Особенности численного моделирования распространения фильтрата в толще грунтового основания полигона твердых коммунальных отходов
Автор: Паршакова Я.Н., Катаев Р.И., Картавых Н.Н.
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 1 т.18, 2025 года.
Бесплатный доступ
Представлены результаты численного исследования динамики фильтрационных вод в толще основания полигона твердых коммунальных отходов (ТКО). Полигон, будучи сложным инженерным объектом, не только принимает и складирует отходы, но и осуществляет организацию хранения и утилизации, контролирует эффективность содержания и экологическую безопасность. В процессе эксплуатации полигона в ТКО образуются загрязненные стоки - фильтрат, негативное воздействие которого на окружающую среду может сказаться при его проникновении в грунтовые воды и в последующем - в поверхностные водные объекты. При строительстве полигона предусматривается укладка выполняющей барьерную функцию подложки, так называемого противофильтрационного экрана, на котором скапливается фильтрат. При проведении численного моделирования фильтрующей способности экрана слой фильтрата во внимание не принимается. В рамках настоящей работы численно исследовано влияние техногенного слоя на режимы диффузионного и конвективного распространения фильтрационных вод, смешанных с грунтом и пропитанных свалочным фильтратом ТКО, в основание полигона. Для изучения особенностей фильтрации загрязняющих веществ и определения миграционных параметров использованы архивные данные комплекса полевых и лабораторных исследований в районе расположения действующего полигона. Построена численная модель, с позиций гидродинамики описывающая миграцию веществ в почвогрунтовой толще. Процесс движения загрязняющих веществ представляется в терминах сухого остатка, растворенного в воде. В математической постановке задачи учитываются факторы, которые обуславливают миграцию ингредиентов ТКО, а именно конвективный перенос, диффузия, геологическое сложение основания полигона. Показано, что при наличии скачка концентрации в техногенном слое возникает неустойчивость, которая приводит к ускорению течения фильтрата более чем в два раза.
Полигон твердых коммунальных отходов (тко), фильтрационные процессы, неустойчивость рэлея-тейлора, численное моделирование
Короткий адрес: https://sciup.org/143184128
IDR: 143184128 | DOI: 10.7242/1999-6691/2025.18.1.7
Features of numerical modeling of the spread of leachate in the base of a municipal solid waste landfill
The article presents the results of a numerical study of seepage water dynamics in the base of a municipal solid waste (MSW) landfill. The landfill is a complex engineering structure that receives, stores, and isolates waste in order to provide effective waste disposal management and ecological safety. During the life of a MSW landfill, contaminated runoff, or filtrate, is formed. The negative impact of the filtrate formed in the landfill body is associated with the possibility of its penetration into groundwater and, as a consequence, into surface water bodies. When organizing a landfill, a substrate in the form of an anti-seepage screen, which performs a barrier function, is laid. In numerical modeling of the filtering capacity of the screen, the filtrate layer is not considered. In this paper, the effect of the technogenic layer on the modes of diffusion and convective propagation of seepage waters in the base of municipal solid waste placement facilities was numerically investigated. To study the features of pollutant distribution and to determine migration parameters, archival data from a set of field and laboratory studies in the area of the operating landfill were used. A numerical model describing the hydrodynamics of substance migration in the soil layer was constructed. The process of pollutant movement is described in terms of dry residue dissolved in water. Factors that have a significant impact on the migration of MSW ingredients, such as convective transfer, diffusion and the geological composition of the landfill base, are taken into account in the mathematical formulation of the problem. It is shown that the instability lead.
