一种水平阻隔屏障系统全生命周期碳排放量的预测方法技术方案

本发明专利技术属于环境岩土工程施工碳排放领域，具体涉及一种水平阻隔屏障系统全生命周期碳排放量的预测方法，包括以下步骤：1、划分碳排放源；2、预估阻隔原料生产碳排放；3、预估阻隔原料运输碳排放；4、预估阻隔场地预处理碳排放；5、预估阻隔层施工碳排放；6、预估阻隔层上部覆盖层施工总碳排放；7、根据阻隔层施工碳排放标准，对拟建或初建的阻隔层施工碳排放进行评价。本发明专利技术建立的阻隔层施工碳排放的评价方法，通用性高。对压实黏土阻隔层施工预估得到的碳排放与复合膨润防水毯阻隔层碳排放量进行对比，判断出碳排放较大的设计方案，对实现阻隔层的的节能低碳施工具有显著的实用价值。阻隔层的的节能低碳施工具有显著的实用价值。阻隔层的的节能低碳施工具有显著的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种水平阻隔屏障系统全生命周期碳排放量的预测方法


[0001]本专利技术涉及一种水平阻隔层碳排放预测方法，具体来说，涉及一种水平阻隔屏障系统全生命周期碳排放量的预测方法，其中，水平阻隔系统分为压实黏土水平阻隔层或复合膨润防水毯水平阻隔层。

技术介绍

[0002]由于水平阻隔屏障系统需要满足阻气降渗的双重需求，满足这两点的天然阻隔屏障已越来越少，土工合成材料在环境和岩土工程应用中发挥着越来越重要的作用。目前，水泥生产的能耗强度范围为4.6
‑
7.3MJ/kg，在碳达峰和碳中和的背景下显然不是阻隔材料的首要选择。现土工合成材料和土壤的具有更高的能源效率和绿色可持续性。参考垃圾填埋场最终覆场方案，水平阻隔的阻隔层通常为天然压实黏土层的单一结构或天然压实黏土层与膨润土防水毯组成的复合结构。
[0003]目前针对水平阻隔屏障系统的碳排放计算的研究缺乏相关文献和可靠性验证。水平阻隔屏障系统的能耗碳排放计算结果高度依赖于计算过程所使用的环境数据的质量和模型参数的代表性。水平阻隔系统碳排放的计算过程的模型参数及模型构建尚不明确，如方案设计、运输距离、土工合成材料设备工作效率等，这使得不同研究者的研究结论缺乏相同的研究基础。

技术实现思路

[0004]针对现有技术问题，本专利技术提供了一种水平阻隔屏障系统全生命周期碳排放量的预测方法，该预测方法同时考虑阻隔原料生产、阻隔原料运输、阻隔场地预处理、阻隔层施工、阻隔层上部覆盖层施工五个步骤，为水平阻隔屏障系统设计中全生命周期碳排放量的计算提供一种全面可靠的评价方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种水平阻隔屏障系统全生命周期碳排放量的预测方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，划分碳排放源
[0008]水平阻隔屏障系统的全生命周期分为5个阶段，分别为阻隔原料生产、阻隔原料运输、阻隔场地预处理、阻隔层施工、阻隔层上部覆盖层施工，碳排放来源于阻隔原料生产、阻隔原料运输、阻隔场地预处理、阻隔层施工、阻隔层上部覆盖层施工；
[0009]步骤2，预估阻隔原料生产碳排放；
[0010]步骤3，预估阻隔原料运输碳排放
[0011]步骤4，预估阻隔场地预处理碳排放；
[0012]步骤5，预估阻隔层施工碳排放；
[0013]步骤6，预估阻隔层上部覆盖层施工碳排放；
[0014]步骤7，对拟建或初建的阻隔层碳排放进行评价。
[0015]作为改进的是，当水平阻隔屏障系统为压实黏土水平阻隔层时，所述计算方法的
具体步骤如下：
[0016]第一步，原料生产为开采符合水平阻隔系统阻隔性能参数的黏土，其原料生产碳排放量的计算方式如下所示：
[0017][0018]式中，Q
kc
为每小时开采黏土的碳排放量，单位为kg；A为阻隔场地设计面积，单位为m2；h
sj
阻隔场地设计黏土层厚度，单位为m；γ
t
阻隔场地土体容重,单位m3/t；q
w
为机械设备开采单位质量黏土的工作时长，单位h/kg；q
t
为机械设备每小时的油耗量，单位为L；为每公升汽油所排放的二氧化碳，单位为kg/L；
[0019]第二步，黏土运输碳排放量的计算方式如下所示：
[0020]Q
CCLys
＝A
·
(Q
ntys
·
S
ntcd
+Q
kzccl
·
S
ntkz
)
ꢀꢀ
(3)
[0021]式中，Q
CCLys
为压实黏土层原料运输的碳排放量，单位为kg；Q
ntys
为运输设备运输每千克黏土运往阻隔场地每公里的碳排放量，单位为kg/km；Q
kzccl
为运输空跑时的每公里的碳排放量，单位为kg/km；S
ntcd
为运输设备从开采场地运输至阻隔现场的距离，单位为km；S
ntkz
为运输设备空载时的路程，单位为km；
[0022]第三步，预处理的碳排放量的计算方式如下：
[0023][0024]式中，Q
CCLycl
为阻隔方案选用压实黏土层时对场地进行预处理所产生的碳排放量，单位为kg；t
ttccl
为对场地每平米进行1米深的开挖所需要的时间，单位为h/m2；为采用开挖设备单位时间的油耗量，单位为L/h；t
zpccl
为对场地每平米进行整平所需要的时间，单位为h/m2；为采用开挖设备单位时间的油耗量，单位为L/h；
[0025]第四步，施工碳排放量的计算方法如下所示：
[0026]Q
CCLsg
＝(Q
ps
+Q
cys
+Q
xys
+Q
hsl
+Q
tgm
)
·
A
ꢀꢀ
(7)
[0027]式中，Q
CCLsg
为采用压实黏土阻隔层时阻隔层施工的碳排放量，单位为kg；Q
ps
为压实黏土阻隔层黏土平铺至场地时所产生的碳排放量，单位为kg/m2；Q
cys
为压实黏土阻隔层黏土铺设时所第一次压实时产生的碳排放量，单位为kg/m2；Q
xys
为压实黏土阻隔层黏土铺设时所第二次压实时产生的碳排放量，单位为kg/m2；Q
hsl
为压实黏土阻隔层黏土铺设时为保证黏土最优含水率洒水所产生的碳排放量，单位为kg/m2；Q
tgm
为压实黏土阻隔层土工膜生产时所产生的碳排放量，单位为kg/m2；
[0028]第五步，预估阻隔层上部覆盖层施工总碳排放，通过下式进行计算：
[0029][0030]式中，Q
sbfg
为上部覆盖建设所排放的碳排放量，ρ
sbfg
为所采用上部覆盖的密度，单位为kg/m3；h
sbfg
为所采用上部覆盖的厚度，单位为m；施工每千克上覆盖层的碳排放量，单位为kg/kg；
[0031]第六步，根据阻隔层施工碳排放标准，对拟建或初建的阻隔层施工碳排放进行评价，采用压实黏土层作为阻隔层时，碳排放总量的计算方式如下：
[0032]Q
zccl
＝Q
kc
+Q
CCLys
+Q
CCLycl
+Q
CCLsg
+Q
sbfg
ꢀꢀ
(10)
[0033]式中，Q
zccl
为采用压实黏土层的水平阻隔系统全生命周期碳排放量。
[0034]作为改进的是，第二步，运输设备运输每千克黏土运往阻隔场地每公里的碳排放量，按照如下公式计算：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水平阻隔屏障系统全生命周期碳排放量的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，划分碳排放源水平阻隔屏障系统的全生命周期分为5个阶段，分别为阻隔原料生产、阻隔原料运输、阻隔场地预处理、阻隔层施工、阻隔层上部覆盖层施工，碳排放来源于阻隔原料生产、阻隔原料运输、阻隔场地预处理、阻隔层施工、阻隔层上部覆盖层施工；步骤2，预估阻隔原料生产碳排放；步骤3，预估阻隔原料运输碳排放步骤4，预估阻隔场地预处理碳排放；步骤5，预估阻隔层施工碳排放；步骤6，预估阻隔层上部覆盖层施工碳排放；步骤7，对拟建或初建的阻隔层碳排放进行评价。2.根据权利要求1所述的一种水平阻隔屏障系统全生命周期碳排放量的预测方法，其特征在于：当水平阻隔屏障系统为压实黏土水平阻隔层时，所述计算方法的具体步骤如下：第一步，原料生产为开采符合水平阻隔系统阻隔性能参数的黏土，其原料生产碳排放量的计算方式如下所示：式中，Q
kc
为每小时开采黏土的碳排放量，单位为kg；A为阻隔场地设计面积，单位为m2；h
sj
阻隔场地设计黏土层厚度，单位为m；γ
t
阻隔场地土体容重,单位m3/t；q
w
为机械设备开采单位质量黏土的工作时长，单位h/kg；q
t
为机械设备每小时的油耗量，单位为L；为每公升汽油所排放的二氧化碳，单位为kg/L；第二步，黏土运输碳排放量的计算方式如下所示：Q
CCLys
＝A
·
(Q
ntys
·
S
ntcd
+Q
kzccl
·
S
ntkz
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，Q
CCLys
为压实黏土层原料运输的碳排放量，单位为kg；Q
ntys
为运输设备运输每千克黏土运往阻隔场地每公里的碳排放量，单位为kg/km；Q
kzccl
为运输空跑时的每公里的碳排放量，单位为kg/km；S
ntcd
为运输设备从开采场地运输至阻隔现场的距离，单位为km；S
ntkz
为运输设备空载时的路程，单位为km；第三步，预处理的碳排放量的计算方式如下：式中，Q
CCLycl
为阻隔方案选用压实黏土层时对场地进行预处理所产生的碳排放量，单位为kg；t
ttccl
为对场地每平米进行1米深的开挖所需要的时间，单位为h/m2；为采用开挖设备单位时间的油耗量，单位为L/h；t
zpccl
为对场地每平米进行整平所需要的时间，单位为h/m2；为采用开挖设备单位时间的油耗量，单位为L/h；第四步，施工碳排放量的计算方法如下所示：Q
CCLsg
＝(Q
ps
+Q
cys
+Q
xys
+Q
hsl
+Q
tgm
)
·
A
ꢀꢀꢀꢀ
(7)
式中，Q
CCLsg
为采用压实黏土阻隔层时阻隔层施工的碳排放量，单位为kg；Q
ps
为压实黏土阻隔层黏土平铺至场地时所产生的碳排放量，单位为kg/m2；Q
cys
为压实黏土阻隔层黏土铺设时所第一次压实时产生的碳排放量，单位为kg/m2；Q
xys
为压实黏土阻隔层黏土铺设时所第二次压实时产生的碳排放量，单位为kg/m2；Q
hsl
为压实黏土阻隔层黏土铺设时为保证黏土最优含水率洒水所产生的碳排放量，单位为kg/m2；Q
tgm
为压实黏土阻隔层土工膜生产时所产生的碳排放量，单位为kg/m2；第五步，预估阻隔层上部覆盖层施工总碳排放，通过下式进行计算：式中，Q
sbfg
为上部覆盖建设所排放的碳排放量，ρ
sbfg
为所采用上部覆盖的密度，单位为kg/m3；h
sbfg
为所采用上部覆盖的厚度，单位为m；施工每千克上覆盖层的碳排放量，单位为kg/kg；第六步，根据阻隔层施工碳排放标准，对拟建或初建的阻隔层施工碳排放进行评价，采用压实黏土层作为阻隔层时，碳排放总量的计算方式如下：Q
zccl
＝Q
kc
+Q
CCLys
+Q
CCLycl
+Q
CCLsg
+Q
sbfg
ꢀꢀꢀ
(10)式中，Q
zccl
为采用压实黏土层的水平阻隔系统全生命周期碳排放量。3.根据权利要求2所述的一种水平阻隔屏障系统全生命周期碳排放量的预测方法，其特征在于：第二步，运输设备运输每千克黏土运往阻隔场地每公里的碳排放量，按照如下公式计算：式中，W
mnt
为每车满载时运输货物的重量，单位为kg/车；为运输设备总重每吨每千米的碳排放量，单位为kg/ha/km；V
ed
为单个运输设备的满载货物体积，单位为m3；运输空跑时的每公里的碳排放量，按照如下公式计算：式中，W
kznt
为运输设备自身重量，单位为kg/车；第四步，压实黏土阻隔层黏土平铺至场地时所产生的碳排放量，按照如下公式计算：式中，t
psccl
为压实黏土平铺每平米所需要的时间，单位为h/m2；采用平铺设备每小时的耗油量，L/h；压实黏土阻隔层黏土铺设时所第一次压实时产生的碳排放量，按照如下公式计算：式中，t
cysccl
为压实黏土第一次压实每平米所需要的时间，单位为h/m2；采用平铺设备每小时的耗油量，L/h；
压实黏土阻隔层黏土铺设时所第二次压实时产生的碳排放量，按照如下公式计算：式中，t
xysccl
为压实黏土第二次压实每平米所需要的时间，单位为h/m2；采用平铺设备每小时的耗油量，L/h；压实黏土阻隔层黏土铺设时为保证黏土最优含水率洒水所产生的碳排放量，按照如下公式计算：式中，t
hslccl
为调整每平米黏土最优含水率所需要的时间，单位为h/m2；采用洒水设备每小时的耗油量，L/h；压实黏土阻隔层土工膜所产生的碳排放量，按照如下公式计算：式中，ρ
tgm
为所采用土工膜的密度，单位为kg/m3；h
hd
为所采用的土工膜的厚度，单位为m；为每千克土工膜的碳排放量，参考值为1.6kg CO2/kg。4.根据权利要求1所述的一种水平阻隔屏障系统全生命周期碳排放量的预测方法，其特征在于：当水平阻隔屏障系统为复合膨润防水毯阻隔层时，具体步骤如下：步骤a，原料生产为开采膨润土、膨润土运输、膨润土预处理以及复合膨润防水毯生产加工，其原料生产碳排放量的计算方式如下所示：Q
pex
＝(Q
pkc
+Q
pys
+Q
ycl
+Q
pjg
)
·
A
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中，Q
pex
为复合膨润防水毯阻隔层的原材料生产的碳排放量，单位为kg/m2；Q
pkc
为每小时开采膨润土的碳排放量，单位为kg/m2；Q
pys
为运送开采后的膨润土至加工厂的碳排放量，单位为kg/m2；Q
pycl
为加工厂对膨润土进行预处理的碳排放量，单位为kg/m2；Q
pjg
为加工膨润土至膨润防水毯的碳排放量，单位为kg/m2；A为阻隔场地设计面积，单位为m2；步骤b，膨润防水毯运输过程的碳排放量的计算方式如下所示：Q
GCLys
＝A
·
(Q
ysgcl
+Q
kzgcl
+Q
GCLxz
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，Q
GCLys
为膨润防水毯运输过程的碳排放量，Q
ysgcl
为运输设备运输每平方米膨润土防水毯运往阻隔场地的碳排放量，单位为kg/m2；Q
kzgcl
为运输每平方米膨润土防水毯后空跑时的碳排放量，单位为kg/m2；Q
GCLxz
为卸载每平米膨润土防水毯的碳排放量，单位为kg/m2；步骤c，通过压实场地，碳排放量按如下公式计算：式中，Q
GCLycl
为阻隔方案选用压实黏土层时对场地进行预处理所产生的碳排放量，单位为kg；t
ttgcl
为对场地每...

【专利技术属性】
技术研发人员：李颖臻，杜延军，万佳磊，周实际，姜哲元，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：