了其空气/氧气充气效率.结果表明,导气管路内空气流速（v）与温差（ΔT）呈线性关系（v=0.0281ΔT-0....     

A 2.5-D interpretation of the Basque country magnetic anomaly (northern Spain): geodynamical implications

The Basque country magnetic anomaly follows a NW-SE trend over the Basque country (northern Spain) with intensities up to 250 nT measured at 3000 m above sea level. The paired negative part of the anomaly is located to the north and presents intensities down to −60 nT. A model of the magnetic properties of the crust in the area, taking into account previous geological and geophysical data, indicates a wedge of material with a magnetic susceptibility of 0.07 SI emplaced along a NE-directed basal thrust. The anomalous wedge is composed of basic and/or ultrabasic Cretaceous intrusives and lower crustal rocks, and reaches a minimum depth which increases towards the northwest from 5–7 to 12 km. According to previous works, geological features of the rocks on top of the anomalous wedge indicate that during the Cretaceous this zone constituted a deep marine environment which underwent important crustal thinning related to rifting. The transition towards the southwest was to a normal continental platform. Alpine deformation gave rise to displacement on a basal thrust, which can be correlated with the lower contact of the magnetic wedge, and emplacement of this wedge towards the northeast. The southeastern termination of the anomaly can be related to the lateral termination of the basic rocks which constitute the anomalous wedge in a transform fault related to the rifting event.     

电磁监测卫星磁洁净控制方法研究

提出了卫星磁洁净控制的主要方法,覆盖从卫星可行性设计到最终系统级磁试验的各个阶段。结合电磁监测卫星的研制流程,介绍了在可行性论证、方案阶段和初样阶段卫星磁洁净控制工作的进展。开展的工作表明,卫星平台在绝对磁场校准装置位置产生的磁场干扰不确定量可以控制在0.5 nT,能够满足卫星在轨科学探测任务需求。     

基于分区多点供电的填埋场渗漏实时检测系统研究

针对现有填埋场渗漏检测系统在检测大面积填埋场时存在的检测成本高、电极铺设困难和定位不精确的实际问题,设计了一种新型填埋场实时渗漏检测系统,该系统采用分区检测、多点供电的方式采集检测电极电势,并通过定位算法定位漏洞。该系统在大大降低了大面积填埋场渗漏检测成本的同时,也提高了定位精度。通过在中国环境科学研究院内小型填埋场做模拟实验验证,在膜上供电电流400 mA、膜下电极栅格间距10 m、膜下媒质电阻率50Ω·m的情况下,系统的定位精度可达到20 cm。该系统为垃圾填埋场的科学管理和减少环境污染提供了新的科学技术手段。     

土工膜渗漏检测系统研究

土工膜的渗漏检测及补漏处理是填埋场功效保障的重要措施。通过对国外填埋场渗漏检测的多种方法的比较,成功研制了基于高压直流电法的渗漏检测系统。该系统解决了由于填埋场检测面积大所带来的采集数据量大、传输距离远的问题。通过建立合理的地电模型,解决了非均匀介质条件下电势分布问题,进而提高了系统的检测精度。通过杭州的实验检验,结果表明该系统在检测电极间距为4m时,误差超过0.4m的概率低于10%。     

基于实船结构监测数据的异常检测及处理方法

目的 获得高质量实船结构监测数据,减少数据因外界干扰造成的异常现象,现开发一套面向真实海况的实船结构监测数据的异常处理方法。方法 将统计学中的Z-score异常检测方法与数据处理中常用的平均值计算法相结合,实现对船舶结构应力数据的异常处理。基于正常信号创建含有异常现象的验证数据,对新的异常处理方法进行精度验证。结果 相比Hampel滤波法、Smooth平滑函数等传统的信号处理方法,Z-score异常检测及平均值计算方法的异常处理精度最高,且以此为基础计算的结构信号统计值准确度较好。结论 Z-score异常检测及平均值计算方法可实现真实海况下的实船结构监测数据的异常处理,并在结构应力数据的价值挖掘上可提供有力支撑。     

南京轿子山生活垃圾填埋场温室气体释放的变化规律

垃圾填埋场是全球温室气体释放的重要来源. 在南京轿子山生活垃圾填埋场3个具有不同填埋龄(4~13 a)、覆土深度(30~100 cm)和有无填埋气收集系统的平台,采用静态箱气相色谱法对填埋场CH₄和N₂O的释放规律进行了研究. 结果表明:填埋龄与覆土深度对填埋场CH₄和N₂O的释放影响显著,与其他2个平台相比,填埋龄(10~15 a)长、覆土深度(80~100 cm)大且无填埋气收集系统的平台1的CH₄和N₂O四季及昼夜释放通量均相对较小,相差为2个数量级;虽然3个平台温室气体释放通量的昼夜和季节性变化规律并不一致,但在春季均出现最小值,CH₄和N₂O的最小释放通量分别约为30和186.49 μg/(m2·h). 夏季、秋冬季交替及冬春季交替时期,CH₄和N₂O的释放通量均出现峰值,晚上的释放量约占全天释放总量的70%左右. 垃圾填埋场是高度异质性体系,相关性分析表明,CH₄释放通量与覆土温度、覆土含水率无显著相关性,而N₂O释放通量却与这2个指标呈显著相关. CH₄释放通量季节和昼夜性变化较稳定,变异系数范围分别为13%~405%和43%~429%. N₂O释放通量的季节性和昼夜性变异水平较高,变异系数范围分别为15%~1 005%和17%~1 552%,因此有必要进行全时段监测.