随着城市生活垃圾的日益增多,由垃圾填埋气体(Landfill Gas,简称LFG)引发的安全隐患和环境问题得到了社会各界的广泛关注,因此,LFG的资源化利用已成为国内外学者研究的热点和焦点问题。LFG在填埋场内的释放是一个极其复杂的动力学过程,水分的运动伴随在LFG演化迁移的整个过程,为此,本文提出了将垃圾填埋场视为非饱和传输介质的构想,并实现了考虑水分作用条件下LFG抽排过程中气体压力、饱和度及产量预测的定量化研究,为LFG的污染控制和资源化利用提供了理论依据和技术支持。主要成果包括以下几个方面:(1)以非饱和渗流和微生物降解理论为基础,建立了描述LFG在填埋场内迁移释放的二维气-水两相非稳态非线性数学模型;(2)采用Galerkin有限元法给出了模型的数值格式,并通过计算验证了非线性数值算法的可靠性;(3)数值仿真结果表明:1.当垃圾土中的水分含量增大时,原有气体传输路径被压挤,有效渗透率变小,导致气体产量下降。饱和度差值为0.175时,单井年产气量误差将达到8760 m3/hr。因此,在预测抽气量的过程不能忽略水相饱和度;2.填埋结束后加盖覆盖层,可使多余的LFG无法释放到大气,系统内气体压力也随之增大,且随深度的增加而增大;3.垃圾存放的年份(T0)越久,产量下降越缓慢。封场20年的气体产量(45 m3/hr)占封场10年后产量(65 m3/hr)的70%,封场20年后压力分布值与封场10年比值也是70%。因此,填埋场内部的气体压力对抽气量起着至关重要的作用;4.将金口垃圾填埋场试验区气井产量的计算值与预测值进行了对比分析,二者随垃圾填埋年份的变化规律比较吻合,进一步验证了模型的可靠性。