城市固體垃圾填埋場內(nèi)的產(chǎn)熱規(guī)律與溫度分布研究

1.7萬字 55頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)

摘要
溫度、滲濾液和氣體是城市固體垃圾填埋場的主要副產(chǎn)物，溫度對垃圾填埋場有很大的影響，它會影響到垃圾的降解過程、產(chǎn)氣過程和滲濾液的運移過程，同時它還會影響到垃圾填埋場的襯墊系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本文通過建立垃圾填埋場內(nèi)的產(chǎn)熱模型和熱傳導(dǎo)模型，來預(yù)測垃圾填埋場內(nèi)溫度的時空分布，從而為垃圾填埋場的管理和施工提供依據(jù)。
垃圾在被填埋后會發(fā)生一系列的生物化學反應(yīng)，反應(yīng)的過程中會伴隨著熱量的產(chǎn)生。為了反應(yīng)垃圾填埋場的產(chǎn)熱規(guī)律，我結(jié)合劉曉東博士的降解模型提出了垃圾填埋場內(nèi)的產(chǎn)熱模型，并且利用文獻中的數(shù)據(jù)得到了模型的參數(shù)，這些參數(shù)將會用到文章中的熱傳導(dǎo)模型中，用來預(yù)測垃圾填埋場內(nèi)溫度的時空分布。
本文建立了一個單層的一維熱傳導(dǎo)模型，這個模型簡單，便于求解計算，但是由于下邊界的過度簡化而造成對溫度分布預(yù)測的不準確。通過與現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)對比后發(fā)現(xiàn)，在垃圾填埋場下半部分預(yù)測溫度比實際觀測溫度偏低。
為了克服單層一維熱傳導(dǎo)模型下邊界帶來了誤差，本文提出了垃圾填埋場內(nèi)的雙層熱傳導(dǎo)模型。由于這個模型求解析解比較麻煩，本文簡化了這個雙層模型，將上層和下層的熱擴散系數(shù)設(shè)為一樣，這樣模型就可以方便的求出解析解。為了驗證簡化后的模型的可行性，本文建立了雙層土熱傳導(dǎo)模型的有限差分格式，并且編制了相應(yīng)的程序來計算雙層土熱傳導(dǎo)模型的值。通過比較簡化后的模型和未簡化的雙層土的模型差別不大，說明簡化是合理的。本文對雙層熱傳導(dǎo)模型與單層熱傳導(dǎo)模型進行了分析，通過分析得出兩個模型在垃圾填埋場的淺層預(yù)測結(jié)果比較相似，當深度達到10m以上時雙層熱傳導(dǎo)的模型的溫度明顯高于單層熱傳導(dǎo)模型。通過計算得出單層熱傳導(dǎo)模型的最高溫度發(fā)生第4.1年12米深處，最高溫度為52.6℃；雙層熱傳導(dǎo)模型的最高溫度發(fā)生第4.6年14米深處，最高溫度為55.1℃；現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)為56℃，發(fā)生在5~7年；雙層熱傳導(dǎo)模型與現(xiàn)場數(shù)據(jù)更加一致，說明雙層熱傳導(dǎo)模型更加能夠反映實際情況。
為了現(xiàn)場試驗的需要，本文建立了垃圾填埋場有熱循環(huán)管影響下的軸對稱的熱傳導(dǎo)模型，分析熱循環(huán)管對垃圾土的影響范圍和溫度分布情況。通過分析知道，由于垃圾的熱擴散系數(shù)較低，熱循環(huán)管的影響范圍有限，它只能較明顯影響到周圍2m左右的垃圾土的溫度，當半徑大于兩米時，熱循環(huán)管對其影響就變得很小了；同時，熱擴散系數(shù)的大小對熱循環(huán)管的影響范圍有一定的影響。


關(guān)鍵詞：垃圾填埋場、產(chǎn)熱規(guī)律、雙層熱傳導(dǎo)、軸對稱熱傳導(dǎo)、解析解