Design and optimization of a multi-linear drainage geocomposite for gas capture and transport

RÉSUMÉ: La conception des systèmes de collecte de gaz a un impact environnemental significatif en réduisant les émissions et l'exposition aux gaz toxiques. Cela est crucial pour des applications telles que les systèmes de dépressurisation sous les bâtiments sur des sols pollués et les couvertures de décharges. Les géocomposites de drainage incluant des mini-drains offrent une alternative aux matériaux de drainage granulaires pour la gestion de ces gaz. La collecte et le transport des gaz sont régis par les mini-drain ainsi que le collecteur principal, avec des connexions induisant des pertes de charge qui affectent la capacité d'extraction de gaz du système. Cette étude vise à quantifier les pertes de charge à travers ces connexions pour développer un modèle prédictif optimisant les systèmes de captage et de transport de gaz. Des expérimentations de transport de gaz ont permis d’analyser l’effet des dimensions des mini-drains et du type de gaz sur les pertes de charge. Des essais ont été réalisés avec de l'air et du CO₂ afin de déterminer s’il existe une équivalence entre les deux gaz en ce qui concerne le comportement de la perte de charge singulière. Des études d'équivalence seront menées à partir de ces résultats pour d'autres gaz, tels que le méthane et le radon, afin d'assurer le développement d'un outil de conception fiable pour les systèmes de drainage des gaz nocifs. Les résultats indiquent que le diamètre des mini-conduites et les propriétés du fluide ont un impact significatif sur les pertes de charge du système et sur sa performance globale.

ABSTRACT: The design of gas collection systems impacts environmental management by reducing emissions and human exposure to toxic gases. This is crucial for applications like sub-slab depressurization systems under buildings on polluted soils and landfill covers. Multilinear drainage geocomposites with corrugated perforated mini-pipes offer an alternative to granular drainage materials for managing these gases. Gas collection and transport are governed by the mini-pipes and the header pipe, with connections inducing head losses that affect the system's gas extraction capacity. This study aims to quantify head losses through these connections to develop a predictive model for optimizing gas capture and transport systems. Experimental evaluations analyzed the impact of mini-pipe dimensions on singular head losses, using various pipe diameters and fluids to simulate gas flows. Tests were conducted on air and CO₂ to determine whether an equivalency exists between the two gas in terms of singular head loss behavior. Equivalence studies will be conducted based on these results for other gases, such as methane and radon, to ensure the development of a reliable design tool for harmful gas drainage systems. The results indicate that the mini-pipe diameter and the fluid properties have a significant impact on the system's head losses and overall performance.