[發明專利]考慮植物根系作用的固廢堆填場土質覆蓋層的設計方法

有效

• 申請號: 202210520747.4
• 申請日: 2022-05-13
• 公開（公告）號: CN114912158B
• 公開（公告）日: 2023-02-14
• 發明（設計）人: 蒲訶夫;閔明;杜延軍;蔣寧俊;文小俊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;G06F30/28;G06F111/10
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 張曉博

1.考慮植物根系作用的固廢堆填場土質覆蓋層的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，堆填場覆蓋層數學模型的構建

基于固廢堆填場終場覆蓋的結構型式，確定覆蓋層的計算厚度L；根據覆蓋層種植的植被類型，選擇相應的根系結構并確定覆蓋層結構含根區域深度L₂和不含根區域深度L₁；基于覆蓋層所處的地理位置和當地的氣象條件，選取作用在覆蓋層表面的降雨強度q₀₁、降雨時間t_p、蒸發強度q₀₂、蒸騰強度T_p以及作用在覆蓋層下邊界的常水頭條件；根據覆蓋層上下邊界氣體含量情況，確定作用在覆蓋層上邊界的氣體濃度C_t條件，以及下邊界的常濃度C_b或常通量F₀條件；選取覆蓋層水氣運移的基本參數，所述覆蓋層水氣運移的基本參數還包括土水特征曲線、飽和滲透系數k_s、氣體固有滲透率k_i、氣體擴散系數D₀和氣體類型；

步驟2，計算覆蓋層的水氣運移分布情況

構建好覆蓋層的數學模型以及參數設定后，進行模型的計算；

步驟3，評價堆填場覆蓋層的閉氣性能

對比分析不同工況下計算得到的氣體排放速率，以覆蓋層的服役時間t作為x軸，以覆蓋層表面的氣體排放速率為Y軸，可繪制各種不同工況條件下覆蓋層表面氣體排放速率隨時間的變化曲線；在經歷一段時間的降雨和干燥作用后,若覆蓋層表面的氣體排放速率J小于覆蓋層表面允許的氣體排放規范限值J_L,則說明該工況下覆蓋層閉氣效果較好，服役性能優良，氣體沒有擊穿覆蓋層；相反，當覆蓋層表面的氣體排放速率J大于覆蓋層表面允許的氣體排放規范限值J_L時，說明該工況下覆蓋層閉氣效果較差，覆蓋層會被擊穿，達到規范限值J_L對應的時間即為填埋氣擊穿覆蓋層的擊穿時間T_j。

2.根據權利要求1所述的考慮植物根系作用的固廢堆填場土質覆蓋層的設計方法，其特征在于：所述步驟2中的模型計算包括計算覆蓋層的含水率分布情況、計算覆蓋層氣體分布情況和覆蓋層表面的氣體排放速率計算。

3.根據權利要求2所述的考慮植物根系作用的固廢堆填場土質覆蓋層的設計方法，其特征在于，覆蓋層的含水率分布情況計算式為：

θ_w＝θ_r+(θ_s-θ_r)k^*

式中：θ_s和θ_r分別是土體的飽和含水率和殘余含水率；k^*是土體的相對滲透系數。

4.根據權利要求3所述的考慮植物根系作用的固廢堆填場土質覆蓋層的設計方法，其特征在于：所述土體的相對滲透系數包括了四種根系結構的相對滲透系數，四種根系結構分別為均布形根系、三角形根系、指數形根系、橢圓形根系。

5.根據權利要求4所述的考慮植物根系作用的固廢堆填場土質覆蓋層的設計方法，其特征在于，四種根系結構對應的相對滲透系數計算式如下：

均布形根系：

三角形根系：

指數形根系：

橢圓形根系：

其中，

式中：q₀₁為降雨強度,q₀₂為蒸發強度；T_p為蒸騰強度；h₀為覆蓋層底部水頭邊界；t_p為降雨時間；L為覆蓋層厚度；L₁為覆蓋層不含根區域厚度；L₂為覆蓋層含根區域厚度；α為土層減飽和滲透系數；k_s為土體飽和滲透系數。