垃圾填埋场ET封顶的工作机理和性能评价数值模型研究

本项目通过自然气象条件下的模型试验，监测封顶土层含水率、地表径流量和透水量的变化，研究降雨和腾发长期作用下封顶内的水分运移规律，揭示ET封顶工作机理；结合能量原理和水气二相流理论，建立同时考虑腾发作用和水气耦合作用的性能评价数值模型，编制程序求解，并使用模型试验数据对数值模型进行校正和验证；通过ET封顶设计参数敏感性分析，研究各参数对其工作性能的影响规律，探讨ET封顶在不同地区的适用性及相应的设计参数。结合本项目共发表学术论文7篇，其中SCI或EI收录7篇。 2100433B

ET（Evapotranspiration，腾发）封顶是一种新型的填埋场封顶系统，其成本低、长期性能稳定。目前对ET封顶工作机理的认识还不够深入，也没有能准确评价其工作性能的数值模型。本项目结合模型试验和现场测渗试验，通过监测封顶土层含水率、地表径流量和透水量的变化，研究降雨和腾发长期作用下封顶内的水分运移规律，揭示ET封顶工作机理；结合能量原理和水气二相流理论，建立同时考虑腾发作用和水气耦合作用的性能评价数值模型，编制程序求解，并分别使用模型试验和现场试验数据对数值模型进行校正和验证；通过ET封顶设计参数敏感性分析，研究各参数对其工作性能的影响规律，探讨ET封顶在不同地区的适用性及相应的设计参数。本项目研究将为ET封顶在我国推广使用提供科学依据，对国内众多填埋场环境污染防治具有实际意义；同时，本项目对认识ET封顶工作机理、发展实际腾发量计算方法与水气二相流理论具有重要理论意义。

填埋场封顶系统滑移破坏是填埋场最主要的失稳破坏模式之一，采用已有的边坡稳定分析理论无法解释其失稳机理，更无法进行合理设计。本项目采用剪切面积保持不变的大型直剪仪，考虑封顶系统所处的应力水平和外在环境，进行低应力和干湿条件下封顶系统土工织物界面剪切试验，提出封顶系统土工织物界面的软化变形机理。将损伤力学的基本理论引入界面本构关系，建立低应力条件下考虑软化特性的土工织物界面弹塑性损伤本构模型。模拟降雨或外部堆载作用下填埋场封顶系统土工织物界面剪应力的重分布和剪切位移的变化规律，揭示填埋场封顶系统滑移破坏机理，提出可直接指导工程应用的设计准则。本项目的研究不仅是合理评价填埋场稳定性和环境效应的重要基础，而且是合理设计填埋场的重要依据。同时，本项目将促进人们对土工织物界面软化机理的深入认识，推动界面损伤本构理论的发展和完善。

填埋场封顶系统滑移破坏是填埋场最主要的失稳破坏模式之一，采用已有的边坡稳定分析理论无法解释其失稳机理，更无法进行合理设计。本项目采用剪切面积保持不变的大型直剪仪，考虑封顶系统所处的应力水平和外在环境，进行封顶系统土工织物界面剪切试验，提出封顶系统土工织物界面的软化变形机理。然后,将界面的软化特征用塑性剪切位移来表示，建立考虑软化特性的土工织物界面弹塑性本构模型。造成封顶系统滑移破坏的因素很多，降雨是其中的一个重要因素，根据水量平衡原理，以扩展的Dupuit假定为基础，建立包含非稳定流状态下估算封顶系统饱和深度的计算模型，分析封顶系统最大饱和深度的变化规律。然后，考虑封顶系统的饱和水位和滑移界面的土--土工织物之间的粘聚力，提出了填埋场封顶系统稳定性的计算方法，揭示填埋场封顶系统失稳破坏机理；在实际工程中为了提高封顶系统的稳定性，通常会在封顶系统中铺设土工格栅，分析土工格栅对封顶系统稳定性的影响，提出可直接指导工程应用的设计准则。最后，针对填埋场封顶系统中两种不同的孔隙水压力模式，考虑水位的变化和地震力的影响，提出填埋场封顶系统在地震荷载作用下的稳定安全系数和屈服加速度计算公式，分析填埋场封顶系统动力失稳破坏机理；然后利用Newmark法分析地震作用下各种因素对填埋场封顶系统永久变形的影响。本项目的研究不仅是合理评价填埋场稳定性和环境效应的重要基础，而且是合理设计填埋场的重要依据。同时，本项目将促进人们对土工织物界面软化机理的深入认识，推动界面本构理论的发展和完善。 2100433B

新一代计算架构下服务的松散耦合性、自治性和动态变化性使得面向服务的工作流在模型合成、模型分割、模型分析、运行和性能评价上出现了许多新的特点和难点。基于这些需求，本项目拟从模型合成验证、运行时模型分割和性能分析三个方面展开研究。首先研究基于模型检测的服务流程合理性验证问题，包括理论框架和实现算法；验证的性质包括服务调用关系的逻辑正确性、流程时间性质的可满足性和服务流程涉及到的其他特殊性质。接着研究面向服务的分布式工作流模型分割问题，包括模型分割理论框架的建立、模型分割的静态和动态方法、模型分割的正确性定义及验证、模型分割的策略和效率分析等内容。最后研究服务流程执行的性能分析和评估方法，包括面向服务的业务流程的性能评价模型和基于系统动力学及多过程仿真的工作流性能分析方法。以上三项研究内容是面向服务的工作流的关键理论问题，而且遵循了工作流技术的建模－运行－性能分析这一逻辑主线。 2100433B