基于传输线模型的填埋场渗漏检测方法研究

发布时间：2022-09-30 12:20

　　为解决危险废物填埋场两衬层之间没有粘土层的渗漏检测,本文以传输线模型为基础,将导电纤维横纵成网铺设在HDPE膜下的检测层上,以垃圾渗滤液会改变检测层局部电学参数为原理,分别用行波法和故障分析法推导了测距方程。针对现场环境复杂多变的特点,提出了利用线路两端电压、电流向量估算线路参数的算法。研究了渗漏、未渗漏区间的副电学参数随频率的变化规律,对影响定位精度的各因素进行分析。对故障分析法测距方程,利用拟牛顿算法和共轭梯度算法进行求解,以实验结果对比了两种算法的测距精度。以有限元和麦克斯韦方程组为基础,推导了渗漏区间为不均匀介质时,电磁波在稳态时电势和电流密度的分布。设计了传输线模型渗漏检测的实验室实验,记录了相关波形。 

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
详细摘要
Detailed Abstract
1 绪论
    1.1 危险废物定义及其主要来源
    1.2 我国固体危险废物处置方法
        1.2.1 固化法
        1.2.2 化学生物法
        1.2.3 焚烧法
        1.2.4 安全填埋法
    1.3 我国填埋场的现状以及存在的问题
    1.4 填埋场渗漏检测技术研究概况
        1.4.1 非电学方法
        1.4.2 电学方法
        1.4.3 目前研究存在的问题
    1.5 本文所做的主要工作
    1.6 论文章节安排
2 基于传输线理论的渗漏检测方法研究
    2.1 传输线理论基础
        2.1.1 集总参数与分布参数
        2.1.2 传输线的分布参数模型
        2.1.3 均匀传输线的正弦稳态解
        2.1.4 均匀传输线中的行波
        2.1.5 均匀传输线中相关参数的定义及推导
    2.2 故障测距常用方法
        2.2.1 故障分析法
        2.2.2 行波法
    2.3 填埋场渗漏检测传输线模型的推导
        2.3.1 填埋场渗漏检测行波法的推导
        2.3.2 填埋场渗漏检测故障分析法的推导
    2.4 本章小结
3 影响定位准确性的各因素分析研究
    3.1 渗漏及未渗漏区间副电学参数随频率的变化规律
    3.2 检测层及膜下介质的影响分析
        3.2.1 检测层电导率的影响
        3.2.2 膜下介质电导率的影响
    3.3 渗漏位置及几何尺寸的影响分析
        3.3.1 渗漏区间位置的影响
        3.3.2 渗漏区间长度的影响
        3.3.3 渗漏区间宽度的影响
    3.4 电学参数的影响分析
        3.4.1 信号源频率影响因素分析
        3.4.2 终端负载阻值影响因素分析
        3.4.3 导电纤维间距影响因素分析
        3.4.4 导电纤维电导率影响因素分析
        3.4.5 渗漏区间电导率影响因素分析
        3.4.6 多导体传输线影响因素分析
    3.5 测量中采样不同步对准确性的影响
    3.6 本章小结
4 渗漏测距方程组的求解
    4.1 测距方程组的进一步推导
    4.2 拟牛顿算法求解非线性方程组
        4.2.1 非线性方程组的线性化
        4.2.2 迭代方程的LU分解
        4.2.3 拟牛顿算法的推导
        4.2.4 拟牛顿算法的收敛性
    4.3 共轭梯度算法求解非线性方程组
        4.3.1 求取目标函数极小值
        4.3.2 搜索方向的确定
        4.3.3 共轭梯度算法的推导
        4.3.4 共轭梯度算法的收敛性
    4.4 测距方程组伪根判别
    4.5 测距方程组求解结果及对比
        4.5.1 线路参数直接计算值计算结果
        4.5.2 线路参数估算公式并加入噪声计算结果
    4.6 本章小结
5 渗漏检测数值模拟研究
    5.1 渗漏检测数值模拟模型的建立
    5.2 有限元方法计算过程
        5.2.1 边值问题
        5.2.2 变分公式
        5.2.3 区域离散
        5.2.4 单元插值
        5.2.5 里兹方程的建立
    5.3 有限元解的推导
        5.3.1 检测层有限元解的推导
        5.3.2 渗漏区间有限元解的推导
    5.4 有限元计算结果
        5.4.1 电学参数设置
        5.4.2 标量变量设置及网格的剖分
        5.4.3 计算结果
    5.5 本章小结
6 渗漏检测实验研究
    6.1 实验设计
        6.1.1 适用于传输线模型渗漏检测的危险废物填埋场结构
        6.1.2 保证线路两端电气量同步采样的实验设计
        6.1.3 实验室实验方案
    6.2 实验及结果分析
    6.3 本章小结
7 结论与展望
    7.1 主要研究结论
    7.2 进一步研究的建议与展望
参考文献
致谢
作者简介
在学期间发表的学术论文
在学期间参加科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]电法填埋场渗漏检测供电电极接地电阻研究[J]. 管绍朋,潘俊峰,能昌信,董路.  环境科学研究. 2008(06)
[2]用传输线模型法计算非均匀介质中的电场响应[J]. 杜兴忠,曹俊兴.  地球物理学进展. 2008(01)
[3]基于在线计算线路分布参数的故障定位方法[J]. 黎颖,卢继平,李健.  高电压技术. 2007(11)
[4]长线频域测试法研究[J]. 冯伟,贺新民,刘宁.  电子测量技术. 2006(05)
[5]浅谈固体废物最终处置的方法[J]. 公德华.  环境科学与管理. 2006(06)
[6]国内外固体、危险废物概念比较研究[J]. 石碧清,闾振华,周炳炎.  环境科学与管理. 2006(05)
[7]电极铺设方式对填埋场渗漏检测定位的影响[J]. 董路,王琪,刘晓华,孙静.  中国环境科学. 2005(05)
[8]土工膜渗漏检测系统研究[J]. 能昌信,董路,姜文峰,王彦文,魏志轩.  环境科学与技术. 2005(04)
[9]土工膜渗漏检测系统的开发[J]. 能昌信,董路,王琪,王彦文,薛咏海,王斌.  环境科学研究. 2005(04)
[10]危险废物贮存库防渗层网络化实时监测系统[J]. 能昌信,董路,杨秀强,王彦文.  计算机工程与应用. 2005(15)

博士论文
[1]铬渣污染场地复电阻率法探测技术研究[D]. 刘豪睿.中国矿业大学（北京） 2010
[2]基于高压直流电法的填埋场渗漏检测原理的研究[D]. 管绍朋.中国矿业大学（北京） 2010
[3]高压架空输电线路故障测距新算法的研究[D]. 全玉生.西安交通大学 1999

硕士论文
[1]垃圾填埋场的设计与防渗处理技术研究[D]. 何文君.昆明理工大学 2007



本文编号：3683544