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固废填埋场在填埋过程由于生物降解作用会产生填埋气。填埋气的主要成分是甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)等温室气体,臭气主要成分是硫化氢(H2S)和氨气(NH3)等,还包括少量的以烷烃类和卤代化合物等挥发性有机物。由植被层、土质防渗层和土工膜等组成的覆盖层是控制气体运移的重要屏障,该覆盖屏障服役环境复杂,受到底部填埋气压力、温度和大气环境的共同作用而容易失效。因此,对于研究这些复杂条件下填埋气在覆盖层中的运移规律和逸出后的扩散规律尤为重要。本文首先采用室内土柱试验研究了不同含水量(w)、不同密实度(ρ)情况下黄土覆盖层气体扩散系数的变化规律。在考虑植被根系吸水的情形下,建立了填埋气在土质覆盖层中的两相运移模型,并采用通用有限元分析程序COMSOL Multiphysics 5.0进行了求解。将室内试验获得的甲烷扩散系数用于该数值模型,研究了裸土情况和不同植被根系情况下0.5m 土质覆盖层中气体的运移扩散规律。在填埋场现场采用静态箱试验方法获得了覆盖层和填埋作业面的甲烷(CH4)和氨气(NH3)的释放通量;分别对CH4气体采用California Landfill Methane Inventory Model(CALMIM)软件进行了不同时间尺度、不同植被覆盖、不同回收率等因素下甲烷排放通量的模拟分析,对NH3气体借助高斯模型和CALPUFF模型进行扩散模拟分析;最后根据室内试验、数值模拟、现场实测和软件分析所得的结果对填埋场气体的运移和逸出进行综合性评估。主要结论有:1、根据含水量和密度的不同,黄土中甲烷的扩散系数量级在10-9cm2/s～10-6cm2/s之间。当密度一定时,黄土中含水量越大,甲烷在土柱中的扩散系数越小;当含水量一定时,密度越大,气体在黄土中的扩散系数越小。在含水量为5%时的扩散系数比含水量为20%时的扩散系数增加了 2个数量级。2、覆盖层植被的存在影响着土壤含气量的变化,根系的存在使得土壤不同深度中含气量均小于无植被的情况。随着降雨量的增加,土壤含气量随着深度的减小而减小。降雨量越大,对气体累计释放通量的影响越小。在研究浅系根系时,宜选择30cm根系植被并且距离地面0-30cm植被对于含气量减少的影响最为明显。3、针对西安江村沟填埋场静态箱实验方法得出CH4通量为4.9～126.43gm-2day-1,CALMIM模型模拟填埋场CH4通量得出在00:00-03:00之间达到最小值,在13:00-18:00期间最大。与静态箱实验结果相比,CALMIM模型可能高估了填埋场CH4的排放量。CALMIM模型模拟2015年全年CH4释放通量结果显示,CH4通量在3月达到峰值(88.14g/m2/d),9月达到最低(25.12 g/m2/d)。当植被覆盖率达到90%的情况下,CH4释放通量比9月份的无植被覆盖时减少60%以上。当气体回收率从30增加至90%,CH4通量降低了 1.34倍。4、在浙江省某填埋场的臭气现场静态箱试验发现,作业面氨气释放通量受温度影响2016年4月最强,最高达0.775 mg/m2/s;2017年1月最弱,达0.239 mg/m2/s,两者相差3.24倍。研究区由于气温等原因,氨气释放通量8月最强,1月最弱,两者相差达4倍。Calpuff模拟结果表明源强越大,最终扩散距离越远,且氨气浓度在距作业面300～600 m处达到最大。高斯模型模拟结果表明,由于在计算距离内D级稳定度条件下水平扩散参数和竖直扩散参数值均大于E级,浓度和扩散系数呈反比关系,因此该地区大气稳定度较稳定条件下(E级)更有利于氨气的扩散;风速越大,氨气在扩散过程中越易被稀释,最终扩散影响距离越短。大气稳定度为E级条件下,Calpuff模型得出影响距离是高斯模型结果的1.16～1.69倍,高斯模型相对于Calpuff模型低估了该地区氨气扩散的能力。5、对覆盖层设计和臭气扩散的指导意见:在选择浅系根系植被覆盖层时,建议选择植被根系为三角形形状的根系或者指数函数形状的根系并且根深在30cm左右。在降雨量较小的地区(<2mm/d),适当地洒水保持覆盖层一定的含水量(>5%)是有必要的。应采取措施提高气体回收率和植被覆盖率,当植被覆盖率90%,气体回收率50%,覆盖层(粘土)厚度115cm时可有效达到控制减排标准(详见4.3.4章节)。在每天13:00-18:00之间由于表面温度较高,CH4通量在表面温度相等的情况下达到最大值时达到峰值,需要注意和加强管理。风速对氨气扩散的影响较为明显,因此在作业时可提前了解风速,若作业时风速较小时则可适当提高作业人员覆盖膜的效率。