《多場耦合作用下垃圾填埋場內液氣運移規律研究》是依託同濟大學，由馮世進擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多場耦合作用下垃圾填埋場內液氣運移規律研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馮世進
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
填埋氣體的泄露與爆炸、滲濾液的滲漏與擴散以及垃圾堆體的變形與失穩是目前垃圾填埋場存在的主要災害問題，這與填埋場內液、氣運移及其受阻密切相關。本課題通過研發大型垃圾土滲透儀和導氣裝置，研究垃圾土組分、齡期和飽和度等因素對垃圾土液氣滲透特性的影響規律；通過大型室內模型試驗，研究垃圾體固、液、氣、化、熱相互作用機制；考慮生物降解對垃圾工程特性衰變的影響以及液氣滲透特性的各向異性，建立填埋體固-液-氣-化-熱多場耦合作用模型；然後，分析多場耦合作用下填埋場內液氣運移規律，提出填埋場最優降解環境的液氣運移調控措施及導排系統設計方法。本課題的研究對填埋場的安全性和環境效應的分析，以及現代衛生填埋場的科學設計都有重要的意義；本課題將促進人們對高度非均質、可降解材料中液氣運移特性的深入認識，推動垃圾土中液氣耦合運移理論的發展和完善。
結題摘要
填埋氣體的泄露與爆炸、滲濾液的滲漏與擴散以及垃圾堆體的變形與穩定是目前垃圾填埋場存在的主要災害問題，這和填埋場內液氣運移及其受阻密切相關。本課題自主研發了大型滲濾液滲透儀和雙向氣體滲透儀，開展了垃圾體液氣滲透試驗，研究了垃圾組分、齡期、飽和度和顆粒尺寸等因素對垃圾土滲透特性的影響規律，結合大量現有試驗數據，提出了考慮組分、孔隙率等影響的垃圾土持水曲線參數確定方法和非飽和水力耦合模型；開展了垃圾體大型直剪試驗，研究了垃圾組分、齡期等對垃圾抗剪強度參數的影響規律，提出了考慮生化降解作用的垃圾體應力-應變本構關係模型，並開展了高密度電法含水率現場試驗，測定了垃圾填埋場真實液氣三維時空分布，發現由於低滲、匯流等原因形成的局部高含水率區；基於有限體積法，建立了填埋體固-液-氣-化-熱耦合作用模型，編制了OpenFOAM多場耦合計算程式，研究了垃圾填埋場中多場相互作用規律，並將液氣分布、應力分布、pH值和溶質濃度等計算結果與已有滲流和多場耦合模型試驗進行了驗證，吻合良好，證明了耦合模型的合理性；採用上述OpenFOAM填埋場多場耦合計算平台，分析了滲濾液回灌對垃圾填埋場液氣運移規律的影響，提出了厭氧反應填埋場回灌加速穩定化調控方法；考慮垃圾體沿深度的非均勻性，通過大量工況歸一分析，提出了填埋場氣體收集系統和覆蓋系統設計方法；研究了垃圾物理力學特性、曝氣井構造、曝氣壓強和生化反應相變參數對好氧垃圾填埋場內液氣運移和穩定化進程的影響，提出了垃圾填埋場曝氣聯合回灌的主動調控措施。本課題的研究對已建垃圾填埋場的生態安全和穩定性的合理分析與評價，以及填埋場液、氣導排系統的科學設計都有重大的意義，將促進對垃圾體複雜特性及多場相互作用關係的深入理解，推動垃圾土中多場耦合作用理論的發展和完善，為填埋場治理和安全設計提供重要決策支持。
