【摘 要】
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垃圾土非饱和水力特性是预测和评估填埋场内渗滤液分布和迁移状态的基础。垃圾土孔隙结构的非均质性造成渗沥液迁移过程中呈现明显的优势流现象。为了进一步分析垃圾土非饱和水力特性的变化机理及优势流效应,本文以多孔介质渗流理论和土力学理论为基础,通过室内试验、现场试验和数值反演相结合的方法,探讨了垃圾土非饱和水力特性参数变化和优势渗透过程预测研究,主要成果如下:（1）开展了室内饱和含水率、饱和渗透系数的测试实
【基金项目】
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垃圾填埋场黏土覆盖层孔隙结构演化特征及优势流机理（41977254）,国家自然科学基金项目；
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垃圾土非饱和水力特性是预测和评估填埋场内渗滤液分布和迁移状态的基础。垃圾土孔隙结构的非均质性造成渗沥液迁移过程中呈现明显的优势流现象。为了进一步分析垃圾土非饱和水力特性的变化机理及优势流效应,本文以多孔介质渗流理论和土力学理论为基础,通过室内试验、现场试验和数值反演相结合的方法,探讨了垃圾土非饱和水力特性参数变化和优势渗透过程预测研究,主要成果如下:（1）开展了室内饱和含水率、饱和渗透系数的测试实验以及多步重力自由流出试验,采用测定的基础参数、监测的流出数据数值反演了单渗透率和双渗透率模型中相关水力参数。结果表明:干密度、粒径是影响垃圾饱和含水率、渗透系数的关键因素,单一降解龄期对其影响不大,在有限试验数据下饱和含水率、渗透系数分别与干密度成线性、指数函数关系;干密度在200～400kg/m3的陈腐垃圾土 VGM模型参数α、n、θr的变化范围分别0.181～0.21cm-1、1.45～1.618、0.092～0.147,对应 DPeM 模型基质域θrm、nrm参数可分别近似取值为VGM模型中θ、n的1.16、1.36倍,进气值倒数αm、ksm有待进一步研究与验证;（2）基于室内试验和数值反演结果分析,干密度越大,进气值倒数、孔径分布指数减小,残余含水率增大,流出量减小,粒径对水力特性的影响与干密度相反,而降解龄期越大,进气值倒数、孔径分布指数减小、残余含水率均减小;重塑垃圾土仍具有明显的优势流效应,VGM模型模拟的多步流出排水量较实际监测结果偏高,DPeM模型拟合更符合实际监测结果;（3）开展了垃圾填埋场现场单井抽-注水试验,对比分析了稳定流-非稳定流理论方法对渗透系数计算结果的影响,并通过监测抽水试验的水位变化获得了垃圾土土水特征参数。结果表明:现场试验测试的陈腐垃圾土饱和渗透系数在10-6～10-5m/s量级,抽水-注水试验对饱和渗透系数测试结果影响不大;根据抽水试验结果推测抽水影响半径约15m、单井产流量为0.3m3/h;垃圾土的平均残余含水率为0.27,较室内测试结果偏大,而垃圾土的进气值在2kPa、孔径分布指数为1.20,与室内测试结果相近;（4）基于垃圾土优势流效应,开展了典型回灌工艺条件下垃圾堆体中渗沥液的分布规律预测研究。预测结果表明:回灌速率、回灌频率、回灌量、初始含水量等因素均对提高渗滤液的影响深度、入渗量和贮水率有影响;双渗透率模型计算得到的回灌流出量明显高于传统的单渗透率模型;通过双渗透率模型模拟时下边界疏水过程近95%渗滤液均是从基质域中流出,只有5%的渗滤液从裂隙域流出,但仍存在优势渗透过程,以上成果为填埋场回灌补水系统的优化设计提供了理论依据。该论文有图41幅,表11个,参考文献127篇。
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