垂直HDPE膜安装过程的电学破损检测方法

针对柔性垂直防渗帷幕的结构特点和场地条件,参考水平防渗系统破损检测的偶极子方法,提出了适用于柔性垂直防渗帷幕HDPE铺设过程破损检测的改进的方法和装置——缆式电法。结果表明,当HDPE垂直膜两侧施加高压直流电时,漏洞附近介质电势有明显异常,可以通过检测电势定位漏点位置。基于现场实验数据对模拟漏洞检测结果进行验证,最后基于验证后的数据讨论了缆式电法在柔性垂直防渗帷幕渗漏检测方面的可行性和影响因素,得出以下主要结论:缆式电法通过检测HDPE膜表面电势的异常点(极小值点)对漏洞位置进行定位,它能够对漏洞进行准确定位,定位精度在0.1 m以内,有效检测距离大于1 m;供电电极和检测传感器到膜的距离越近,漏洞信号越明显,越容易判断漏洞及其所在位置;检测传感器间距越小,漏洞信号越明显,越容易判断漏洞及其所在位置,检测漏点处偏离实际漏点位置的距离越小。     

Pxrf土壤重金属检测的影响因素、模式与校正方法

针对便携式X射线荧光光谱（Pxrf）法测定土壤重金属检测精度不足的问题,提出一种以Pxrf测定值及场地参数的特性关系为基础的通用建模方法和流程,用以构建适用于各场地特性的Pxrf校正模型,以提高Pxrf的测量准确度.以北京某典型矿区污染场地为例开展研究,选取土壤中Pb、Sr、Cu、Fe、Mn、Zn 6种重金属,通过潜在相关因子（土壤有机质含量、含水率、实际污染物含量）及其不同数学变换形式（指数、对数、幂函数的数学变换）与Pxrf测定值的相关分析,识别显著影响Pxrf测定值的影响变量、影响程度及影响形式;基于影响因子识别结果,建立其与Pxrf的数学模型表达式,实现Pxrf测定值校正,准确值提高的目的.结果表明：Pb、Cu、Zn 3种重金属的Pxrf测量值与实际浓度呈现显著相关,相关系数值为0.75~0.82;重金属Sr、Fe、Mn相关系数值为0.25~0.52,其相关性稍差.含水率对Pxrf检测影响程度从小到大排列依次为Sr、Mn、Cu、Pb、Zn,相关系数值范围为0.1~0.7.所有重金属的Pxrf测量值受土壤有机质含量影响弱,相关系数均低于0.5.经模式变换后,重金属Zn、Pb、Cu的Pxrf测量值与实际浓度相关性呈增大趋势（增大了4%~13%）;其他重金属无显著变化.模型校验结果显示,Pb、Zn、Cu、Mn四种重金属的模型可用来提高该场地Pxrf法检测精度.相较于原始Pxrf测量值,可用模型中经校正后的Pxrf值的相对误差从32.4%~56.6%降至4%~29.9%.     

基于FFT的垃圾填埋场低频交流检测法的研究

为了解决填埋场高压直流检测法稳定性较差、精确度较低的问题,文章提出了基于FFT(fast Fourier transformation,离散傅氏变换的快速算法)的低频交流电信号填埋场渗漏检测方案,可以提高垃圾填埋场实时检测系统的检测精度,大大减少由电压不稳定性带来的误判和漏判。对其检测原理进行了分析,通过在中国环境科学院内模拟实验与贵州榕江填埋场现场试验,对传统的高压直流检测方案与低频交流检测方案进行了对比。结果表明:当信号频率为1~10 Hz之间时,基于FFT的低频交流信号填埋场渗漏检测方案可行,抗干扰能力更强,检测电压稳定性更强,准确度更高,并且可以提高检测精度。     

填埋场渗漏条件下的漏洞电阻特征与影响因素

复杂填埋环境下,HDPE膜(高密度聚乙烯膜)漏洞处电阻率特征及其影响因素、影响机制不明,制约了电法精准量化渗漏量在填埋领域的应用.基于防渗层渗漏电法检测原理,采用模拟渗漏装置和填埋场等效电路模型探析激励电压(20～200 V)、漏洞半径(1.0～12.5 mm)和渗滤液电阻率(0.68～2.60Ω·m)等关键因素对测量总电阻和漏洞电阻的影响规律和机制.结果表明：漏洞半径对于测量总电阻的影响呈幂函数趋势,在漏洞半径小于4 mm、激励电压在20～40 V区间时,测量总电阻稳定性较差,而漏洞半径大于4 mm、激励电压大于40 V时,测量总电阻稳定性较好;漏洞电阻随渗滤液电阻率变化明显且与渗滤液电阻率呈线性关系,表明渗滤液电阻率是影响漏洞电阻的主要因素之一.研究显示,测量总电阻、渗滤液电阻率与漏洞半径之间存在显著相关关系,受实际场地条件差异的影响,不同填埋场地关系模型存在差异,可通过现场试验构建以测量总电阻和渗滤液电阻率为变量的漏洞半径表征关系模型,扩大基于电法的渗漏量化精准评估方法的适用范围.     

填埋场渗漏条件下的漏洞电阻特征与影响因素

复杂填埋环境下,HDPE膜(高密度聚乙烯膜)漏洞处电阻率特征及其影响因素、影响机制不明,制约了电法精准量化渗漏量在填埋领域的应用.基于防渗层渗漏电法检测原理,采用模拟渗漏装置和填埋场等效电路模型探析激励电压(20～200 V)、漏洞半径(1.0～12.5 mm)和渗滤液电阻率(0.68～2.60Ω·m)等关键因素对测量总电阻和漏洞电阻的影响规律和机制.结果表明：漏洞半径对于测量总电阻的影响呈幂函数趋势,在漏洞半径小于4 mm、激励电压在20～40 V区间时,测量总电阻稳定性较差,而漏洞半径大于4 mm、激励电压大于40 V时,测量总电阻稳定性较好;漏洞电阻随渗滤液电阻率变化明显且与渗滤液电阻率呈线性关系,表明渗滤液电阻率是影响漏洞电阻的主要因素之一.研究显示,测量总电阻、渗滤液电阻率与漏洞半径之间存在显著相关关系,受实际场地条件差异的影响,不同填埋场地关系模型存在差异,可通过现场试验构建以测量总电阻和渗滤液电阻率为变量的漏洞半径表征关系模型,扩大基于电法的渗漏量化精准评估方法的适用范围.     

基于病毒防护的填埋场隔离距离研究

为研究渗滤液中致病性病毒对填埋场隔离距离的影响,提出一种基于系统健康风险目标的建模方法,用于确定地下水梯度、水力传导系数和包气带厚度对隔离距离的影响,基于线性剂量-效应模型和可接受的感染风险[<10^-4/（人·a）]推导确定了饮用水肠道病毒浓度限值,通过耦合渗漏源强模型-以及水流和病毒在包气带中的纵向迁移转化和含水层中的水平迁移转化模型,构建了污染物泄露-迁移-降解的解析模型,并基于Monte-Carlo模拟表征解析模型中参数的不确定性.选择某典型生活垃圾填埋场开展案例研究,结果表明,在砂含水层中为44~564m,在砾石含水层中为91m~2.39km,在粗砾石含水层中为1.74~27.29km;地下水梯度从0.001变化到0.05,导致最高梯度处的隔离距离比最低梯度大10~20倍;当包气带厚度从1m增加到10m时,隔离距离可缩短到10m以内.隔离距离的确定需根据具体的安全防护要求和水文地质条件确定.     

危废填埋场导排层淤堵的时空分布特征

导排层淤堵导致的渗滤液水位过高是引发危险废物填埋场环境安全事故的主要原因之一,研究危险废物填埋场导排层淤堵规律,揭示其时空变化特征和主要影响因素具有重要的意义.本研究采用重庆某危险废物填埋场渗滤液原样作为导排流体,以卵石为导排颗粒,选择垂向Column装置模拟实际危险废物填埋场的淤堵特征和规律.对无反滤层装置的淤堵实验研究表明:时间上,导排层淤堵呈现出明显的阶段特征,初期(0~2 个月)孔隙度较为稳定,中期(3~4月)孔隙度缓慢下降,后期(5~6月)孔隙度急剧下降;空间上,越靠近入水口(0~10cm),淤堵越严重;时间越长不同高度处淤堵差异越明显.对不同反滤层装置淤堵的比较研究表明:反滤层的存在有利于控制淤堵物的产生,且土工布反滤层的效果好于细颗粒反滤层;反滤层存在条件下,导排系统的整体导排能力下降(60cm水头压力下的导排流量仅为无反滤层条件下的1/2).因此在导排层上方安置反滤层时需谨慎考虑.     

基于环境风险的危险废物填埋场安全寿命周期评价

通过系统分析危险填埋场的设计功能,结合安全寿命周期的定义,对危险废物填埋场的安全寿命周期进行了定义.在此基础上,通过文献查阅和理论推导确定了描述危险废物填埋场主要单元性能衰减的老化模型,并结合课题组开发的渗漏环境风险分析模型,建立了危险废物填埋场的安全寿命评估模型,并选择中部某危险废物填埋场进行了案例研究.结果表明:随着防渗材料老化以及导排层淤堵,渗滤液渗漏量将逐渐增加,其安全贮存功能将逐渐丧失,并逐渐达到其安全寿命周期.仅就本案例而言,该填埋场的安全寿命周期为385a;对安全寿命周期相关参数的敏感性分析表明,浸出浓度与填埋场安全寿命周期呈负相关,包气带厚度和含水层厚度与安全寿命周期呈正相关,相关系数分别为-0.79、0.99和0.72,这说明包气带厚度对安全寿命周期影响更大,其次为浸出浓度,最后为含水层厚度;应加强填埋场相关单元老化模型研究,开展其他因素对填埋场安全寿命周期的影响,进一步完善危险废物填埋场安全寿命周期评价理论和方法.     

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.      

退役工业固废填埋场地再利用的全寿命环境风险特征

通过现场采样和过程模型模拟等方法研究了典型退役工业固废填埋场地（DISWL）原位开发条件下的健康风险及长期演化规律.结果表明,经过近20a的浸出和降解,86%的废物浸出浓度依然处于有害水平,70%的废物不宜直接作为建设用地土壤.直接作为建筑用地开发利用条件下,由于DISWL的性能退化会导致有害组分的浸出和渗漏增加,由此导致地下水水质超标概率经历从无（短期）到有（中期,个别物质如总氰化物T-CN和易释放氰化物F-CN）,再到后期的较大概率超标（T-CN和F-CN）的渐变过程;同时,场地利用过程的健康风险也逐步增加,来自于As的致癌风险和自于T-CN的非致癌风险,分别超过风险可接受水平的81~179倍和55.32~224.3倍.上述结果提示DISWL场地开发再利用的风险评估和管控策略应重点考虑长期风险.对于长期风险不可接受的场地,通过降低废物中毒性物质的浸出浓度可实现长期风险可接受,并提出了相应浸出浓度限值的计算框架和方法.