高饱和黏土垫层污染物运移数值模拟与分析

针对城市固废堆场底部黏土垫层的高饱和状态,将液相与气相视作混合流体,建立了污染物运移的水力-力学-化学全耦合模型。采用有限元软件COMSOL 5. 0对控制方程进行数值求解,分析饱和度、力学荷载和化学渗透系数对高饱和土体污染物运移规律的影响,并对其作用机理进行探讨。结果表明,高饱和土体中气泡的存在会增加分子扩散时的弯曲因子,减少渗流量,从而延迟溶质击穿黏土垫层时间。随荷载增加,土壤趋于密实,孔隙通道减小,导致流体流速降低,从而减慢污染物运移速度。随化学渗透系数增大,负孔隙压力也相应增大,导致化学渗透效应增强,显著降低溶质的运移速率,从而延长溶质击穿时间。在进行填埋场防渗隔污屏障设计时,应充分考虑黏土垫层中气泡、力学荷载及化学渗透系数的变化。