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1.
有机污染物在垃圾填埋场复合衬垫中有两种不同的运移方式:土工膜上缺陷处污染物的运移和完好复合衬垫中污染物的扩散。文章分别用有限差分法和解析法对两种方式下污染物的累积量进行计算,分析了两种方式对有机污染物运移所做的贡献。研究表明:GCL(人工合成材料粘土衬垫)复合衬垫以有机污染物在完好复合衬垫中的扩散为主,可以忽略缺陷处污染物的运移;而CCL(压实黏土衬垫)复合衬垫中两种运移方式所做的贡献在同一数量级,需要考虑两种方式的共同作用。在GCL复合衬垫下铺设粘土层能有效改善GCL复合衬垫对有机污染物的阻止效果。 相似文献
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分析了运移参数的变化对GCL中污染物运移的影响。从衬垫底部浓度比、对流和扩散通量、污染物累积运移量等方面,对污染物在GCL中的运移进行了计算。结果表明,减小渗透系数和扩散系数可以有效减缓衬垫底部浓度比的增加速度。渗透系数对对流通量的大小、扩散通量的变化速度的影响较大;扩散系数主要影响最大扩散通量。当渗透系数较大时,可以忽略扩散累积运移量,用对流累积运移量代替总累积运移量引起的误差很小。当渗透系数较小时,忽略扩散运移量可能产生较大的误差,尤其是在扩散系数也较大的情况下误差更加明显。 相似文献
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土工合成材料粘土衬垫(GCL)与土工膜(GM)形成的复合衬垫在垃圾填埋场中的应用日益广泛。我国规范中允许在特殊情况下用GCL代替压实粘土(CCL)做垃圾填埋场的衬垫,但是对于“特殊情况”没有明确说明。本文采用数值方法对复合衬垫中无机污染物的对流和扩散进行了计算,从衬垫底部污染物通量和累积量两个角度对GCL复合衬垫和CCL复合衬垫阻滞污染物运移的效果进行了比较,分析两种复合衬垫的等效性,并研究了GCL复合衬垫的适用范围。结果表明,当渗滤液水头较高时,GCL复合衬垫体现出其优势。 相似文献
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有机污染物在复合衬垫中的运移以扩散方式为主。目前关于运移参数不确定性及其对衬垫性能影响的研究还不多,复合衬垫厚度的设计也没有考虑不确定性的影响。总结了运移参数已有的成果,采用蒙特卡罗法研究了半无限条件下运移参数的变异性对衬垫底部污染物质量浓度和通量的影响,并对衬垫厚度进行了设计。研究表明:土工膜中有机污染物的分配系数和扩散系数的变异性对质量浓度和通量的影响可以忽略,而土中有机污染物的扩散系数和阻滞系数的变异性对其影响则非常显著。确定性方法计算的结果偏于危险,有必要加强对土中有机污染物的扩散系数和阻滞系数概率特性的研究。以甲苯为例进行黏土衬垫厚度设计,结果表明:概率计算方法得到的黏土衬垫厚度约为确定性方法的1.71~1.81倍,采用概率方法进行衬垫设计更合理。 相似文献
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针对非等温分布条件下由土工膜(geomembrane,简称GMB)+土工复合膨润土衬垫(geosynthetic clay liner,简称GCL)+压实黏土衬垫(compacted clay liner,简称CCL)组成的3层复合衬垫中有机污染物一维瞬态运移问题,考虑了对流、扩散、机械弥散、吸附、降解和热扩散等因素,建立了相应的数学模型。该模型可考虑扩散系数和渗透系数等参数随温度变化。利用有限差分法,获得了该模型的数值解。通过将所建模型计算结果分别与试验结果、已有解析模型计算结果和COMSOL软件计算结果进行对比,验证了所建模型的正确性。基于所定义的击穿时间tb,以甲苯作为代表性有机污染物分析和讨论了不同因素对运移行为的影响。结果表明：(1)非等温分布条件会使渗透系数、扩散系数和线性吸附系数等参数发生变化,其中渗透系数和扩散系数的变化会加快运移过程,尤其是扩散系数,而线性吸附系数的变化会减慢运移速率;(2)复合衬垫上部和底部温度差ΔT的增大会使击穿时间tb减小,底部运移通量Jb增大;当ΔT为0、10、20、30、40 ... 相似文献
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有机污染物在完好复合衬垫中的迁移分析 总被引：1，自引：0，他引：1
在复合衬垫中,有机污染物除了在土工膜缺陷处发生迁移外,在完好土工膜中的迁移也是主要方式。考虑有机污染物在土工膜边界处的浓度跳跃现象,建立了有机污染物在完好复合衬垫中迁移的一维模型,得到了解析解。通过与有限差分解的比较,验证了解答的合理性。应用该解答分析了GCL复合衬垫和CCL复合衬垫防止有机污染物渗漏的效果。结果表明,CCL复合衬垫的效果较好,可以通过黏土改性和增加黏土厚度的方法来提高其有效性。有机污染物类型的选择对GCL复合衬垫的分析结果影响较大,而阻滞系数的变化对分析结果影响较小。 相似文献
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利用广义积分变换法推导了非等温条件下污染物在压实黏土衬垫中的运移解析解。所提出的解析解考虑了分子扩散、对流、吸附和热扩散的耦合效应,并考虑了压实黏土的渗透系数、分布系数和有效扩散系数3个参数随温度的变化。通过与热扩散试验结果、已有的解析解和基于COMSOL软件的数值模型的对比,验证了所提出的解析解。利用经过验证的解析解,研究了非等温环境以及压实黏土的渗透系数、有效扩散系数和分布系数3个参数随温度的变化对甲苯在压实黏土衬垫系统中迁移的影响。结果表明,非等温环境以及压实黏土的渗透系数、有效扩散系数和分布系数随温度的变化均对甲苯在压实黏土衬垫中迁移有着显著的影响。不考虑非等温环境的影响将极大低估污染物的溢出量和污染物的击穿时间。既有解析解忽略压实黏土的渗透系数和有效扩散系数随温度的变化会极大低估甲苯的流出速率,而忽略压实黏土分布系数随温度的变化会极大高估甲苯击穿衬垫系统的时间和达到稳态的时间。所提出的解析解能够考虑热扩散作用,同时考虑了压实黏土的渗透系数、分布系数和有效扩散系数3个参数随温度的变化,较既有解析解更贴近工程实际,能够为压实黏土衬垫系统的设计和服役性能评价提供指导和借鉴。 相似文献
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填埋场中垃圾降解作用产生的热量在黏土衬垫中的运移会形成温度场,温度场会对污染物的运移产生影响。文章在多孔介质热力学理论和污染物运移理论相结合的基础上,主要考虑温度场对污染物扩散的影响,建立了非等温条件下有机污染物在黏土衬垫中的一维扩散模型,并采用分离变量法得到了模型的解析解。基于文中模型,对比了非等温条件和等温条件下有机污染物在黏土衬垫中的运移。非等温条件的黏土衬垫底部浓度比等温条件下的浓度大,非等温模型比等温模型更偏于安全。解析解可为实验数据的拟合及分析、衬垫的设计提供参考。进一步的参数分析表明:增大阻滞因子Rd和黏土厚度L可以减小黏土衬垫底部由温度梯度引起的有机污染物浓度。 相似文献
10.
《水文地质工程地质》2014,(3)
填埋场中垃圾降解作用产生的热量在黏土衬垫中的运移会形成温度场,温度场会对污染物的运移产生影响。文章在多孔介质热力学理论和污染物运移理论相结合的基础上,主要考虑温度场对污染物扩散的影响,建立了非等温条件下有机污染物在黏土衬垫中的一维扩散模型,并采用分离变量法得到了模型的解析解。基于文中模型,对比了非等温条件和等温条件下有机污染物在黏土衬垫中的运移。非等温条件的黏土衬垫底部浓度比等温条件下的浓度大,非等温模型比等温模型更偏于安全。解析解可为实验数据的拟合及分析、衬垫的设计提供参考。进一步的参数分析表明:增大阻滞因子Rd和黏土厚度L可以减小黏土衬垫底部由温度梯度引起的有机污染物浓度。 相似文献
11.
水化后的土工织物黏土垫层(GCls)是良好的复合防渗材料,但同时表现出较低的抗剪强度特性。为改善水化后的GCls抗剪强度低的缺陷,拟采用取自天然并经人工调配的宽级配砾质土料代替黏土作为GCls防渗垫的保护层,共同构成复合防渗系统。文中利用TGH直剪摩擦拉伸仪对筛选出的宽级配砾质土及其与不同水化条件下的GCL接触面进行了试验研究,得到宽级配砾质土样及其与质量含水率分别为50%和完全水化的GCL接触面的抗剪强度试验数据并进行了整理分析。结果显示,宽级配砾质土样的抗剪强度大于其与不同水化条件下的GCL接触面的抗剪强度,且宽级配砾质土与GCL接触面的抗剪强度随GCL含水率的增加而减小。因此,可以根据外荷载作用下土中应力会发生扩散的原理,利用抗剪强度高和压缩性低的砾质土来承担部分甚至全部荷载,以弥补水化后的GCls抗剪强度低的缺陷。 相似文献
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Flux equations for liquid and solute migration through clay barriers that behave as semi-permeable membranes used in waste containment and remediation applications, known as clay membrane barriers (CMBs), are discussed. The results of a simplified analysis of flow through a geosynthetic clay liner (GCL) using measured values for the chemico-osmotic efficiency coefficient (ω) of the GCL indicate a total liquid flux that counters the outward Darcy (hydraulic) flux due to chemico-osmosis associated with clay membrane behavior of the GCL. Also, the solute (contaminant) flux through the GCL is reduced relative to the solute flux that would occur in the absence of membrane behavior due to chemico-osmotic counter advection and solute restriction. Since diffusion commonly controls solute transport through GCLs and other low-permeability clay barriers, the implicit (empirical) correlation between ω and the effective salt-diffusion coefficient of the migrating contaminant is an important consideration with respect to contaminant restriction in CMBs. 相似文献
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近年来土工织物膨润土垫（GCL）被越来越多地应用到各种防渗工程中,它的膨胀性和渗透性也成为了设计人员和研究人员所关注的焦点。通过水化膨胀试验、自由膨胀试验和渗透试验,研究了液体对GCL膨胀性能和渗透性能的影响以及膨胀性和渗透性之间存在的相关关系。试验结果表明, 水化液和渗透液的种类对GCL的膨胀性和渗透性有很大影响,其影响分别为：(1) 水化液相同时,渗透液的种类对GCL的渗透系数有影响,而渗透液相同时,水化液的种类对GCL的渗透系数也有影响;(2) GCL的水化膨胀量和渗透系数之间存在相关关系,水化膨胀量越大,渗透系数就越低;(3) GCL中膨润土的自由膨胀量和GCL的渗透系数之间也存在相关关系,自由膨胀量越大,GCL的渗透系数就越低。 相似文献
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This paper gathered available flow and transport solutions and used them for two composite liners, consisting of geomembrane
(GM) overlying either a compacted clay liner (CCL) or a geosynthetic clay liner (GCL). Its aim is to provide a guiding framework
for the possible choices of (a) approaches to bottom liner design, (b) respective analytical solutions to flow and transport
equations, as well as (c) parameters required for each type of solution. On the basis of the obtained results, the following
recommendations are made. When the goal of analysis is to determine material equivalency, leachate flow rate is an adequate
key parameter for GM-CCL composite liners. For GM-GCL composite liners, it is necessary to compute contaminant concentration
or mass flux, considering (a) transport through defects for inorganic contaminants and (b) diffusion and the contribution
of any available attenuation layer for organic contaminants. When the goal of analysis is to assess impact to groundwater,
it is advised to calculate both discharge rate and contaminant mass flux regardless of liner type. The critical parameter
for the transport calculations is the retardation factor of the contaminant, for the case of CCLs, while the results for GCLs
are much less sensitive to this parameter. 相似文献
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我国西部多数煤矿区矿井水往往含有较多的生产污水,导致其氨氮含量较高,利用煤矿采空区充填矸石对矿井水进行预处理已成为矿井水及矸石资源化利用的重要措施。以神华神东煤炭集团公司保德矿矸石为充填介质、以矿井水中的氨氮为研究对象,通过模拟采空区的水文地质环境,开展柱模拟实验,结合CXTFIT 2.1软件,研究氨氮在充填矸石中的运移机制,这对于评价煤矿采空区充填矸石对矿井水的预处理效果具有重要意义。结果表明:达西流速3.12 cm/h、25℃时,Cl?在充填矸石中的运移可用CDE模型较好地表征(r2=0.999),较高的纵向弥散系数(D)、溶质分子扩散系数(Df)、机械弥散系数(Dh)和弥散度(λ)值与充填矸石较大粒径、较长运移距离有关,淋出液中总溶解性固体(TDS)和Cl?的质量浓度呈显著线性关系;双点位吸附溶质运移模型能够较好地表征氨氮的运移过程,氨氮的阻滞系数R为23.79,其在矸石上的平衡吸附点位仅占总吸附点位的46%,一级动力学吸附速率常数α为3.5×10?4 h?1;氨氮的孔隙流速及水动力弥散系数远低于Cl?的数值,这主要与高含量的黏土矿物高岭石对氨氮的吸附有关;在649 h的氨氮运移过程中,亚硝酸盐和硝酸盐氮以及pH值均无明显变化,实验中后期TDS稳定,这进一步证实氨氮在模拟的矸石柱运移过程中以对流、弥散迁移及吸附为主,生物转化作用可以忽略。研究结果可为评价我国煤矿采空区地下水库的水质预处理技术提供重要理论依据。 相似文献
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An improved simple shear apparatus for GCL internal and interface stress-displacement measurements 总被引：1，自引：1，他引：0
Geosynthetic clay liners (GCLs) have been widely used as a hydraulic barrier along with HDPE geomembrane (GM) in landfills. Both the internal and interface strengths of GCLs are very important for evaluating landfill stability. An improved simple shear apparatus used in this study does not force the shear failure to occur along a pre-determined plane. The composite specimens can fail along any interface or through shearing of the GCL internally. The displacement of each component of the specimen can also be measured during the tests. When non-woven geotextile side contacts textured GM (NWGT/GMX) and woven geotextile side contacts compacted clay layer (WGT/CCL) for a dry GCL, the failure interface can change from NWGT/GMX interface to WGT/CCL interface with the increases of the normal stresses. Conversely, when woven geotextile side contacts textured GM (WGT/GMX) and non-woven geotextile side contacts compacted clay layer (NWGT/CCL) for a dry GCL, the failure always occurs at the WGT/GMX interface for all applied normal stresses. The internal failure of the GCL did not occur when the normal stress increased up to 1,500 kPa for the GCL in dry condition. 相似文献
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Performance-based design of landfill liners 总被引：6，自引：0，他引：6
Factors affecting chemical transport in geomembrane, clay and composite liners are reviewed, and a simplified performance-based method for evaluating landfill bottom liners is presented. For single geomembrane liners, mass transport of inorganic chemicals is calculated from the leakage rate from holes for an assumed frequency of hole occurrence. Transport of organic chemicals is obtained by accounting for molecular diffusion through the intact geomembrane. Migration of inorganic and organic chemicals in compacted clay liners is calculated using a solution of the 1D advection–dispersion-reaction equation. For composite liners consisting of a geomembrane and a clay liner, 3D flow and transport of inorganic chemicals is approximated using an equivalent 1D model for transport through an effective area of transport. The approximation is based on results from 3D analyses that have been conducted for a variety of cases. Migration of organic chemicals through composite liners is calculated using a 1D diffusion model. Applicability of the method is illustrated by using it to evaluate the relative performance of several different liner systems. 相似文献
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For materials of very low hydraulic conductivity used in the landfill liner systems, e.g., natural clay liners, soil-cement liners, etc., diffusion characteristics should be evaluated, as the transport mechanism of contaminant through them is diffusion controlled. Studies on the diffusion characteristics of the hardened liner materials, such as the soil cement, are relatively few compared with those of clayey soils. In this paper, diffusive characteristics of hardened liner materials (HLMs) applied to the liner system of Sudokwon Metropolitan Landfill in Korea, were studied. Laboratory pure diffusion column tests in the pure- and the advection-diffusion status were performed for the chemicals, NaCl, KCl, and CaCl2. To evaluate the diffusion coefficient of a HLMs system, a one-dimensional numerical transport program was developed for use in a multi-layered HLMs system. The range of dispersion coefficients of advection diffusion column tests was a little narrower than that of diffusion coefficients of pure diffusion tests, although the two coefficients were quite close. The effective diffusion coefficients of chloride ions of a HLMs were about a half of those in clayey soil due to the high density by compaction and curing. Diffusion coefficients of chloride ions in this study were correlated closely with hydraulic conductivities of the materials tested and were consistent with work in the literature. 相似文献
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为充分利用采煤过程中的废弃物煤矸石,并支持我国碳中和政策,湖南安邵高速公路K128+573—K128+740填方路段采用煤矸石进行填筑,并以格宾网加筋来增强煤矸石路堤边坡的稳定性。基于煤矸石化学成分、级配情况掌握其基本特性,并通过大型直接剪切仪获得格宾网加筋煤矸石的界面剪切特征。借助有限差分软件分析加筋及加筋方式对加筋煤矸石路堤稳定性的影响。结果表明:击实后煤矸石的颗粒级配得到有效改善,曲率系数从4.20变为1.28,有助于满足路堤填筑要求;通过格宾网加筋,煤矸石内摩擦角从35.0°增至40.2°,残余强度衰减率降低;煤矸石路堤边坡坡角水平位移显著减小,有效约束了边坡的变形,且随着路堤高度的增加,加筋效果更为明显;格宾网铺设间距越小,煤矸石路堤边坡安全系数越高,其横向铺设长度存在最优值;对于本工程而言,建议加筋间距、长度分别为3、8 m。随着煤矸石弹性模量的改变,其加筋边坡的稳定性变化并不明显;而当增大格宾网筋材的拉伸模量,格宾网加筋煤矸石路堤边坡的稳定性显著增大。 相似文献