卫生填埋场防渗层工作性能的数值模型研究

粘土衬垫的防渗性能和吸附阻滞性能对卫生填埋场防渗系统工作性能有着重要影响。通过建立一维对流-弥散模型,分析了渗透系数、扩散系数、入渗强度、吸附能力对渗漏量及衬垫击穿时间的影响。考虑实际工程的复杂性,建立能反映土体分层、土体非均质性、地下水运动及宏观弥散等复杂因素影响的污染物运移二维分析模型,并对各参数的敏感性进行分析。计算结果表明,保持填埋场在低渗滤液水位下运行,对提高衬垫的防渗效果及耐久性有重要意义;受材料本身性质、施工质量等因素的影响,粘土衬垫的渗透系数变异性往往较大,渗透系数提高一个数量级时,衬垫击穿时间显著缩短;渗透系数恒定时,衬垫击穿时间与材料阻滞因子成线性变化关系;地下水分布及运动情况对污染物运移及分布有重要影响,地下水位越低,竖向入渗越明显,入渗区下部土体的吸附性能发挥越充分,到达地下水及下部土体的污染物浓度越低。     

基于PIV测试与Lagrange-Euler法的多孔侧排射流流场和浓度场分析

研究污染物进入水体后的迁移扩散规律,是水环境污染治理和缓解水生态恶化的重要理论基础。为了能直接给出污染物迁移扩散的质点运动轨迹过程和微观扩散机制,结合PIV(粒子图像测速仪)技术对多孔侧排射流的流场和浓度场分别进行了测量;同时采用Lagrange-Euler法对侧排双孔射流进行了理论验证,对流用Lagrange法求其轨迹,扩散用Euler法求其分布。对比试验与理论结果表明,不同流量下,侧孔排污口近区流场的变化符合质点运动轨迹,流速逐步在衰减;浓度场的分布符合高斯正态分布规律,射流口处浓度C=C_0=1mg/L时,浓度饱和,随着污染物的扩散,其它点的浓度逐渐衰减。     

考虑渗滤液作用的填埋场边坡组合破坏稳定分析

现代卫生填埋场广泛采用复合衬垫结构,破坏面沿底坡衬垫界面和垃圾体内部的组合破坏形式是填埋场可能的失稳形态之一,相应的计算分析有待进一步完善。将潜在滑坡体划分为主动体和被动体两部分。其中,被动体沿底坡衬垫界面发生平移滑动破坏,主动体沿垃圾体内部破坏面发生转动破坏。首先,采用极限平衡理论,推导了被动体发生平移滑动时的临界启动荷载的表达式;基于极限分析上限定理,对主动体的转动破坏机制进行了分析,得到了主动体剩余下滑力的计算表达式。然后,由主、被动滑体之间的作用力相等,且考虑渗滤液水位作用的影响,提出了填埋场发生组合破坏的稳定安全系数的计算分析方法。结果表明,相比黏聚力,底坡衬垫界面的内摩擦角对填埋场稳定性的影响更为明显,因而衬垫系统的修建宜选择内摩擦角较高材料;背坡渗滤液水位越高,填埋场发生大规模失稳的可能性越大;前坡渗滤液溢出点越高,靠近填埋场前坡的浅层垃圾体越容易发生局部破坏。实际工程中,渗滤液水位的升高会严重降低填埋场的稳定性,应引起足够重视,确保填埋场的安全运营。     

煤矸石淋溶液在地下水系统中的多组分运移规律——试验研究

针对矿区煤矸石山受降水淋溶释放出大量的无机盐类污染物质进入环境，造成周边地区广泛的土壤盐碱化和地下水矿化度的严重超标问题，通过室内土柱动态模拟试验，研究了煤矸石淋溶液主要污染组分总硬度、硫酸根和钠离子三者在地下水系统中的多组分运移机理和污染规律。结果表明：总硬度的运移速度很快，硫酸根次之，而钠离子的运移速度最慢；对流、水动力弥散和吸附作用是造成这三者运移的主要原因，对污染组分的运移起主要作用；土壤介质对这三者都发生了吸附作用，且吸附强弱不同，对钠离子的吸附最强，硫酸根次之，而对总硬度的吸附较弱，且土壤介质对三者的吸附都符合线性等温平衡吸附规律。还测定了土壤的渗透系数、水动力弥散系数以及这三者在饱和砂性土壤中的吸附分配系数和迟滞因子，为矿区地下水无机盐类污染预测和数值模拟提供了可靠的实测参数。     

污染质在多孔粘土屏障内扩散的实验研究

污染质的运移主要由三种方式组成:弥散、吸咐和衰减转化.弥散主要包括分子扩散和渗透分散.当研究没有渗流或低水流的垃圾场内污染质穿透屏障墙的行为时,可以不考虑分子渗透分散,但必须考虑分子扩散作用.设计了一个有浓度差、无水头差的实验装置,并用量纲分析方法建立了相应的力学数学模型,来分析屏障墙对污染质离子的控制作用,测定了多种离子在粘土介质中运移的扩散系数,验证了Fick第二定律的基本假定,同时还发现了阴离子在土壤中扩散速度普遍比阳离子大的现象,并对此进行了解释,讨论了温度、流程、屏障材料的性质对离子扩散系数的影响.     

土-膨润土系竖向隔离工程屏障阻滞重金属污染物-运移特性试验研究

通过室内试验及理论分析对砂土-膨润土系竖向隔离工程屏障(简称S-B隔离屏障)阻滞重金属运移特性进行了研究:通过一维化学渗透土柱试验研究了S-B隔离工程屏障材料对典型重金属Pb的阻滞规律。S-B工程屏障材料对Pb具有一定的化学渗透膜效应,其化学渗透效率系数ω随溶质浓度增大而减小,且在半对数坐标下呈现良好的线性关系;Pb浓度在5~60 mmol/L时,其化学渗透效率系数ω的范围为0.008~0.030。同时,Pb在材料中的有效扩散系数D^*随溶质浓度增大而增大,并逐渐趋于稳定。     

多点渗漏垃圾填埋场三维电学检测能力及影响因素分析

通过理论分析与原位实验,研究三维电学监测系统对垃圾填埋场多渗漏点位置的检测能力,分析影响检测效果的主要因素,以为设计经济、合理、有效的实时监测系统提供依据。结果表明:膜下电位监测法具有清晰的理论基础;供电电流强弱只影响测量电位值大小,不改变其异常形态,供电强度应以保证测量电位具有较高信噪比为原则;电极系极距大小会影响对相邻漏洞的检测能力,当极距小于相邻漏洞间距时,系统可对漏点位置进行有效反映;供电电极A在填埋场顶层中部布设、B极在膜下多点相连布设的布极方式,有利于漏点检测;漏洞越大,相应位置的测量电位值越高;划痕状漏洞不易被测出。利用膜下电极系测量的电阻率剖面对漏点具有较好的反映能力,并可实现渗滤液在地下扩散过程的监测。     

室内火灾熄灭临界关系的理论分析

应用熄火热理论,对发生火灾时室内气体的得热和散热进行了详细分析,分别得到了在墙壁热惯性较高和热惯性较低两种情况下的临界熄火关系式.研究表明,墙壁热惯性较大时,室内气体通过墙壁和开口进行对流散热,室内气体得热量越大,或散热量越小,火灾愈难以熄灭;在墙壁热惯性较小时,室内气体只能通过开13与外界气体对流散热,因而室内火灾也更加难以控制.     

重金属污染物在非均质储层中运移的环境预测模型

根据多孔介质溶质运移理论,建立了煤矸石中淋溶重金属在非均质多孔介质中运移的数学模型,并以淋溶元素Hg为例,采用所建立的数学模型模拟其在非均质多孔介质中的运移过程,预测了污染物的浓度分布范围和发展趋势。模拟结果表明:随着时间的延长,重金属Hg在地下环境中污染的范围逐渐扩大,而在低渗区浓度等值线发生曲折,浓度增长变缓慢。所建立的数值模型可为固体废物场址的选择以及污染的控制提供决策依据。     

基于SVM⁃RF的泥石流窗口坝闭塞度判别研究∗

为了研究野外泥石流防治工程中窗口坝的开口闭塞类别,基于量纲分析理论,以室内水槽试验模拟实际工程,分析模型试验与实际工程的相关物理量及对应的相似准数;引入支持向量机和随机森林分类模型,在开源机器学习工具Scikit-Learn中,采用python编程实现算法;以室内水槽试验数据作为支持向量机和随机森林的训练样本,进行机器学习得到分类模型,提出一种用于判别泥石流窗口坝闭塞类型的新方法;将测试结果与经验公式中闭塞度判别值F的分类结果进行正确率对比,结果表明,F值的分类准确率为88%,而支持向量机为92%,随机森林为94%,随机森林分类效果最好,机器学习理论为泥石流窗口坝在实践中的设计提供了新思路。     

Practical Implementation of New Particle Tracking Method to the Real Field of Groundwater Flow and Transport

In articles published in 2009 and 2010, Suk and Yeh reported the development of an accurate and efficient particle tracking algorithm for simulating a path line under complicated unsteady flow conditions, using a range of elements within finite elements in multidimensions. Here two examples, an aquifer storage and recovery (ASR) example and a landfill leachate migration example, are examined to enhance the practical implementation of the proposed particle tracking method, known as Suk's method, to a real field of groundwater flow and transport. Results obtained by Suk's method are compared with those obtained by Pollock's method. Suk's method produces superior tracking accuracy, which suggests that Suk's method can describe more accurately various advection-dominated transport problems in a real field than existing popular particle tracking methods, such as Pollock's method. To illustrate the wide and practical applicability of Suk's method to random-walk particle tracking (RWPT), the original RWPT has been modified to incorporate Suk's method. Performance of the modified RWPT using Suk's method is compared with the original RWPT scheme by examining the concentration distributions obtained by the modified RWPT and the original RWPT under complicated transient flow systems.     

爆炸波在饱和土介质中传播时压力变化规律的试验研究

介绍了在Φ900平面波加载器中进行的饱和土爆炸波传播试验,通过试验比较系统地研究了爆炸波在饱和土自由场中的传播规律及其在刚性边界上的反射问题。试验表明饱和土中的气体含量是控制波传播规律的主要因素,在深度方向上自由场应力峰值可能随深度增加,而在刚性边界上荷载反射系数可能>2。对饱和土与非饱和土中波传播规律的区别,在确定饱和土中结构的设计荷载时必须给予极大的关注。     

渤海地震震中附近地区浅层地质构造特征

本文利用浅层地震勘探剖面分析了1969年渤海7.4级地震震中附近地区浅部地质构造特征。震中及余震区范围内,海底地形平缓,相对上隆。全新统(海相)厚度7—10米,较周围地区要小,上更新统最上部(陆相)厚度42—45米,较周围地区稍大,二者等厚线形态、走向都是 NE 向,与7.4级地震的余震区长轴方向(N45°E)一致。断裂较发育且数量多(6条),并多集中在震中西南4—6公里处,皆是高角度(80°)的正断层。较老的断裂在22000年前生成与活动,继承性多期活动的(NW 向,一条)、新生的(NE 向,一条)断裂在22000年之后,甚至在全新世时期还在活动、生成。断裂每次活动的垂直滑动量约3米。7.4级地震的发生主要与 NE 方向的构造有关。     

Landfill gas - a potential environmental hazard

Methane derived from the decomposition of organic material contained within a landfill may escape beyond the site boundary where it can pose an explosion or fire hazard. Methods are described to prevent die occurrence of such lateral gas migration. Problems due to the accumulation of gas in buildings, erected on landfill sites, have occurred and techniques are now available to overcome these at some sites. However, it is recognized that at other sites, redevelopment should not be allowed to take place on die grounds of safety.     

基于非恒定流的污染物迁移扩散随机模拟

针对目前大部分河流都受到不同程度污染的现状,研究了基于非恒定流的污染物迁移扩散随机模拟方法。通过一维非恒定流数值计算和流场模拟,得到了水库开闸放水后下游各个断面的水位、流量、流速等数据,并以此为基础,利用蒙特卡洛法对水库开闸放水前后下游典型断面的COD和NH3-N等进行污染物迁移扩散随机模拟,并将模型应用于文峪河下游。结果表明,文峪河水库开闸放水后,COD和NH3-N的污染带长度和宽度均有不同程度的减小,污染带向排污一侧岸边集中。研究成果可为解决河流污染现状与水库调度提供参考。     

2008年江苏持续性降雪中的水汽和动力抬升机制分析

2008年1月下旬江苏省出现了历史罕见的持续性暴雪过程,研究发现,降雪量的大小与低空急流的日变化相对应,暴雪过程中700 hPa西南急流对水汽的输送起着重要的作用,作为大尺度天气系统,700 hPa急流的加速发生在降雪量增大之前,其值阈大小与6 h降雪量之间没有对应关系,急流减弱在暴雪结束以后;降雪的发生和发展与南北风的增大和冷暖平流有关,低层偏北风作为冷垫对暖湿气流的抬升和水汽的凝结起到了一定的作用;江苏降雪过程中水汽主要来源于700～500 hPa,低层东风气流对黄海南部的水汽输送非常有限;强降雪的发生与700 hPa水汽通量散度相对应,水汽通量散度辐合增大,降雪量增大;在降雪过程中垂直运动对降雪量的大小有很好的指示意义。