垃圾填埋氣體運(yùn)移的多場耦合理論及應(yīng)用

前言

第1章緒論

1.1引言

1.2垃圾填埋氣體運(yùn)移的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.2.1垃圾降解產(chǎn)氣規(guī)律研究

1.2.2垃圾降解熱釋放規(guī)律研究

1.2.3垃圾填埋氣體運(yùn)移規(guī)律研究

第2章垃圾填埋氣體運(yùn)移過程的多物理場耦合作用機(jī)理

2.1垃圾有機(jī)質(zhì)降解產(chǎn)氣的動力學(xué)原理

2.1.1垃圾有機(jī)質(zhì)降解產(chǎn)氣過程中的生物-化學(xué)反應(yīng)

2.1.2垃圾有機(jī)質(zhì)降解的基本動力學(xué)原理

2.1.3垃圾有機(jī)質(zhì)降解過程中有機(jī)碳的轉(zhuǎn)化和分配

2.2垃圾填埋氣體產(chǎn)出的動力學(xué)特征

2.2.1垃圾填埋氣體產(chǎn)出規(guī)律分析

2.2.2影響垃圾填埋氣體產(chǎn)出的主要因素

2.3垃圾填埋氣體產(chǎn)出過程中熱能釋放規(guī)律研究

2.3.1垃圾填埋氣體產(chǎn)出過程中的熱化學(xué)動力學(xué)描述

2.3.2熱釋放對垃圾降解特性影響的特征分析

2.4垃圾填埋氣體產(chǎn)出過程中孔隙結(jié)構(gòu)變形特征

2.5垃圾填埋氣體運(yùn)移特征分析

2.5.1對流運(yùn)動——達(dá)西定律

2.5.2彌散運(yùn)動——菲克定律

2.6填埋場內(nèi)垃圾堆體的熱傳導(dǎo)特性

2.7填埋場水力傳導(dǎo)特征

2.7.1垃圾填埋場水分運(yùn)移的動力學(xué)規(guī)律

2.7.2水分運(yùn)移對垃圾填埋氣體釋放傳輸特性的影響

2.8垃圾填埋氣體釋放傳輸?shù)亩辔锢韴鲴詈咸卣?

第3章垃圾填埋氣體運(yùn)移過程的滑脫效應(yīng)研究

3.1滑脫效應(yīng)概述

3.2滑脫效應(yīng)對垃圾填埋氣體釋放過程壓力分布的影響分析

3.2.1考慮滑脫效應(yīng)條件下垃圾填埋氣體滲流數(shù)學(xué)模型

3.2.2數(shù)學(xué)模型解析解的建立

3.2.3解析解的理論分析與驗(yàn)證

3.3滑脫效應(yīng)對垃圾填埋氣體釋放過程中的濃度分布影響分析

3.3.1垃圾填埋氣體逸出過程的動力學(xué)耦合模型

3.3.2耦合模型數(shù)值解的建立

3.3.3算例分析

3.4本章小結(jié)

第4章垃圾填埋氣體運(yùn)移過程的滲流-應(yīng)力耦合效應(yīng)研究

4.1滲透系數(shù)的非線性變化對孔隙壓力分布影響研究

4.1.1滲透系數(shù)非線性變化的耦合數(shù)學(xué)模型

4.1.2非線性模型的攝動解

4.1.3實(shí)例計(jì)算與分析

4.2垃圾填埋氣體運(yùn)移過程中的h-m耦合模型研究

4.2.1h-m耦合數(shù)學(xué)模型的建立

4.2.2數(shù)學(xué)模型的攝動解

4.2.3算例分析

4.3本章小結(jié)

第5章垃圾填埋氣體運(yùn)移過程的水-氣兩相滲流效應(yīng)研究

5.1水-氣兩相滲流數(shù)值模型的建立

5.1.1水-氣兩相滲流的基本原理

5.1.2水-氣兩相滲流控制方程

5.1.3本構(gòu)模型

5.1.4定解條件

5.1.5有限元數(shù)值模型的建立

5.2模型的應(yīng)用與分析

5.2.1非線性數(shù)值算法可靠性的驗(yàn)證

5.2.2水入滲條件下垃圾填埋氣體遷移的數(shù)值仿真研究

5.3本章小結(jié)

第6章垃圾填埋氣體運(yùn)移過程溫度-滲流-應(yīng)力耦合效應(yīng)研究

6.1垃圾填埋氣體運(yùn)移過程的t-h耦合模型研究

6.1.1t-h耦合數(shù)學(xué)模型的建立

6.1.2數(shù)學(xué)模型定解條件的確定

6.1.3galerkin數(shù)值解的建立

6.1.4算例分析

6.2垃圾填埋氣體運(yùn)移過程的t-h-m耦合模型研究

6.2.1t-h-m耦合數(shù)學(xué)模型的建立

6.2.2攝動法求解耦合模型

6.2.3解析解的理論分析

6.3本章小結(jié)

第7章垃圾填埋氣體運(yùn)移過程生物-滲流耦合效應(yīng)研究

7.1垃圾填埋氣體運(yùn)移生物-滲流耦合模型的建立

7.2填埋場氣井影響半徑預(yù)測分析

7.3抽氣狀態(tài)下氣體壓力和氣井產(chǎn)量預(yù)測分析

7.3.1固有滲透率對氣體壓力和氣井產(chǎn)量的影響

7.3.2填埋場覆蓋層厚度對氣體壓力和氣井產(chǎn)量的影響

7.3.3垃圾填埋年份對氣體壓力和氣井產(chǎn)量的影響

7.4覆蓋層甲烷氧化特性分析

7.4.1甲烷氧化耦合動力學(xué)模型

7.4.2仿真算例

7.5本章小結(jié)

第8章垃圾填埋氣體運(yùn)移過程的生物-滲流-應(yīng)力耦合效應(yīng)研究

8.1有機(jī)物降解對垃圾變形影響試驗(yàn)研究

8.1.1測試裝置和試驗(yàn)方法

8.1.2垃圾填埋體基本參數(shù)的測定

8.1.3測試結(jié)果分析

8.1.4沉降模型對比分析

8.2垃圾填埋氣體釋放的b-h-m耦合模型及仿真預(yù)測研究

8.2.1b-h-m耦合模型的建立

8.2.2b-h-m耦合效應(yīng)仿真預(yù)測分析

8.3本章小結(jié)

第9章垃圾填埋氣體運(yùn)移過程的生物-滲流-熱耦合效應(yīng)研究

9.1垃圾降解過程中生化-熱耦合動力學(xué)特征描述

9.1.1垃圾降解產(chǎn)氣速率模型

9.1.2垃圾降解產(chǎn)熱動力學(xué)模型

9.1.3垃圾降解系數(shù)隨溫度變化的預(yù)測研究

9.2垃圾填埋氣體運(yùn)移過程的生物-滲流-熱耦合動力學(xué)模型的建立

9.2.1物質(zhì)守恒原理

9.2.2垃圾降解的熱平衡方程

9.2.3垃圾降解的氣體運(yùn)動連續(xù)性方程

9.2.4定解條件

9.2.5耦合動力學(xué)模型的數(shù)值解

9.3垃圾生化降解過程中熱釋放及氣體運(yùn)移規(guī)律仿真預(yù)測

9.3.1垃圾填埋場溫度分布預(yù)測

9.3.2溫度對垃圾降解產(chǎn)氣速率及放熱速率影響的仿真預(yù)測

9.4本章小結(jié)

第10章垃圾填埋氣體抽排發(fā)電工程的可行性預(yù)測評價研究

10.1垃圾填埋場區(qū)域環(huán)境概況

10.1.1自然地理?xiàng)l件

10.1.2場地工程、水文和環(huán)境地質(zhì)條件

10.2填埋場處理區(qū)分布概況

10.3垃圾填埋氣體資源化利用預(yù)測評價研究

10.3.1垃圾填埋場產(chǎn)氣速率預(yù)測分析

10.3.2垃圾填埋場放熱預(yù)測分析

10.3.3垃圾填埋場產(chǎn)氣量預(yù)測分析

10.4本章小結(jié)

參考文獻(xiàn)

2100433B

《垃圾填埋氣體運(yùn)移的多場耦合理論及應(yīng)用》重點(diǎn)介紹了作者在垃圾填埋氣體運(yùn)移過程多場耦合效應(yīng)方面的研究成果，包括在垃圾填埋氣體釋放傳輸過程中生物、化學(xué)、熱、滲流和應(yīng)力耦合動力學(xué)機(jī)理，垃圾填埋氣體運(yùn)移的滑脫效應(yīng)、滲流、應(yīng)力耦合效應(yīng)，垃圾填埋氣體運(yùn)移的水、氣兩相滲流機(jī)理及模型，垃圾填埋氣體運(yùn)移過程溫度、滲流、應(yīng)力耦合效應(yīng)、生物、滲流耦合效應(yīng)、生物、滲流、應(yīng)力耦合效應(yīng)以及生物、滲流、熱耦合效應(yīng)。全書最后以我國南方某垃圾填埋場為背景，對垃圾填埋氣體抽排發(fā)電工程的可行性進(jìn)行了預(yù)測。

《垃圾填埋氣體運(yùn)移的多場耦合理論及應(yīng)用》可供環(huán)境工程、巖土工程、固體廢棄物處置工程以及新能源科學(xué)與工程等專業(yè)的高年級本科生和研究生教學(xué)及閱讀使用，亦可供相關(guān)科研和工程設(shè)計(jì)人員參考。

采空區(qū)自然發(fā)火是井下重大災(zāi)害之一，也是煤礦安全生產(chǎn)領(lǐng)域重點(diǎn)研究的問題。本書在分析煤自燃特性參數(shù)及采空區(qū)內(nèi)產(chǎn)熱與散熱規(guī)律的基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬技術(shù)提出了采空區(qū)自燃發(fā)火的能量遷移理論，闡述并揭示了采空區(qū)自然發(fā)火的多場耦合致災(zāi)過程和機(jī)理，建立了三維多場耦合數(shù)學(xué)模型；確定了四面體單元控制體的合理圈劃方案，提出了一種具有較高精度的有限體積法的新算法；利用新算法離散自然發(fā)火模型，編制了“采空區(qū)自然發(fā)火三維仿真系統(tǒng)”，結(jié)合現(xiàn)場參數(shù)，模擬得到了注氮前后及停采狀態(tài)下的采空區(qū)各場分布情況，分析了推進(jìn)速度、 遺煤厚度及工作面風(fēng)量等對自然發(fā)火的影響；提出了一種以工作面上隅角一氧化碳涌出量來定量評估采空區(qū)自然發(fā)火風(fēng)險的新方法，提高了采空區(qū)自然發(fā)火早期預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，還自主研發(fā)了一種新型干冰快速升華裝置，即干冰相變發(fā)生器，成功處置了井下的早期自然發(fā)火。

隧道工程是復(fù)雜地質(zhì)系統(tǒng)中的工程，多場耦合問題是地質(zhì)系統(tǒng)中普遍存在的前沿課題，尤其是在水下隧道和寒區(qū)隧道工程中。多場耦合分析已成為隧道工程的重要分析方法，全書以具體工程事例為對象，重點(diǎn)介紹多場耦合分析在隧道工程的應(yīng)用問題。全書共分為三篇：第一篇介紹了隧道工程中耦合問題的發(fā)展與現(xiàn)狀以及多場耦合分析的理論基礎(chǔ)；第二篇介紹了越江、海等水下隧道中的水壓問題、液固雙場耦合分析及水下盾構(gòu)隧道的施工控制問題等；第三篇介紹了寒區(qū)隧道中的凍害問題、熱液固多場耦合分析以及在寒區(qū)隧道抗防凍方面的應(yīng)用等。

《多場耦合分析在隧道工程中的應(yīng)用》可供從事隧道建設(shè)的科技人員使用，也可作為高等院校隧道及相關(guān)專業(yè)師生的參考書。

趙延林、曹平、王衛(wèi)軍編著的《裂隙巖體滲流-損傷-斷裂耦合理論及工程應(yīng)用》內(nèi)容提要：本書詳細(xì)介紹了裂隙巖體滲流一損傷一斷裂耦合理論及其在相關(guān)工程領(lǐng)域的應(yīng)用。主要內(nèi)容包括：滲流應(yīng)力作用下裂隙巖體斷裂力學(xué)特性研究，類巖材料多裂紋體斷裂破壞實(shí)驗(yàn)與巖石斷裂韌度測試、裂隙巖體滲流-損傷-斷裂耦合本構(gòu)模型研究、基于雙重介質(zhì)裂隙巖體滲流-損傷-斷裂耦合模型有限元分析、裂隙巖體滲流損傷-斷裂耦合的擴(kuò)展FLAC3D分析、高壓預(yù)注水致裂軟化煤層的工業(yè)試驗(yàn)和數(shù)值研究。