收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

固废堆场终场土质覆盖层中水分运移规律及调控方法研究

贾官伟  
【摘要】: 固废堆场终场覆盖系统担负着减少雨水下渗以减少渗滤液产量和防止堆场中有害气体无组织释放的重任,土质覆盖层(Alternative Earthen Final Cover)由天然非胀缩土料组成、具有良好的耐久性,其造价及后期维护费用远低于传统复合型覆盖层,是进行填埋场终场覆盖的理想结构型式。目前我国许多城市的固体废弃物填埋场已经达到或接近使用年限,面临封场覆盖问题;土质覆盖层中水分的运移规律和调控方法也尚未明确,因而开展对土质覆盖层的研究具有重要的现实意义和理论意义。 本文以国家自然科学基金面上项目“湿润气候区土质覆盖层-大气水分传递机理及控制方法”(50878194)为依托,通过数值模拟、模型试验、解析法等手段系统研究了固体废弃物填埋场土质覆盖层内的水分运移规律,探讨了覆盖层内水分的调控方法。本文所做的主要工作和相应的研究成果如下: (1)采用Gitirana(2005)的降雨入渗-产流边界处理方式,研究了湿润气候区降雨雨型对土质覆盖层地表入渗量的影响。研究结果表明,在日降雨量和初始条件相同时,对非均匀雨型,雨强峰值出现越早则其总入渗量越大;在部分工况下,前锋型(A1)的地表入渗量会大于均匀雨型;短历时强降雨的入渗量明显较全天降雨的雨型小;在研究湿润气候区长期气候条件下土质覆盖层服役性能时若不采用实时气象资料则均匀雨型和前锋型(A1)雨型是最保守的设计雨型。 (2)基于非饱和渗流控制方程,采用指数方程描述非饱和土体的土水特征曲线和渗透系数随含水量的变化,建立降雨入渗条件下无限长斜坡内水分运移模型并求得解析解,将解析结果与数值模拟结果进行对比验证了解析解的正确性,通过此解析解分析了土性参数、前后期雨强及坡度等因素对覆盖层内水分运移和存储规律的影响。最后,利用从解析解得到的基质吸力剖面分析了土质覆盖层在降雨条件下的稳定性变化。研究表明土质覆盖层饱和渗透系数越小,则湿润锋前进速度越慢,入渗水分易滞留在表层;减饱和系数越大,则表层含水量变化大,入渗影响深度浅;持水能力越强则相同时间内湿润锋影响深度越浅;对于毛细阻滞型覆盖层,细粒层中的含水量和基质吸力变化大,而粗细粒层界面以下的粗粒层中含水量变化很小。 (3)自制由模型槽、降雨模拟装置、侧向排水与深层渗漏收集及量测装置、基质吸力和动态图像采集系统组成的模型试验装置,研究了湿润气候区强降雨条件下毛细阻滞覆盖层与大气间的水分传递规律及强降雨条件下设置非饱和导排层(Unsaturated Drainage Layer, UDL)时毛细阻滞覆盖层的性状,通过数值手段对试验结果进行了模拟研究。研究结果表明,在湿润气候区的强降雨条件下覆盖层表面的地表径流占到降雨总量的69%-77%,砂土非饱和导排层可以很好地发挥侧向排水作用疏干覆盖层内的水分,表层粉土饱和渗透系数越小则侧向导排量与深层渗漏量之比越大。 (4)建立综合考虑填埋体和终场土质覆盖层的数值模型,研究了湿润气候区长期持续降雨天气下降雨雨强、降雨分配模式、UDL层厚度、粉土层厚度和渗透系数、覆盖层坡度等对覆盖层侧向导排(Lateral Diversion)能力的影响规律。研究结果表明,UDL层可大大提高普通毛细阻滞覆盖层侧向导排能力,减少滞水现象的出现;UDL层厚度只影响早期降雨时的侧向导排长度,但对持续大量降雨时的最终导排长度影响不大;覆盖层坡度越陡则越容易疏干边坡上部特别是UDL层中的水分。最后为在土质覆盖层设计中科学合理利用倾斜毛细阻滞覆盖层的侧向排水效应提出了优化建议。 (5)采用基于非等温多孔介质中水热耦合运移控制方程的数值软件,考虑外界气候条件、地表土体蒸发、植被蒸腾对根系生长区水分的提取作用,建立土质覆盖层-植被-大气相互作用数值模型,针对我国湿润、半湿润和半干旱地区典型城市长期实测气象条件,系统分析了不同结构型式土质覆盖层的响应,最后针对我国不同气候区终场土质覆盖层的设计提出了建议。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘奉银,谢定义,俞茂宏;一种新型非饱和土γ射线土工三轴仪[J];岩土工程学报;2003年05期
2 徐永福,兰守奇,孙德安,夏小和,杨洪杰,肖朝昀,王建华;一种能测量应力状态对非饱和土渗透系数影响的新型试验装置[J];岩石力学与工程学报;2005年01期
3 肖元清,胡波,王钊;基质吸力对非饱和土抗剪强度影响的试验研究[J];三峡大学学报(自然科学版);2005年04期
4 李兆平,张弥,赵慧丽;含水量的变化对非饱和土强度影响的试验研究[J];西部探矿工程;2001年04期
5 陈孙文;王炳晖;;饱和土与非饱和土固结理论及有效应力原理浅谈[J];中国水运(学术版);2007年10期
6 张齐申;;非饱和土的强度理论分析[J];科协论坛(下半月);2009年01期
7 刘坤;王鑫;;非饱和土三轴仪的实验操作及应用[J];西部探矿工程;2009年04期
8 李安洪;庞应刚;姚裕春;蒋关鲁;;胶济客专非饱和土路基沉降观测及分析[J];高速铁路技术;2010年01期
9 陈正汉,王永胜,谢定义;非饱和土的有效应力探讨[J];岩土工程学报;1994年03期
10 徐永福;非饱和土本构模型研究综述[J];水利水电科技进展;1996年05期
11 龚壁卫,刘艳华,詹良通;非饱和土力学理论的研究意义及其工程应用[J];人民长江;1999年07期
12 张振营;关于“膨胀力在非饱和土强度理论中的应用”一文的探讨[J];岩土工程学报;1999年02期
13 刘海宁,姜彤,刘汉东;非饱和土渗透函数方程的间接确定[J];岩土力学;2004年11期
14 杨德芳;徐军杰;梁兵;;冶勒水电站覆盖层内大断面隧洞施工技术浅论[J];四川水力发电;2006年S2期
15 张鹏程;汤连生;;关于“非饱和土的基质吸力和张力吸力”的讨论[J];岩土工程学报;2007年07期
16 郑俊;张玉灯;;考虑降雨入渗的非饱和边坡稳定分析[J];灾害与防治工程;2008年01期
17 王宇;吴刚;;一种基于物理化学基础分析的土水特征曲线模型[J];岩土工程学报;2008年09期
18 魏海港;季李通;;浅层地带中上覆应力对土的SWCC影响研究[J];山西建筑;2009年08期
19 郭爱斌;万智;;考虑降雨入渗的非饱和边坡稳定分析[J];公路工程;2010年03期
20 刘艳;赵成刚;蔡国庆;黄璐;;考虑气相硬化影响的非饱和土本构模型[J];科学通报;2010年26期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何陵辉;;具有弹性盖层的应变合金外延薄膜组分演化[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
2 齐三红;杨顺群;郭晓峰;;宝泉电站上水库主坝坝基深厚覆盖层问题研究[A];第二届全国岩土与工程学术大会论文集(上册)[C];2006年
3 张淑雅;万其超;王咏云;;无钯活化之无电镀钴合金作为铜内连线覆盖层之应用(英文)[A];2007年上海市电子电镀学术年会论文集[C];2007年
4 杨俊志;冯杨文;陈修星;侯锦;;黄金坪水电站坝基深厚覆盖层帷幕灌浆试验研究[A];地基基础工程与锚固注浆技术:2009年地基基础工程与锚固注浆技术研讨会论文集[C];2009年
5 翟万全;蔡荣生;赵辉;;溪洛渡水电站出线井混凝土壁后灌浆试验[A];地基基础工程与锚固注浆技术:2009年地基基础工程与锚固注浆技术研讨会论文集[C];2009年
6 刘海宁;王俊梅;王思敬;刘汉东;胡波;;黄河下游堤防非饱和土边坡渗流分析[A];中国科学院地质与地球物理研究所2006年论文摘要集[C];2007年
7 严耿升;张虎元;刘平;刘吉胜;李敏;;壁画地仗非饱和渗透性研究[A];岩石力学与工程的创新和实践:第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
8 陈正汉;;非饱和土的理论与实践[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
9 叶为民;王琼;陈宝;黄雨;;上海软土的非饱和特征研究进展[A];第八届全国工程地质大会论文集[C];2008年
10 刘海宁;刘汉东;王思敬;;黄河下游堤防非饱和土边坡稳定性分析[A];第一届全国水工岩石力学学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 贾官伟;固废堆场终场土质覆盖层中水分运移规律及调控方法研究[D];浙江大学;2010年
2 刘艳;非饱和土的广义有效应力原理及其本构模型研究[D];北京交通大学;2010年
3 吴丽君;高速铁路非饱和土固结压缩特性及地基加固技术研究[D];西南交通大学;2011年
4 徐明江;非饱和土地基与基础的动力响应研究[D];华南理工大学;2010年
5 李幻;考虑任意干湿循环变化历史的非饱和土本构理论[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
6 陈辉;非饱和土水力特性测试理论与方法研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
7 蔡国庆;基于多孔介质理论的土体多场耦合模型及其在非饱和土本构建模中的应用[D];北京交通大学;2012年
8 苏万鑫;非饱和土一维固结理论的解析与数值研究[D];浙江大学;2009年
9 侯龙;非饱和土孔隙水作用机理及其在边坡稳定分析中的应用研究[D];重庆大学;2012年
10 金旭;非饱和原状土土—水特征曲线及本构模型的研究[D];北京交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邓林恒;湿润气候区毛细阻滞型覆盖层性能试验研究及其工程应用[D];浙江大学;2011年
2 徐昀;非饱和土深基坑围护结构体系方案优化研究[D];北京交通大学;2010年
3 贺再球;非饱和土气态水迁移规律及其与液态水混合迁移的耦合计算[D];西安建筑科技大学;2004年
4 肖元清;非饱和土的抗剪强度和基质吸力的现场监测[D];武汉大学;2005年
5 陈勇;清江古树包非饱和滑带土基本特性试验研究及有限元模型建立[D];三峡大学;2005年
6 胡波;非饱和土土—水特征曲线的研究[D];武汉大学;2005年
7 王荣山;北京城铁东直门车站深基坑开挖和支护技术研究[D];天津大学;2005年
8 王福恒;降雨条件下山区公路边坡稳定性分析及评价[D];长安大学;2004年
9 孙健;非饱和土土水特性曲线及导水系数测量方法研究[D];大连理工大学;2001年
10 马国涛;数值模拟在渗流及油气藏勘探中的应用[D];大连理工大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报通讯员 秦延安 樊伯印;陕西水电勘测设计研究院攻破150米深厚冰碛覆盖层防渗难题[N];中国水利报;2006年
2 张晓冬 阳雄 郑明朗;陈正汉:厚木板钻二十年[N];科技日报;2003年
3 曹其玮 DigiTimes;蓝光盘片 BD规格优、难度高 覆盖层技术为关键[N];电子资讯时报;2006年
4 吴平;太阳能技术运用[N];市场报;2006年
5 通讯员 周广宽 马军;十二局集团二公司小磨高速公路再露一手[N];中国铁道建筑报;2005年
6 齐智杰记者 何秀丽;“乳液”修复土地 “蜂窝”清洁尾气[N];哈尔滨日报;2008年
7 张艳江 罗文可;始于垒土攀险峰[N];中国水利报;2002年
8 通讯员 王晓铭 本报记者 王春;生态填埋:资源化城市垃圾[N];科技日报;2005年
9 胡春民;9C加快确立“蓝色光盘”标准[N];中国电子报;2002年
10 华中科技大学社会信息科学研究中心 陈少华;陈少华:社区信息化应坚持整体性规划和多元化建设[N];通信信息报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978