《垃圾填埋气体运移的多场耦合理论及应用》重点介绍了作者在垃圾填埋气体运移过程多场耦合效应方面的研究成果，包括在垃圾填埋气体释放传输过程中生物、化学、热、渗流和应力耦合动力学机理，垃圾填埋气体运移的滑脱效应、渗流-应力耦合效应，垃圾填埋气体运移的水-气两相渗流机理及模型，垃圾填埋气体运移过程温度-渗流-应力耦合效应、生物-渗流耦合效应、生物-渗流-应力耦合效应以及生物-渗流-热耦合效应。全书最后以我国南方某垃圾填埋场为背景，对垃圾填埋气体抽排发电工程的可行性进行了预测。
    本书可供环境工程、岩土工程、固体废弃物处置工程以及新能源科学与工程等专业的高年级本科生和研究生教学及阅读使用，亦可供相关科研和工程设计人员参考。

    （1）以生物降解反应动力学和多孔介质渗流力学为基础，建立了二维条件下垃圾填埋气体运移过程的生物一渗流耦合模型；提出了一种预测填埋场抽气影响半径的方法，并在数值仿真计算中对该方法进行了应用，分析了固有渗透率、扩散系数、垃圾有机质含量以及产气速率变化对影响半径分布的影响。
    （2）通过数值模拟研究，实现了垃圾填埋气体抽气条件下气体压力和气井产气量的预测，结果表明：固有渗透率的增大使气体流速加快，导致垃圾填埋气体产量的增加；覆盖层厚度对抽气量影响较大，由于覆盖层由黏土（弱渗透介质）组成，加盖覆盖层后，多余的垃圾填埋气体无法释放出去，系统内气体压力也随之增大，气体压力的增量随深度的增加而变大，说明覆盖层结构适合垃圾填埋气体的收集和控制；垃圾存放（封场）的年份越久，产气量越少，下降的幅度越缓慢。
    （3）构建了甲烷氧化的耦合动力学模型，通过两个数值算例对覆盖层甲烷氧化的动力学特征进行了预测分析，甲烷氧化试验的预测结果验证了本书所建立的耦合动力学模型的可靠性；填埋场抽气状态下的模拟预测表明：甲烷的产出、运移和氧化反应是一个长期的非稳态的动力学行为，在评价覆盖层甲烷氧化的过程中，三者相互关联，必须同时考虑，甲烷释放的动力学特征对减排量影响较大，随着年份的增加，覆盖层甲烷的减排量下降幅度逐渐减小，当填埋场运行达到20年时，最大氧化速率和渗透率对减排量的影响很小，但此时的甲烷去除率最高。因此，覆盖层通过甲烷氧化最大限度减少排放，需对覆盖层氧化控制方程参数进行优化。这一结论对于安装抽气井填埋场及无抽气井设计的旧垃圾填埋场均具有指导意义。此外，在评价填埋场覆盖层长期甲烷氧化效能时，同时考虑覆盖层甲烷的去除率和减排量两个量化指标将更加科学和有效。
    ……

前言
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 垃圾填埋气体运移的国内外研究现状
1.2.1 垃圾降解产气规律研究
1.2.2 垃圾降解热释放规律研究
1.2.3 垃圾填埋气体运移规律研究

第2章 垃圾填埋气体运移过程的多物理场耦合作用机理
2.1 垃圾有机质降解产气的动力学原理
2.1.1 垃圾有机质降解产气过程中的生物-化学反应
2.1.2 垃圾有机质降解的基本动力学原理
2.1.3 垃圾有机质降解过程中有机碳的转化和分配
2.2 垃圾填埋气体产出的动力学特征
2.2.1 垃圾填埋气体产出规律分析
2.2.2 影响垃圾填埋气体产出的主要因素
2.3 垃圾填埋气体产出过程中热能释放规律研究
2.3.1 垃圾填埋气体产出过程中的热化学动力学描述
2.3.2 热释放对垃圾降解特性影响的特征分析
2.4 垃圾填埋气体产出过程中孔隙结构变形特征
2.5 垃圾填埋气体运移特征分析
2.5.1 对流运动--达西定律
2.5.2 弥散运动--菲克定律
2.6 填埋场内垃圾堆体的热传导特性
2.7 填埋场水力传导特征
2.7.1 垃圾填埋场水分运移的动力学规律
2.7.2 水分运移对垃圾填埋气体释放传输特性的影响
2.8 垃圾填埋气体释放传输的多物理场耦合特征

第3章 垃圾填埋气体运移过程的滑脱效应研究
3.1 滑脱效应概述
3.2 滑脱效应对垃圾填埋气体释放过程压力分布的影响分析
3.2.1 考虑滑脱效应条件下垃圾填埋气体渗流数学模型
3.2.2 数学模型解析解的建立
3.2.3 解析解的理论分析与验证
3.3 滑脱效应对垃圾填埋气体释放过程中的浓度分布影响分析
3.3.1 垃圾填埋气体逸出过程的动力学耦合模型
3.3.2 耦合模型数值解的建立
3.3.3 算例分析
3.4 本章小结

第4章 垃圾填埋气体运移过程的渗流-应力耦合效应研究
4.1 渗透系数的非线性变化对孔隙压力分布影响研究
4.1.1 渗透系数非线性变化的耦合数学模型
4.1.2 非线性模型的摄动解
4.1.3 实例计算与分析
4.2 垃圾填埋气体运移过程中的H-M耦合模型研究
4.2.1 H-M耦合数学模型的建立
4.2.2 数学模型的摄动解
4.2.3 算例分析
4.3 本章小结

第5章 垃圾填埋气体运移过程的水-气两相渗流效应研究
5.1 水-气两相渗流数值模型的建立
5.1.1 水-气两相渗流的基本原理
5.1.2 水-气两相渗流控制方程
5.1.3 本构模型
5.1.4 定解条件
5.1.5 有限元数值模型的建立
5.2 模型的应用与分析
5.2.1 非线性数值算法可靠性的验证
5.2.2 水入渗条件下垃圾填埋气体迁移的数值仿真研究
5.3 本章小结

第6章 垃圾填埋气体运移过程温度-渗流-应力耦合效应研究
6.1 垃圾填埋气体运移过程的T-H耦合模型研究
6.1.1 T-H耦合数学模型的建立
6.1.2 数学模型定解条件的确定
6.1.3 Galerkin数值解的建立
6.1.4 算例分析
6.2 垃圾填埋气体运移过程的T-H-M耦合模型研究
6.2.1 T-H-M耦合数学模型的建立
6.2.2 摄动法求解耦合模型
6.2.3 解析解的理论分析
6.3 本章小结

第7章 垃圾填埋气体运移过程生物-渗流耦合效应研究
7.1 垃圾填埋气体运移生物-渗流耦合模型的建立
7.2 填埋场气井影响半径预测分析
7.3 抽气状态下气体压力和气井产量预测分析
7.3.1 固有渗透率对气体压力和气井产量的影响
7.3.2 填埋场覆盖层厚度对气体压力和气井产量的影响
7.3.3 垃圾填埋年份对气体压力和气井产量的影响
7.4 覆盖层甲烷氧化特性分析
7.4.1 甲烷氧化耦合动力学模型
7.4.2 仿真算例
7.5 本章小结

第8章 垃圾填埋气体运移过程的生物-渗流-应力耦合效应研究
8.1 有机物降解对垃圾变形影响试验研究
8.1.1 测试装置和试验方法
8.1.2 垃圾填埋体基本参数的测定
8.1.3 测试结果分析
8.1.4 沉降模型对比分析
8.2 垃圾填埋气体释放的B-H-M耦合模型及仿真预测研究
8.2.1 B-H-M耦合模型的建立
8.2.2 B-H-M耦合效应仿真预测分析
8.3 本章小结

第9章 垃圾填埋气体运移过程的生物-渗流-热耦合效应研究
9.1 垃圾降解过程中生化-热耦合动力学特征描述
9.1.1 垃圾降解产气速率模型
9.1.2 垃圾降解产热动力学模型
9.1.3 垃圾降解系数随温度变化的预测研究
9.2 垃圾填埋气体运移过程的生物-渗流-热耦合动力学模型的建立
9.2.1 物质守恒原理
9.2.2 垃圾降解的热平衡方程
9.2.3 垃圾降解的气体运动连续性方程
9.2.4 定解条件
9.2.5 耦合动力学模型的数值解
9.3 垃圾生化降解过程中热释放及气体运移规律仿真预测
9.3.1 垃圾填埋场温度分布预测
9.3.2 温度对垃圾降解产气速率及放热速率影响的仿真预测
9.4 本章小结

第10章 垃圾填埋气体抽排发电工程的可行性预测评价研究
10.1 垃圾填埋场区域环境概况
10.1.1 自然地理条件
10.1.2 场地工程、水文和环境地质条件
10.2 填埋场处理区分布概况
10.3 垃圾填埋气体资源化利用预测评价研究
10.3.1 垃圾填埋场产气速率预测分析
10.3.2 垃圾填埋场放热预测分析
10.3.3 垃圾填埋场产气量预测分析
10.4 本章小结
参考文献
附录