(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211157636.8 (22)申请日 2022.09.22 (71)申请人 中国环境科 学研究院 地址 100012 北京市朝阳区安定门外大羊 坊8号 (72)发明人 谷庆宝　孙超　马福俊　沈佳伦　 孙宗全　 (74)专利代理 机构 北京京万通知识产权代理有 限公司 1 1440 专利代理师 许天易　王跃交 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) B09C 1/06(2006.01) B09C 1/00(2006.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种有机污染场地热传导强化气相抽提的 数值模拟方法 (57)摘要 本发明提供了一种有机污染场地热传导强 化气相抽提的模拟方法， 包括： S1.建立热传导强 化气相抽提有限元模型； S2.对热传导强化气相 抽提有限元模型进行网格剖分； S3.根据实际场 地修复工艺配置相应的参数； S4.对热传导强化 气相抽提有限元模型进行控制计算参数设置； S5.对热传导强化气相抽提有限元模型进行自然 条件初始化； S6.对热传导强化气相抽提有限元 模型进行污染物初始浓度赋值； 以及S7.执行热 传导强化气相抽提数值模拟程序实现修复过程 模拟。 本发 明解决了现有 方法不能实现热传导与 气相抽提耦合修复过程模拟的问题， 可模拟修复 过程中温度场与污染物的时空分布 规律， 为有机 污染场地热传导强化气相抽提修复提供了参考 和科学依据。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 115544829 A 2022.12.30 CN 115544829 A 1.一种有机污染场地热传导强化气相抽提的数值模拟方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： S1.建立热传导强化气相抽提有限元模型： 获取实际场地研究区域的几何参数进行模 型搭建， 在所述建模区域内， 设置加热井、 抽提井及测温井的布设方式； S2.对所述热传导强化气相 抽提有限元模型进行网格剖分； S3.根据实际场地 修复工艺配置相应的参数； S4.对所述热传导强化气相 抽提有限元模型进行控制计算 参数设置； S5.对所述热传导强化气相 抽提有限元模型进行自然条件初始化； S6.对所述热传导强化气相 抽提有限元模型进行污染物初始浓度赋值； 以及 S7.执行热传导强化气相抽提数值模拟程序实现修复过程模拟， 其中， 热传导方式通过 设计加热网格、 设置加热材料并注入加热功 率实现， 气相抽提方式通过TMVOC模型内置模块 实现。 2.根据权利要求1所述的有机污染场 地热传导强化气相抽提的模拟方法， 其特征在于， 还包括对所述热传导强化气相抽提有限元模型进行拟合验证， 其中， 拟合优度评估方式采 用线性回归方程R2表示， R2越接近1， 模拟 精度越高； 拟合指标为温升数据和修复后氯苯浓度 数据。 3.根据权利要求1所述的有机污染场 地热传导强化气相抽提的模拟方法， 其特征在于， 在步骤S1中， 所述实际场地研究区域的几何参数包括研究区域的拐点坐标、 研究区域各类 型土壤层厚度和保温层厚度， 根据场地的实际尺寸 1： 1设置模型尺 寸， 其中， 在建模区域内， 所述加热井呈正三角形/正六边形分布， 所述抽提井 分布于正三角形的质心 位置， 所述测温 井位于两加热井连成的线上。 4.根据权利要求1所述的有机污染场 地热传导强化气相抽提的模拟方法， 其特征在于， 在步骤S2中， 垂 直方向上的网格剖分采用自定义法， 根据具体污染分层进 行设置； 水平方向 上的网格 类型采用多边形网格， 最大网格面积设置为0.5m2， 最小改良角度设置为15 °。 5.根据权利要求1所述的有机污染场 地热传导强化气相抽提的模拟方法， 其特征在于， 在步骤S3中， 所述参数包括污染物参数、 土壤参数和工艺参数， 其中， 所述污染物参数包括 水、 空气和污染物分别在气、 液、 非水相液体三相中的扩散系 数； 所述土壤参数包括土壤密 度、 孔隙率、 水平渗透率、 垂直渗透率、 热导率、 比热容、 相 对渗透率、 毛细管压力、 有机碳含 量； 所述工艺 参数包括加热功率、 抽提速率、 抽提压强。 6.根据权利要求1所述的有机污染场 地热传导强化气相抽提的模拟方法， 其特征在于， 在步骤S4中， 所述控制计算参数包括运行时间、 步长、 最大步数、 每步最大迭代次数、 共轭梯 度求解器、 最大迭代次数、 收敛性判据、 相对误差、 绝对误差、 导数增量因子、 迭代最大残差 。 7.根据权利要求1所述的有机污染场 地热传导强化气相抽提的模拟方法， 其特征在于， 在步骤S5中， 所述 自然条件包括相态、 压力、 温度、 含水率； 顶层网格设置为大气边界， 底层 网格设置为固定边界， 四周设置为无通 量边界。 8.根据权利要求1所述的有机污染场 地热传导强化气相抽提的模拟方法， 其特征在于， 在步骤S6中， 所述污染物初始浓度赋值的方式为在设计的泄漏点附近设置源汇项以1.0 × 10‑10～1.6×10‑7kg/s的速率进行污染物的泄漏从而完成场地初始浓度的赋值， 包括： 1)以自然条件初始化完成的结果作为执 行的初始条件；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115544829 A 22)选择氯苯作为污染物， 并进行氯苯的相关参数设置； 3)设计污染物泄漏点分布、 设置源汇项及持续泄漏速率， 对污染区域各层网格进行单 独赋值， 在进行单层 网格浓度赋值时禁用其他层， 以上一次的运行结果作为下一次的初始 条件， 赋值时先将氯苯在空气中的扩散速率增大为3 ×10‑5m2/s， 所述污染物泄漏 “1”年后 去除泄漏点， 再将扩散速率改为正常值7.6 ×10‑6m2/s， 自由迁移扩散 “1”年使之接近初始 污染状态； 4)污染层全部赋值完成后启用所有污染层。 9.根据权利要求1所述的有机污染场 地热传导强化气相抽提的模拟方法， 其特征在于， 步骤S7包括： 1)以污染物初始浓度赋值完成的结果作为执 行的初始条件； 2)依据实际场 地数据对模型进行所述加热井、 所述抽提井及所述测温井的布设并设置 相关参数， 其中， 所述加热材料的容重为7930g/cm3以及导热系数为16.8W/m.K， 在加热 网格 源汇项中注入热功率520w/m， 所述抽提井由TMVOC模型直接插 入； 3)运行周期T＝5 6天， 将其划分为8个输出时间点， 运行模拟程序； 4)对模型运行结束后的输出结果进行可视化处理， 得到场 地热传导强化气相抽提的模 拟修复效果云图； 5)对模型运行结束后的输出结果进行数据分析， 得到场 地的模拟升温规律曲线及污染 物总质量的变化趋势曲线。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115544829 A 3