[实用新型]一种压力土柱监测试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种监测试验装置，更具体涉及一种压力土柱监测试验装置，主要用于定量化动态监测垃圾填埋气体和渗滤液在多场(温度-水分-压力)耦合作用下的传输的规律及行为，用于城市垃圾填埋场中污染物的监测研究。

背景技术

垃圾填埋场污染物造成的环境污染已成为当前和今后最突出的环境问题之一，污染物以其量多、污染范围广、污染程度重等特点已成为当今生态环境中的热点和焦点问题。国际资料统计显示，早期垃圾填埋场普遍发生渗漏，它们在不停地下渗到水环境中。监测表明，我国的垃圾填埋场已普遍发生渗漏，在各大城市垃圾填埋场现场监测评价中，北京的垃圾填埋场渗漏更加明显和突出。被检出的几种毒性污染物大都属于联合国环境规划署以及我国有毒化学品登记中心(NRPTC)划定的优先控制的难降解有机物(POPs)。这些污染物已远远超出其环境容量，形成生态环境的脆弱环节。目前地下水污染空前严重，为各类灾害性病变的发生铺好了温床，形势十分严峻。当前，我国垃圾填埋进入了高峰期，城市垃圾填埋场渗漏污染地下水的现象屡屡发生，已成为各界密切关注而又感到束手无策的难题。尤其是地处城市地下水上游方向的填埋场的渗漏，它直接影响到城市民众的饮用水源。同时，填埋气体可透过填埋场周边的土壤或砂质土流动，在100-200m以外的建筑物内可测得5％的填埋气体CH₄。填埋气体的泄露和散发严重威胁着周围的环境，在填埋场附近，它可以成为致命的物质，当甲烷的浓度在空气中达到5-15％时，就会发生爆炸和燃烧，如在垃圾填埋场附近开发时都必须对其潜在的危险性进行评价。近年来，国外土耳其首都伊斯坦布尔、菲律宾首都马尼拉，国内上海、岳阳、成都、北京等地都有由于填埋场内填埋气体引起的场外隐蔽性事故发生。致使这些事故发生的根本原因在于对垃圾填埋气体和渗滤液潜在性传输的规律方面的研究工作没有引起足够的重视，并没有开展相关的基础性研究。

垃圾一经填埋，就伴随着垃圾的微生物降解消耗内部氧气产生大量的热量，填埋场内部温度升高，不但影响岩土体的物理性质，而且对岩土的应力场和流体(填埋气体和渗滤液)的渗流场也有重要的作用。同时流体作为一种环境因素对岩土的物理力学性质和热对流传输具有重要的影响；另一方面，岩土的热物理特性对流体的渗流和热传导起着重要的控制作用。这三者之间的相互联系、相互制约的性质是由变形场、渗流场和温度场耦合效应引起的。填埋污染物(填埋气体和渗滤液)在填埋场中的运移是一个非常复杂的过程，其中涉及到许多确定或不确定性因素，为了控制和减少填埋气体和渗滤液无组织的释放、减轻其对生态环境的污染，最大限度的回收填埋气体中的能源气体以及降低渗滤液的排放浓度，就必须对填埋气体和渗滤液的传输的动态特性进行定量化测试，须以试验的手段对填埋污染物的传输过程进行监测研究。

然而，目前国内外已研发的相关试验设备，主要存在以下几个方面的问题：

(1)设备均无法实现温度-水分-压力三场耦合作用的试验模拟，而只能针对单场(仅考虑压力、水分或温度作用)进行试验模拟。

(2)在试验过程控制和数据采集上，以前的设备多是利用手工操作和记录，有些设备使用了计算机辅助记录数据，但无法对试验进程进行实时跟踪、操控和监测，易造成人力资源的浪费和试验数据的过于离散，对试验精度带来不利影响。

(3)多数设备只有单一和固定的接口，进而无法将设备扩充以满足研究的进一步需要。而且无法对仪器进行合理置换，造成了设备的可拓展性和灵活性不高，功能单一。

(4)现有的设备针对不同环境条件下开展的试验研究其周期长，无法解决多套设备同时开展正交试验研究。

为此，在测量填埋气体和渗滤液的渗透特性、传输速率和水动力学等相关参数时就不能简单的考虑某单一因素的影响，必须将温度-水分-应力耦合起来进行系统模拟研究，这样测得的试验数据更加反映填埋场实际运营状况。填埋气体和渗滤液传输过程的监测试验系统正是为解决系统耦合分析难，数据监测不准以及试验条件难以控制这一问题而研制的。该试验系统不仅可以定量来分析垃圾渗滤液和填埋气体动态特性，同时可为渗滤液的污染的控制和填埋气体资源化开发提供基础的试验数据。

发明内容

本实用新型的目的是在于提供一种压力土柱监测试验装置，该装置结构简单，操作方便，测试数据准确，缩短了试验周期，测试数据精度高，自动化采集数据快。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：