垃圾填埋气体运移的多场耦合理论及应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2垃圾填埋气体运移的国内外研究现状 8

1.2.1垃圾降解产气规律研究 9

1.2.2垃圾降解热释放规律研究 12

1.2.3垃圾填埋气体运移规律研究 14

第2章 垃圾填埋气体运移过程的多物理场耦合作用机理 18

2.1垃圾有机质降解产气的动力学原理 19

2.1.1垃圾有机质降解产气过程中的生物-化学反应 19

2.1.2垃圾有机质降解的基本动力学原理 19

2.1.3垃圾有机质降解过程中有机碳的转化和分配 20

2.2垃圾填埋气体产出的动力学特征 22

2.2.1垃圾填埋气体产出规律分析 22

2.2.2影响垃圾填埋气体产出的主要因素 24

2.3垃圾填埋气体产出过程中热能释放规律研究 25

2.3.1垃圾填埋气体产出过程中的热化学动力学描述 25

2.3.2热释放对垃圾降解特性影响的特征分析 26

2.4垃圾填埋气体产出过程中孔隙结构变形特征 30

2.5垃圾填埋气体运移特征分析 33

2.5.1对流运动——达西定律 33

2.5.2弥散运动——菲克定律 34

2.6填埋场内垃圾堆体的热传导特性 34

2.7填埋场水力传导特征 36

2.7.1垃圾填埋场水分运移的动力学规律 36

2.7.2水分运移对垃圾填埋气体释放传输特性的影响 37

2.8垃圾填埋气体释放传输的多物理场耦合特征 37

第3章 垃圾填埋气体运移过程的滑脱效应研究 39

3.1滑脱效应概述 39

3.2滑脱效应对垃圾填埋气体释放过程压力分布的影响分析 40

3.2.1考虑滑脱效应条件下垃圾填埋气体渗流数学模型 40

3.2.2数学模型解析解的建立 41

3.2.3解析解的理论分析与验证 44

3.3滑脱效应对垃圾填埋气体释放过程中的浓度分布影响分析 48

3.3.1垃圾填埋气体逸出过程的动力学耦合模型 48

3.3.2耦合模型数值解的建立 50

3.3.3算例分析 51

3.4本章小结 56

第4章 垃圾填埋气体运移过程的渗流-应力耦合效应研究 57

4.1渗透系数的非线性变化对孔隙压力分布影响研究 57

4.1.1渗透系数非线性变化的耦合数学模型 58

4.1.2非线性模型的摄动解 59

4.1.3实例计算与分析 62

4.2垃圾填埋气体运移过程中的H-M耦合模型研究 64

4.2.1 H-M耦合数学模型的建立 65

4.2.2数学模型的摄动解 67

4.2.3算例分析 69

4.3本章小结 72

第5章 垃圾填埋气体运移过程的水-气两相渗流效应研究 73

5.1水-气两相渗流数值模型的建立 73

5.1.1水-气两相渗流的基本原理 73

5.1.2水-气两相渗流控制方程 77

5.1.3本构模型 80

5.1.4定解条件 83

5.1.5有限元数值模型的建立 84

5.2模型的应用与分析 87

5.2.1非线性数值算法可靠性的验证 88

5.2.2水入渗条件下垃圾填埋气体迁移的数值仿真研究 90

5.3本章小结 106

第6章 垃圾填埋气体运移过程温度-渗流-应力耦合效应研究 108

6.1垃圾填埋气体运移过程的T-H耦合模型研究 108

6.1.1 T-H耦合数学模型的建立 108

6.1.2数学模型定解条件的确定 109

6.1.3 Galerkin数值解的建立 110

6.1.4算例分析 111

6.2垃圾填埋气体运移过程的T-H-M耦合模型研究 115

6.2.1 T-H-M耦合数学模型的建立 116

6.2.2摄动法求解耦合模型 118

6.2.3解析解的理论分析 122

6.3本章小结 125

第7章 垃圾填埋气体运移过程生物-渗流耦合效应研究 126

7.1垃圾填埋气体运移生物-渗流耦合模型的建立 126

7.2填埋场气井影响半径预测分析 128

7.3抽气状态下气体压力和气井产量预测分析 134

7.3.1固有渗透率对气体压力和气井产量的影响 134

7.3.2填埋场覆盖层厚度对气体压力和气井产量的影响 137

7.3.3垃圾填埋年份对气体压力和气井产量的影响 139

7.4覆盖层甲烷氧化特性分析 142

7.4.1甲烷氧化耦合动力学模型 143

7.4.2仿真算例 144

7.5本章小结 152

第8章 垃圾填埋气体运移过程的生物-渗流-应力耦合效应研究 153

8.1有机物降解对垃圾变形影响试验研究 153

8.1.1测试装置和试验方法 153

8.1.2垃圾填埋体基本参数的测定 156

8.1.3测试结果分析 158

8.1.4沉降模型对比分析 167

8.2垃圾填埋气体释放的B-H-M耦合模型及仿真预测研究 169

8.2.1 B-H-M耦合模型的建立 169

8.2.2 B-H-M耦合效应仿真预测分析 172

8.3本章小结 177

第9章 垃圾填埋气体运移过程的生物-渗流-热耦合效应研究 178

9.1垃圾降解过程中生化-热耦合动力学特征描述 178

9.1.1垃圾降解产气速率模型 178

9.1.2垃圾降解产热动力学模型 181

9.1.3垃圾降解系数随温度变化的预测研究 182

9.2垃圾填埋气体运移过程的生物-渗流-热耦合动力学模型的建立 196

9.2.1物质守恒原理 196

9.2.2垃圾降解的热平衡方程 196

9.2.3垃圾降解的气体运动连续性方程 198

9.2.4定解条件 198

9.2.5耦合动力学模型的数值解 199

9.3垃圾生化降解过程中热释放及气体运移规律仿真预测 201

9.3.1垃圾填埋场温度分布预测 201

9.3.2温度对垃圾降解产气速率及放热速率影响的仿真预测 211

9.4本章小结 213

第10章 垃圾填埋气体抽排发电工程的可行性预测评价研究 214

10.1垃圾填埋场区域环境概况 214

10.1.1自然地理条件 214

10.1.2场地工程、水文和环境地质条件 215

10.2填埋场处理区分布概况 216

10.3垃圾填埋气体资源化利用预测评价研究 218

10.3.1垃圾填埋场产气速率预测分析 219

10.3.2垃圾填埋场放热预测分析 221

10.3.3垃圾填埋场产气量预测分析 225

10.4本章小结 231

参考文献 232

附录 242