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.     

人工合成衬层渗漏检测高压直流电法漏洞电流模型

建立了填埋场渗漏检测高压直流电法漏洞电流模型．将单衬层填埋场看作水平方向为无穷大的3层均匀介质，上层为垃圾层，中间层为人工合成衬层，下层为土壤层．漏洞电流对周围空间电势分布的影响被等效为位于电流流人端的负电流源和位于电流流出端的正电流源对周围空间电势分布的影响膜上漏洞检测通过偶极子法试验、膜下漏洞检测通过电极栅格法试验，结果表明用所建模型计算的理论值与实测值吻合较好．     

垃圾填埋场土工膜渗漏电学检测法的研究

在垃圾填埋场中,利用土工膜的电绝缘性来实现其施工验收和填埋垃圾期间的渗漏检测以防止污染地下水.笔者研究了漏洞大小、偶极子的位置、偶极子的电极间距、供电回路电极的位置以及填埋场内物质的电阻等对检测信号强弱的影响,并指出在多洞的情况下,偶极子的电极间距必须小于两漏洞间的距离才可确定定位漏洞.      

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.     

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。     

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.      

高压直流电法2种双人工合成衬层模拟填埋场渗漏检测的比较

利用高压直流电法对双人工合成衬层间加粘土层和土工导水网2种模拟填埋场渗漏定位进行试验研究.结果表明:对上层膜检测时,第2种模拟填埋场的总回路电阻比第1种的约大15%;对下层膜检测时,第2种模拟填埋场的总回路电阻比第1种的约大20%.利用高压直流电法,2种模拟填埋场都可以较好地进行漏洞定位,在电极间距为1m时,漏洞定位误差不超过10cm.     

双衬层填埋场电法渗漏检测影响因素分析

双衬层填埋场采用电法进行渗漏检测时,漏洞电流大小、检测电极与防渗层之间的距离、介质的电阻率以及供电电极的位置皆可影响检测效果。分别对以上几个因素进行了仿真分析,结果显示:漏洞电流越大、检测电极距防渗层越近、供电电极与漏洞的水平距离越远,检测效果越好;而渗滤液污染导致的局部土壤电阻率变低,则使检测效果变差。     

填埋场渗漏检测偶极子法的影响因素分析

偶极子法属于高压直流电法的一种,具有操作简便、费用低廉,可操作性强,并能对防渗层进行百分之百的无损检测,已成为防渗层施工验收采用的主要方式.分析了影响偶极子法灵敏度的主要因素.在回路电压一定的情况下,膜上介质电阻率、膜上介质厚度、偶极子与HDPE膜的距离、偶极子间距等因素皆可对偶极子法的灵敏度产生影响.结果表明:①膜上介质电阻率越大,偶极子检测灵敏度越高.②膜上介质厚度越大,偶极子检测灵敏度越低.③偶极子与HDPE膜的距离越小,偶极子检测灵敏度越高.④偶极子间距越大,检测灵敏度越高.但偶极子间距过大,会有漏检情况发生.⑤对于多漏洞情况,当漏洞之间的距离大于偶极子的间距时,偶极子法可准确分辨出多个漏洞.      

土工膜渗漏定位方法研究

对偶极子法电极形状和外形尺寸以及其他影响定位的因素进行了深入研究.结果表明:偶极子的检测电压与偶极子的外形尺寸关系不大.偶极子检测电压最大值出现在偶极子中心与漏洞的距离等于偶极子间距的1/2处,并且偶极子的间距越大,检测电压越高.偶极子下沿距离HDPE膜越近,检测电压变化越明显.在多漏洞的情况下,当偶极子的间距小于漏洞间距时,2个漏洞都能被检测出来;当2个漏洞间距小于偶极子间距时,将可能漏检1个漏洞.膜上供电电极的位置对漏洞定位有一定的影响,在测量时应尽可能将供电电极远离测量区.      

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.      

填埋场环境下HDPE膜老化特性及其对周边地下水污染风险的影响

为研究危险废物填埋场环境下防渗系统HDPE膜（高密度聚乙烯膜）材料老化规律及其对渗滤液产生、渗漏和区域地下水环境的影响,通过HDPE膜缺陷现场检测及室内老化性能测试,获取了HDPE膜初始缺陷特征参数（漏洞密度）和缺陷演化特征参数（老化起始时间和半衰期）,并以上述参数作为输入,综合运用HELP模型（填埋场水文过程评估模型）与Landsim模型（填埋场地下水污染风险模拟模型）对HDPE膜老化条件下的渗滤液产生、渗漏和地下水污染过程进行模拟预测.结果表明:①现场条件下HDPE膜在第2年开始老化,第8年达到半衰期.②HDPE膜老化导致漏洞数量和渗透系数增加,进而导致渗滤液渗漏量增加,地下水污染风险逐渐增加.短期（0~5 a）内,地下水超标概率为0,污染风险较小;中期（5~10 a）内,距离填埋场200 m内污染超标概率污染≥ 80%,污染风险较大,但400 m外的污染概率为0,污染风险较小;就长期（>10 a）而言,距离填埋场1 000 m处,污染超标概率达100%,地下水污染风险极大.填埋场现场条件下,防渗材料劣化及老化过程较实验室条件更为迅速,导致渗滤液长期渗漏、地下水污染风险加剧,因此建议加强填埋场设计和运行中HDPE膜抗老化研究,保障危险废物填埋场长期安全运行.      

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.      

填埋场HDPE膜漏洞靶向电动修补技术影响因素

为突破当前HDPE膜漏洞修补技术操作复杂、成本高,且具有安全隐患的难题,探究靶向电动修补技术的工艺参数对修补效果的影响规律,开展了电极类型、电压大小、运行时间、膨润土浓度与分散剂/膨润土投加比例等单因素实验,并探索达到修补效果的最低工艺条件.结果表明,漏洞直径为5mm时,选用石墨电极、电压大小为50V、运行时间为2d、膨润土浓度为10g/L、分散剂/膨润土比例为30%时,修复后HDPE膜漏洞处的渗透系数达到9.41×10^-6cm/s,具有较好的修补效果;此外,通过建立修补溶液体系的Zeta电位与电动修补后漏洞处渗透系数的数学表征模型,为实际场景下的应用提供依据,当渗透系数达到1×10^-6cm/s所对应修补溶液的Zeta电位至少应为-42.11mV.     

基于行波ELM的填埋场渗漏定位方法

提出了基于行波ELM的生活垃圾填埋场渗漏检测方法。将新型同轴电缆以平行等间距的方式铺设在HDPE膜下土壤层中,由于垃圾渗滤液的腐蚀作用,导致同轴电缆的绝缘保护层和介质层的物理性质发生改变,从而造成实心导体层和金属屏蔽层在渗漏处短路,并产生暂态行波。从暂态电流行波中提取行波固有频率主成分进行初步渗漏定位,并利用ELM的回归特性减小渗漏区电缆中因分布电感、分布电容变化产生的检测误差。实验结果显示:同轴电缆信号能量传输集中,行波频率法定位精度不受渗漏距离的影响,经ELM优化后的渗漏定位最大误差为0.535％。     

危险废物暂存库渗漏风险规避措施与实践

为了减少危险废物暂存库的环境风险,在项目实施中增设渗漏检测系统,通过对暂存库防渗膜进行长期的实时检测,规避了因暂存库渗漏造成的环境风险,使单层混凝土结构的暂存库实现了双层混凝土结构的遮断型填埋场才具有的渗漏检测和修补功能.渗漏检测的信息通过GSM网络进入Intemet进行数据交换,将检测信息传递到环境管理部门,提高了监督管理的水平.渗漏检测以2个检测电极间充满渗出液时电阻发生突变的特点作为HDPE膜渗漏的判据,结合渗出液的化学成分来判断渗漏的种类,利用TC35I无线模块通过GSM网进入Internet进行数据交换,实现了危险废物暂存库渗漏的网络化监测.利用HDPE膜的绝缘性提出了用偶极子检测HDPE膜漏洞的定位方法,为修补漏洞创造条件.并指出检测电压随漏洞大小、偶极子间距、贮存库液体的电阻率、供电电压的增加而增高,随偶极子距HDPE膜的距离、偶极子移动方向到漏洞的距离、暂存库液体的深度的增加而减小.     

基于改进电法装置和深度神经网络的填埋场渗滤液水位探测

渗滤液水位检测和管控是填埋场环境风险管控的关键之一,高密度电法装置具有无损、快速和分辨率高等优点,但填埋场铺设的HDPE防渗膜的高阻特性掩盖了渗滤液的低阻特性,反演结果存在探测精度差、探测范围有限等问题,无法有效识别渗滤液水位. 为此,本文设计了改进的川字型采集装置并配套提出了基于深度神经网络的非线性反演算法——EConvNet-C,通过构建高仿真模拟模型获得了代表性场景下的学习样本,并进行学习训练得到了渗滤液水位与观测数据的非线性映射关系. 对上述改进的电法装置和配套的反演算法的有效性进行了验证,并开展了实际填埋场地的案例研究. 结果表明:①基于川字型装置的EConvNet-C反演的电阻率存在明显的分层特征,在场景A中EConvNet-C反演算法的均方误差(MSE)均在0.00230以下,渗滤液水位探测精度均在90.0%以上. ②以“浅层滞水”形式非正常积存情况下,EConvNet-C探测精度略有下降,但MSE仍在0.00420以下,水位探测精度仍在80.0%以上. ③基于传统探测装置的深度神经网络耦合方法得到的渗滤液水位探测精度略低于基于川字型装置的EConvNet-C,而基于传统探测装置的线性反演耦合方法在HDPE膜高阻特性的影响下无法有效识别渗滤液水位. 因此,基于川字型装置的EConvNet-C在填埋场渗滤液水位探测领域具有较大潜力,可为后期开展垃圾填埋场的性能和风险评估提供指导.