填埋气体迁移气-热-力耦合动力学模型的研究

基于连续介质力学 势弹性力学原理 ,运用多场耦合理论建立了填埋场中可压缩垃圾气体迁移耦合的动力学模型 ,并采用摄动法及积分变换法对该强非线性数学模型进行拟解析求解。通过算例对比分析 ,探讨了耦僵动力场中气压、温度和应力变化对可压缩气体迁移的影响 ,得出了垃圾气体迁移过程中的孔隙压力分布规律。结果表明 ,三场耦合作用与非耦合作用相对差别较大 ,耦合效应不能忽略。这为定量化研究垃圾气体在填埋场中的扩散状况以及污染气体的排放和收集、防止二次污染提供了可靠的理论依据。

模拟渗漏系统气体迁移与水合物形成实验

水合物生成是典型的界面传递输运现象,而气体迁移性质是这种传递过程的决定性因素。在鼓泡透明玻璃反应釜里模拟渗漏系统气体穿越多孔隙砂层形成水合物的过程实验,分析了气体迁移对气体水合物形成时气液界面的传质传热性质影响,表明实验中气体迁移形成水合物的过程是一种相平衡曲线动态移动的过程;在形成水合物的气—液界面存在具有一定厚度的过渡层,只要过渡层内气体达到饱和即可形成水合物;气体在迁移中不断形成水合物并在孔隙中形成过压,导致地层骨架的力学破裂和失稳;必须建立一个新的水合物相图以适应气体迁移形成水合物过程的这种新特性。

大空间内混合气体迁移及外部冷却影响试验研究

核电厂严重事故条件下,外部冷却对安全壳内混合气体行为的影响可能带来额外的氢气风险。本文对大空间内混合气体迁移行为及外部冷却的影响进行了试验研究。试验中采用氦气来替代氢气,试验开始阶段将一定体积份额的水蒸气和氦气混合物注入试验容器。混合气体在初始动量的作用下,向容器上部空间迁移,在空间内形成上部氦气体积浓度高、中下部氦气体积浓度低的分层现象。当混合喷放停止一段时间后开启外部冷却系统,由于外部冷却带走热量使得空间内蒸汽产生冷凝,随着系统温度和压力的下降,氦气体积浓度呈现快速上升的趋势。结果表明,外部冷却增强了对流换热,使得容器内温度更加均匀,但蒸汽冷凝引起氦气体积浓度大幅升高。

工程屏障中的气体迁移(英文)

建立了高放废物工程屏障体系变形与二相流(偏重于气体迁移)的耦合模型。同时,介绍模型的创新点,在于引入了由变形有关的可变渗透性界面来模拟回填材料和坚硬岩石或混凝土结构之间的关系。压力、应力和体积含水量的计算结果与实测值的对比较吻合。研究结果表明:此模型可精确描述在大规模现场试验中的真实过程。

水平向涡流水流结构与气体迁移扩散特性研究

在掺气减蚀研究中,气体的迁移扩散对减蚀效果有重要影响。为研究水平向涡流水流中的气体迁移扩散特性,建立了水平向涡流模型,通过物理模型试验及数值模拟对水平向涡流掺气水流进行分析。结果表明:数值模拟计算能较为全面地提供三维流动的流场分布情况;水流结构可划分为附壁流动区、水平向涡流区、壅水回流区以及表面旋滚区;气体卷吸的部位是水面各水流结构区交汇处,水平向涡流区、壅水回流区、表面旋滚区掺气浓度随来流量及堰上水头升高而增加,附壁流动区掺气浓度随来流量及堰上水头升高而减小;附壁流动区、表面旋滚区、水平向涡流区掺气浓度沿程先增大后减小,壅水回流区沿程掺气浓度先减小后增大。研究成果可为泄水建筑物或消能工预防空化空蚀现象的发生提供参考。

填埋气体迁移控制系统的补救设计应用实例——上海市老沪闵路垃圾山沼气防爆工程

上海市老沪闵路垃圾山原为垃圾堆场 ,1 985年启用 ,1 992年关闭。目的是解决上海市老沪闵路垃圾山填埋气体的迁移沼气防爆。对垃圾山沼气防爆工程整个的设计过程做了详细介绍 ,包括现状调查 ,填埋气体产生量及产气速率的预测分析 ,设计方案的比较、分析 ,设计施工工程。方案选定自然放空排气和强制抽气相结合的气体控制系统 ,并对防爆工程的设计结果做了历时 7年半的跟踪监测 ,结论是此设计方案是完全可行的。

高温高压气体在低含水率介质中迁移的数值模拟

针对气液两相非等温渗流模型高度非线性的特点,发展了适宜的数值离散方法。根据相态转换准则和控制方程的性质,采用最低饱和度法简化算法。空间离散方面,使用有限体积法;时间离散方面,设计了一套包含合理求解顺序的Picard迭代法,解决了方程组强耦合的问题。利用上述数值方法对高温高压气体的迁移行为进行数值模拟,证明了气体在低含水率介质和等效孔隙度的干燥介质内的运动基本一致,并分析了空腔内的气液相态转变过程。在此基础上,研究了多孔介质孔隙度和渗透率对气体压强演化和示踪气体迁移的影响。研究表明,孔隙度越小(相同渗透率)、渗透率越高(相同孔隙度),示踪气体的迁移距离越远,并给出了估算不同孔隙度和渗透率下迁移距离的半经验公式。

基于增维精细积分法的单层垃圾体气体迁移分析

采用增维精细积分法对含覆盖层单层垃圾体一维气体迁移进行了瞬态分析.首先,对含覆盖层单层垃圾体的一维气体迁移控制方程进行有限差分离散,得到了其有限差分状态方程;然后,采用增维精细积分法建立了求解任一时刻垃圾体气压力的递推公式.计算结果表明:本文提出的增维精细积分解与校正-预测解吻合得相当好,而且受时间步长影响相对较小.

垃圾填埋场气体横向迁移数学模型

分析填埋场气体（LFG）在土壤中横向迁移的机理，根据过渡扩散理论和达西定律建立了相应的数学模型及其解算方法。

深圳市玉龙坑垃圾填埋场气体横向迁移的测试研究

对深圳市玉龙坑垃圾填埋场进行了气体横向迁移现场测试研究。测试结果表明，填埋气体的横向迁移现象明显，对周围建筑物安全具有潜在的威胁。

锡在高温气相里的迁移实验与南岭大厂矿区100号矿体形成机制

我国著名大型锡矿大厂矿区的100号矿体是一个不规则的大脉状矿体，由质密锡铅锌矿石组成。该大脉矿体长度约1200多米。大厂矿区矿床形成过程有两个主要矿化阶段：早期锡石硫化物阶段和晚期的硫盐锡石多金属矿化阶段。矿物流体包体数据表明：早期形成于300～400℃（450℃）条件下，有高盐度流体包体与低盐度流体包体共存，流体处于从超临界流体进入近临界的气液两相不混溶区过渡阶段，有流体沸腾现象；晚期流体盐度变化小处于降温过程。而100号矿体形成于300～360℃，压力较低，仅为8．24MPa。本次研究设计一含锡溶液从超临界态进入亚临界态的气液不混溶区的实验，研究金属在气-液间再分配过程。实验模拟一个非平衡的气液分离反应动力学过程。重点研究含Sn-NaHCO3-HCl-H2 O在近临界压（25～22MPa）和8～14MPa、380～300℃条件下，在亚临界态气-液两相不混溶区时相分离过程。气液分离实验是恒压降温过程。结果表明：近临界区NaHCO3-HCl-H2 O的NaCl-H2 O体系出现气-液（L-V）分离现象。降温远离临界点时，在 V 与 L 相里的 Na、Cl浓度比：Na（V/L）、Cl（V/L）比值多数远小于1，Na、Cl主要分布在液相里。实验表明出现含Sn溶液的V-L两相分离过程，并且，Sn已在L-V 间再分配，Sn（V/L）多数大于1。说明Sn 多数情况下分布于气相里（贫NaCl 富 H2 O-CO2）。在380～250℃范围内 NaCl-H2 O-CO2体系包含的 H2 O-CO2体系也出现 V-L 两相不混溶区。实验发现H2 O-CO2的L-V分离过程中，气相里 HCO-3和CO2-3分布很少，CO2多。同时，锡在 H2 O-CO2的L-V 间也存在再分配，锡分布在富CO2气体里。实验说明富CO2气体迁移锡。实验为地质解释提供依据，说明100号矿体形成于快速减压的大型裂隙条件下。在300～360℃下压力减低，使含金属流体迅速进入L-V两相不混溶区，气体快速迁移金属，快速沉积金属矿石。

氧气和一氧化碳在人血红蛋白迁移过程研究

为了揭示CO和O2竞争性结合人血红蛋白血红素位点的机制及其与人血红蛋白结构转换之间的关系,本文采用全原子分子动力学模拟(MD)结合马尔科夫状态模型(MSMs)研究氧气(O2)和一氧化碳(CO)分子从水溶液迁移进入人血红蛋白四聚体α链和β链的全过程。分子动力学模拟揭示了O2和CO结合α链和β链的稳态结合位点和瞬态结合位点、迁移通道以及α链的结构变化。结果显示,分子模拟不仅仅能够再现全部实验中所观察到的离散Xe结合位点和分子扩散通道,而且揭示了实验中无法观测的瞬态结合位点和多重气体迁移途径。上述结果表明人血红蛋白因其结构柔性所形成的瞬态通道对于气体分子迁移过程的重要性。除此之外,利用MSM和过渡路径理论(TPT)构建了人血红蛋白α链结构变化与气体分子迁移之间的关系,阐释了血红蛋白中影响气体迁移的关键结构及其微观机制。

离子迁移率谱仪(IMS)及其应用

离子迁移率谱分析技术是近年快速发展并获广泛应用的一种高灵敏度分析技术，本文介绍了它的理论基础、谱仪构成及应用情况。离子迁移率谱仪对炸药蒸汽的探测极限好于１０－９量级。

金铜在气相中的迁移实验及矿石的成因

文章报道了金属在高温高压气相的迁移实验研究，并阐明气相中迁移金属的成矿作用。实验是使含金属的流体在高温、高压的超临界态条件下通过相分离装置，在减低温度压力下实现气液相分离过程，收集气液相分离物，研究金属在气、液两相里的再分配。含金属（如金、铜）的NaHCO3-HCl-H2O流体在250～300℃的相分离过程实验结果表明：金属可以分布到气相里。根据金铜流体的实验结果，结合矿床调查，推测金属可以在地球深部以气体形式迁移。含金属的CO2-HCl-NaCl流体（气相）可以携带金属（金、铜），从岩石圈深部运输到地壳，甚至地表。金铜矿床矿石的形成过程中气体迁移金属起着重要作用。

垃圾填埋气体的安全隐患及其对策

我国很多城市在很早以前就开始利用填埋场来销毁垃圾,很多填埋场的选址、设计和运行管理都没有执行现行城市生活垃圾卫生填埋技术规范。城市内周边企业和社区都受到垃圾产生的渗漏液体和填埋气体的污染,同时还存在气体爆炸的危险。文章针对垃圾处理填埋场的运行管理机封场施工提出了存在的问题集处理方式。

南方雨季对LFG横向迁移影响的试验研究

就我国南方雨季对 Ｌ Ｆ Ｇ 横向迁移的影响问题进行了现场试验研究．研究结果表明，南方雨季对 Ｌ Ｆ Ｇ 横向迁移的影响十分明显．旱季时，土壤饱和度降低， Ｌ Ｆ Ｇ 迁移距离较大．雨季时，土壤饱和度提高， Ｌ Ｆ Ｇ 迁移距离大为缩短．如果在填埋场边界构筑渗沥液回灌系统，既可以对渗沥液进行回灌处理，又可以形成地下饱和土隔离带，是一种控制 Ｌ Ｆ Ｇ 横向迁移的有效辅助方法．

临界区流体与矿物和岩石在地球内部极端条件下的反应

极端条件下水热化学反应是一个新的科学问题。借助于高温超高压原位直接测量方法、各种谱学方法和同步辐射光源技术研究地球内部流体物质相互作用,可以获得反应过程的产物的分子-原子尺度信息,这些信息可以提供认识极端条件下水和矿物(岩石)反应动力学的新实验途径。地球内部的流体性质随所处高温高压条件发生变化。水的密度、介电常数等物理参数随温度压力变化而改变,在临界态会出现突变。水的性质的剧变会影响水与岩石(矿物)相互作用。文中报道了在极端条件下(20～435℃和23～35MPa)实验测量矿物(钠长石、辉石、石英和阳起石等)和岩石(玄武岩、正长岩)在水溶液里的溶解反应速率的研究结果,发现矿物里各种不同类型金属离子与水反应的速率不同,随温度变化而改变。在升温过程中,进入临界态时,矿物(岩石)与水反应出现一次反应速率的涨落。在恒压升温过程中(临界压力,或略高于临界压力),硅酸盐矿物溶解速率会逐步升高,如硅近临界区(300℃)抵达最大值,然后随升温溶解反应速率减低。地球内部的流体由深处上升到浅处,会从超临界区域进入近临界的气与液的两相不混溶区域。含金属流体里的金属会在气相与液相分离时出现再分配。实验表明:金属Au、Cu、Sn、W、Zn会进入气相,气体可以迁移金属。事实说明:地球内部流体结构和性质从深到浅在不断变化,在跨越临界区时的水的性质异常变化会导致水与矿物(岩石)反应动力学涨落,并且促使金属在临界区出现沉淀和在气液相分离过程中进行再分配及迁移。