城市垃圾填埋场地下水污染的模拟与控制技术研究

我国数量庞大的城市垃圾填埋场已造成了地下水的严重污染，但有关污染预测和控制方法的系统研究在我国还未开展。本项目拟通过野外调查、实验室试验和计算机模型模拟等综合方法，研究垃圾渗滤液中污染物在包气带中和含水层中的迁移转化及自然衰减能力；研究垃圾填埋场地下水污染的控制理论与方法；建立填埋场污染质在地下环境中运移转化的三维数值模型，进行模拟分析预测；利用数值模型对不同的地下水污染控制方法进行控制效果的模拟，进而提出科学有效的城市垃圾填埋场地下水污染的控制方法。为我国垃圾填埋场地地下水污染的进一步的修复提供依据和创造条件。 2100433B

山东省地下水数值模拟与污染控制工程技术研究中心是以济南大学资源与环境学院水资源科学与工程、地下水科学与工程和地热科学与工程三个专业方向为依托，并肩负水利工程专业（水文学及水资源方向、地下水科学与工程方向）硕士研究生培养、承担地下水资源与环境方面的科学研究与工程技术应用工作的省级工程技术中心。

本中心下设地下水运移基本规律实验室、地下水模拟控制仿真实验室以及基础地质实验室。中心现有专职人员 13 名，其中正高级职称人员5 名。

山东省地下水数值模拟与污染控制工程技术研究中心致力于运用数值模拟方法解决国民经济建设中急需解决的水文地质问题，如水资源评价、地下水污染、海水入侵、热量运移和含水层贮能、地下水管理与合理开发、地下水-地表水联合评价调度、地面沉降、地下水环境影响预测评价等。基于渗流理论为基础、以水文地质模型研究为重心是现代水文地质学发展趋势，也是本中心的优势与特色。在工程技术应用方面，本中心与环保、水利、地矿等行业单位有良好的合作关系。多项研究成果达到国际先进水平、获省部级科技奖。 2100433B

本项目采用数值分析、试验研究等方法对膜结构施工成形问题展开了深入的、系统的研究，主要包括：(1)提出了膜结构施工成形的全过程数值模拟方法。该方法先根据平面裁剪片的几何形状求解出拼接粘贴后的无应力初始形态，再对该初始形态进行充气或张拉的数值模拟，从而获得最终的成形形态。该方法的准确性和有效性已通过数值算例和实验结果进行了证明。它为施工过程的跟踪分析及施工方案的确定、施工误差的分析等研究工作提供了基础研究手段；(2)考虑施工误差的随机性和各误差参数的耦合作用，提出了膜结构施工成形的误差分析方法。选取膜材厚度偏差、膜材弹性模量偏差、边界偏差、气压偏差等作为主要影响因素并建立了各误差的随机模型。根据拉丁超立方抽样法进行随机抽样，采用基于回归和相关的全局敏感性方法对膜结构进行了分析。分析揭示了各误差源与成形精度的敏感度关系，并据此进一步为成形精度控制提供了合理化建议；(3)考虑应力、几何形状、支座反力等多项指标，对典型膜结构的多种施工成形方案进行了模拟。研究了施工过程中结构的内力、位移、反力的变化规律，考察了不同的施工顺序对其施工张拉过程的影响。分析进一步考虑了不同参数包括跨度、高跨比以及索膜预张力密度比对研究结果的影响。最终通过分析和比选给出了最优成形方案，为膜结构施工方案的确定提供了依据。 2100433B

近十年来膜结构迅速向大型化、复杂化发展，膜结构施工成形理论研究的滞后成为制约膜结构进一步的超越发展的关键问题。为此，本项目拟采用数值分析、试验研究等方法对膜结构施工成形问题展开深入的、系统的研究，主要内容包括：(1)提出膜结构施工成形的全过程数值模拟方法，为施工过程的跟踪分析及施工方案的确定、施工误差的分析等研究工作提供基础研究手段；(2)提出膜结构施工成形方案的多目标优化方法，通过优化分析为膜结构施工方案的确定提供理论依据；(3)考虑施工误差的随机性和各误差参数的耦合作用，提出膜结构施工成形的误差分析方法，阐明各种误差源与膜结构成形的敏感度关系，为膜结构施工成形的误差控制提供具体建议，并为编制或修订有关国家标准提供基础资料。本项目兼顾理论性和实用性，以期解决当前膜结构施工成形无据可循的局面,部分研究成果可用于太空膜结构等相关领域。