环境工程毕业设计（论文）-垃圾填埋场设计.doc

扬州大学本科生毕业设计（论文） I 摘要 随着经济发展、人民生活水平的提高和城市人口的急剧增长，城市垃圾问题日益 成为困扰世界各国城市发展的重要问题。其中卫生填埋作为一种有效的消纳城市垃圾 的处理方式，是世界各国垃圾处理的首选。鉴于此,本设计为城市生活垃圾卫生填埋场 的初步设计。 垃圾填埋场会对周围的土壤、地下水、大气造成现实的影响和潜在的危害。不合 理的填埋场址其后期对周围的环境影响将是灾难性的，所以，选址工作在垃圾填埋场 的整个建设中的地位显得尤为重要。这里选用层次分析法来选址。 该设计从实际出发,应用经验公式计算出数值,得出既符合实际又经济的设计。垃 圾填埋场由垃圾堆体、终场覆盖、雨水收集与导排、填埋气的导排与处理、渗滤液收 集与处理、安全与环境检测等系统组成。结合具体情况,优化设计,最大限度减少垃圾 填埋场污染环境,节省投资。 关键词: 垃圾；卫生填埋场；选址；层次分析法；设计； 扬州大学本科生毕业设计（论文） II Abstract With development of economy、improvement of peopleliving standard and rapid increment of population in cities.theproblem of municipal waste becames more and more important to the issue of citiessustaineble development for every country . As an effective mean to treat municipalwaste.Landfill is the primary method all over the word。In view of this, the design of city life for preliminary design of the landfill. Around landfill site soil,groundwater and air will be set in a potentially dangerous status.An unreasonablelandfill site selection will be catastrophic to environment in future .Therefore,site selection is of more importance to the whole construction of landfill .Here I use Analytic Hierarchy Process to selecte the site. This design from reality, application experience formula calculates that accords with practical values, and economic design by rubbish landfill. Cover and final rainwater collection, and guide line, and the breath of landfill leachate treatment, collecting and processing, safety and environmental testing system. Combined with a specific situation, optimization design, minimize landfill environmental pollution, save investment. Keywords:sanitary landfill; Rubbish; site selection; Analytic Hierarchy Proces; Design; 扬州大学本科生毕业设计（论文） I 目录 摘要 I ABSTRACT .II 1. 文献综述 .1 1.1 垃圾处理处置概况 .1 1.2 目前国内的研究现状 .2 1.3 国外生活垃圾处理现状 .3 1.4 垃圾处置场选址方法介绍 .4 1.5 措施分析.6 2. 选址分析与研究 .8 2.1 选址原则 .8 2.2 选址要求 .8 2.3 选址方法层次分析法 .9 2.3.1 层次分析法概念及建模 10 2.3.2 层次分析法在垃圾填埋场选址中的应用14 3. 设计计算 19 3.1 垃圾产生量 19 3.1.1 城市人口确定 19 3.1.2 垃圾量的确定 19 3.2 填埋场库容 21 3.2.1 填埋场的面积和库容计算 21 3.2.2 垃圾坝的选择和设计 21 3.3 总图布置 22 3.4 防渗系统 22 3.4.1 关于防渗系统设计所参照的规范是： 22 3.4.2 防渗方式选择 23 3.5 渗滤液收集导排系统与填埋坑地下水的排出与收集 24 3.5.1 渗滤液收集导排系统设计24 3.5.2 填埋坑地下水的收集与排出25 3.6 渗滤液处理系统 25 扬州大学本科生毕业设计（论文） II 3.6.1 渗滤液产生量25 3.6.2 调节池容积26 3.6.3 调节池设计26 3.6.4 渗滤液的处理 27 3.7 填埋场气体导排、处理系统 28 3.7.1 产气量的确定： 28 3.7.2 填埋气导排29 3.8 防洪系统设计 30 3.9 填埋工艺 30 3.9.1 填埋作业31 3.9.2 终期封场31 3.9.3 覆盖材料32 3.9.4 填埋坑内雨水的引流32 3.10 环境保护与环境监测 .32 总结 .34 致谢 .35 参考文献 .36 扬州大学本科生毕业设计（论文） 1 1. 文献综述 1.1 垃圾处理处置概况 随着社会经济发展城市化进程的加快,我国城市面临着日益严重的环境问题,尤其 是生活垃圾污染问题。垃圾是人类生产和生活中必然产生的遗留废物。随着自然资源 不断开发利用，文明不断发展，特别人口的增长和高度向城市集中，以及城市化的迅 速发展，各国垃圾均以快于其经济增长近 3 倍的速度增长。城市生活垃圾不仅影响了 城市环境,还危害到居民的身心健康,成为当今社会最严重的公害之一。处理不好影响 社会的发展,当前如何有效地解决城市生活垃圾污染问题,再现一个清洁、健康的城市 生存环境,已是摆在我们面前的一个重要课题。 据统计，目前全国生活垃圾的年产生量约为 3.7 亿 t，城市生活垃圾产生量约 1.7 亿 t，清运量 1.4 亿 t，处理率为 60.3%；农村生活垃圾产生量约 1.9 亿 t，清运量与处 理量甚微2-4。然而，多数城市的垃圾处理能力并没有跟上垃圾的增速，迄今为止，我 国绝大多数城市生活垃圾仍以露天堆放、填埋为主，不仅占用了宝贵的土地资源，而 且对环境造成了严重的二次污染。能否妥善解决垃圾问题，是关系到国计民生的一件 大事。无论是发达国家或是发展中国家都不可避免地受到垃圾成灾的严重威胁，并因 此发出了高昂的代价。 表 1-1 各个国家垃圾产量及年增长率 国名垃圾总量/(104t/a)年增长率/%单位产量/kg/(人×d) 中国15000101.16 美国1600003.52.39 英国2003.20.87 日本113655.02.46 法国12002.90.75 荷兰5203.00.57 意大利21003.00.59 根据统计数据，全世界城市生活垃圾年平均增长速度高达 8.45%，年生产总量约 120 亿吨。我国的城市生活垃圾产量更大增长更快。2000 年全国城市生活垃圾达到 1.5 扬州大学本科生毕业设计（论文） 2 亿吨,并还以每年 10%以上的速度递增，大大超过世界平均增长速度。由此可见，对垃 圾的处置已刻不容缓。 1.2 目前国内的研究现状 总体上，我国目前在该领域的研究水平相当于国外第二或第三阶段的研究水平!但 某些研究成果已达到国外第四阶段的研究水平5。 同时，自 1991 年 9 月建设部和科委正式把卫生填埋处置技术确定为我国近期推广 的首选技术后，我国各大中城市陆续兴建了一些大、中型城市垃圾卫生填埋场6，如 深圳下坪生活垃圾填埋场、北京阿苏卫生生活垃圾填埋场、杭州天子岭垃圾填埋场、 苏州七子山生活垃圾填埋场、四川绵阳市房楼村生活垃圾填埋场等。并且，建设部在 2001 年颁布了城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准和城市生活垃圾卫 生填埋技术规范 ，这必将促进垃圾卫生填埋在我国的大发展。 解决垃圾问题的目标是将垃圾减容、减量、资源化、能源化及无害化处理。城市 生活垃圾的处理方式目前主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧。其中卫生填埋是目前世 界上最常用的垃圾处理技术。它是从简易的垃圾堆放和填地处理发展起来的一种垃圾 处理技术，是根据生活垃圾自然降解机理和对生态环境的影响特性，采取有效的工程 措施和严格的管理手段，控制垃圾不对周围环境造成污染的综合性科学工程技术方法。 所以对垃圾的处理方式也变得非常重要，我国对现行的生活垃圾处理主要从以下几方 面着手。 卫生填埋：填埋技术作为生活垃圾的传统和最终处理方法，目前仍然是我国大多 数城市解决生活垃圾出路的最主要方法，约占处理总量的 95%左右。根据环保措施 （主要有场底防渗、分层压实、每天覆盖、填埋气导排、渗沥水处理、虫害防治等） 是否齐全、环保标准能否满足来判断，针对经济欠发达地区以及干旱少雨、土地利用 价值低、丘陵山区等地区的生活垃圾处理，我们的解决方案也是以填埋处理为主。 垃圾堆肥：针对生活垃圾中可腐有机物含量高以及待处理生活垃圾产品的消纳能 力强的地区，我们以作为生活垃圾的解决方案。仓式堆肥工艺。 垃圾焚烧：针对土地资源非常宝贵，垃圾热值较高的上海、北京、广州等大城市， 我们的解决方案是通过垃圾的焚烧发电达到较高程度的减量化与无害化，焚烧法是一 种高温热处理技术，固体废物在高温下氧化热解被破坏，是一种可同时实现无害化， 减量化，资源化的处理技术。对分拣出来的物质，如废塑料、木材、竹片、棉麻织物， 扬州大学本科生毕业设计（论文） 3 则通过焚烧系统进行焚烧处置，一般说来，原生垃圾热值是很低的，燃烧时需要加入 大量的阻燃剂，但在经过前处理后，通过机械和人工将塑料、木材、竹片尽可能多地 分选出来，而分选出来的物质如废塑料、木材、竹片其热值很高，适合于焚烧处置， 能实现垃圾处理的减量化要求，并能达到余热利用7。见下表目前国内各个城市处理 方法，以及各种方法特性。 表 1-2 城市生活垃圾处理方法优缺点比较 处理方法减量化无害化资源化投资占地适应的垃圾 焚烧最大(95%) 最彻底 （98%） 发电供热最高最少 热值 3600KJ/KG 以上 的垃圾 堆肥其次(95%) 堆肥产品 （80%） 有机肥较高其次 有机垃圾含量 45%以 上 填埋最低较好沼气较高最大一般垃圾及焚烧炉渣 但就目前的各种垃圾处理技术而言，没有一种能完全实现垃圾的资源化，无论采 用什么方法，总有一部分垃圾需采用卫生填埋法进行最终处置，因此任何城市都不可 能因采用其他处理技术而取消卫生填埋场的建设。但不合理的卫生填埋使城市垃圾造 成了严重的环境破坏，如区域水环境的破坏、土壤的污染，甚至附近人群的健康收到 严重的影响。解决这些问题的方法：一方面是工程技术问题，另一重要方面就是选择 合适的垃圾填埋场。垃圾填埋场选址的合理选择和布局直接关系到场地四周的环境质 量，因此，做好场址选择的研究工作有助于防止和减少填埋场对地质环境的破坏，有 助于防止和减少填埋场对周围环境的危害。 1.3 国外生活垃圾处理现状7 （1）前期阶段（20 世纪 4050 年代）：垃圾以简单的露天堆放为主!场址选择以 交通方便为准则，较少考虑环境保护。 （2）初始阶段（20 世纪 6070 年代）：开始重视垃圾对环境的影响!主要表现在 对场地的定性分析和评价上。 （3）地质环境影响的机理研究阶段（20 世纪 70 年代后期80 年代中期）：其主 要特点是着重对单个污染组分与地下水或地层中矿物组分相互作用机理的研究。 （4）全面系统化研究阶段（20 世纪 80 年代后期开始至今）：对地质处置场研究 更加全面、深入和系统，具体表现在： 处置场设计更加系统和完善； 扬州大学本科生毕业设计（论文） 4 场地地质环境效应研究综合化和系统化； 地质处置场阻隔材料性能的研究日趋活跃； 计算机人工智能系统引入该领域。 垃圾处置方法常用的有简单堆放法、堆肥发酵法、卫生填埋法、焚烧发电法和回 收综合利用资源化等8。其中，标准的卫生填埋法具有成本相对低廉、处理能力大、 适用范围广、无二次污染、环保效果显著和处置彻底等优点，因此，得到世界各国的 普遍采用9-10。我国科委和建设部也将此法定为垃圾处理的首选推广方法（见表 1-3） 表 1-3 部分发达国家垃圾处置的方法的比例（%） 国家 卫生处置填埋焚烧处置堆肥处置其他方法 挪威79.014.07.0 德国67.630.02.4 美国95.05.0 英国79.43.01.016.6 澳大利亚65.024.011.0 意大利68.024.08.0 比利时64.029.09.0 荷兰50.030.020.0 法国50.030.020.0 奥地利43.022.021.014.0 新西兰64.030.06.0 丹麦36.063.01.0 日本32.365.32.4 瑞典20.041.024.015.0 瑞士20.070.010.0 1.4 垃圾处置场选址方法介绍 城市垃圾填埋场选址问题，国外已经有了较多这方面的研究。位址的选择问题自 古有之，从古老中国的看风水，到现今的每一个建筑和设施的施工都要涉及到地址的 选择问题。就目前现状而言，单一传统的垃圾场选址工作是采用资料研究和实地踏勘 的方式，由于各种因素的复杂不确定性，以及人烦主观性影响，很难考虑周全，以至 扬州大学本科生毕业设计（论文） 5 于会造成人力、物力的浪费。合理选址，可以有效节省费用，大幅度的降低运营成本， 符合规划要求，与环境相协调，真正达到垃圾处理目标，利于国民经济的发展。 场址的选择是卫生填埋场全面设计规划的第一步。影响选址的因素很多,主要应从 工程学、环境学、经济学、法律和社会学等方面来考虑。这些选址要求相辅相成。主 要遵循两条原则:一是从防止环境污染角度考虑的安全原则,二是从经济角度考虑的经 济合理原则11。 在了解了垃圾卫生填埋场址选择的基本原则后,如何把这些“原则”逐项的量化, 最终选出一个合适的场地,就需要选择合适的方法,这也是填埋场的建设过程中非常重 要的步骤之一。应该说,用于场地的选择方法是相当多的,比如有图解法、地理信息系 统(GIS)、层次分析法、模糊综合评判法、专家系统法和灰色聚类法等12。现就其中几 种方法给予介绍。 （1）图解法 选择的第一步,要设定最终处置场的选地范围从中排除那些受到土地利用法规定限 制的地段,缩小可征用土地的选择区域。具体操作时,根据选择范围,要准备一套 1/2000001/50000 的地形图,将第一步作为排除条件列出的各种法规限制的区域一并标 记出来。第一步将选地范围缩小以后,第二步要从该区域中提出可以用来建设用的场所。 第三步是要对第二步提出的建设可能地区进行现场调查。在现场调查之前,最好先准备 一张高精度的地形图(例如建设用地在山谷之间,可采用 1/5000 的地形图),如讨论填埋 面积,填埋容量,流域面积等情况在现场确认会变得更容易。第四步,是根据现场调查对 已缩减的候选地进行评价,对候选地进行优先使用次序的排位,最后决定用地。 （2）地理信息系统(GIS)13 GIS(地理信息系统)在现代科学技术中的应用十分广泛,同样在固体废物安全填埋 场选址和场地基础勘察中,也可应用这项具有各种空间功能和高效率的先进的计算机科 学技术手段。GIS 在选址中的应用,主要是利用 GIS 的制图功能,把选址中的那些限制 性因素绘制成各种图形,然后将所绘制的各种图形进行对比和叠加,选择出不受限制性 因素制约的空间位置(例如场地受百年一遇洪水位标高的限制,在洪水位标高以下的区 域则不能选择场址,受该因素制约,场地只能在其标高以上的区域选择),然后再在这些 有效的空间位置中进行对比,确定场址。 （3）层次分析法14 层次分析法(analytic hierarchy process,简称 AHP)的基本思路是:先根据当地的城市 扬州大学本科生毕业设计（论文） 6 规划、交通运输条件、环境保护、环境地质条件等,拟定若干的可选场地(段),再将这 些场地(段)的适宜性影响因素与上述选择原则结合起来,构造一个层次分析图,再把各 层次的各因素进行一一的量化处理,得出每一层各因素的相对权重,直至计算出方案层 各个方案的相对权重,根据这些权重进行评判。 （4）模糊综合评判法15 将模糊综合评判方法引入到城市生活垃圾填埋场的选址研究当中，是一个全新的 探讨，旨在为填埋场选址提供一个新思路和一种便捷高效的新方法，希望能为填埋场 选址问题提供一定的参考价值和借鉴意义。对于填埋场选址,某些需要考虑的因素含有 不确定性(即模糊性)，糊数学的产生为描述这类边界不清的事物提供了一套有效的方 法，即通过建立隶属函数，使这一类模糊因素得到了量化，从而能够在模糊环境中解 决问题,做出正确决策。同时结合层次分析法(AHP)计算出各评价指标的权重值,使决策 结果更具有科学性及合理性。 （5）专家系统法 专家系统预测法是对数据库里的数据进行分析，提取有关规则，按照一定的规则 进行预测。专家系统法，是对人类的不可量化的经验进行转化的一种较好的方法。此 法的优点是：能汇集多个专家的知识和经验，最大限度地利用专家的能力；占有 的资料、信息多，考虑的因素也比较全面，有利于得出较为正确的结论。缺点是： 不具有自学习能力，受数据库里存放的知识总量的限制；对突发性事件和不断变化 的条件适应性差。 （6）灰色聚类评价 灰色聚类评价是环境质量等级研究的一种简单易行的方法。在环境质量评价中， 通常是针对评价目的，选择若干评价参数，计算污染指数，然后建立数学模式，得到 综合指数，最后确定拟评价环境所属的等级。 这种评价方法避免了建立数学模式和计 算综合指数等中间环节，从分级标准直接确定环境质量所属的等级，物理意义十分明 确 1.5 措施分析 从生态环境的角度而言，城市垃圾是一种污染源；从资源的角度而言，城市垃圾 则是地球唯一在增长的一种资源。及时有效地做好城市垃圾的处理，对促进人和自然 和谐相处和社会经济的持续发展具有十分重要的意义。以保障人民健康和环境安全为 扬州大学本科生毕业设计（论文） 7 目的，统筹规划，合理布局，政策引导，因地制宜，加大投入、完善政策、技术示范、 深化改革、健全法规、加强监管，加快城市生活垃圾处理设施建设，不断提高城市生 活垃圾减量化、资源化和无害化水平，促进经济社会可持续发展。 垃圾处理的方法上面介绍了很多，固体废物处置是指最终处置或安全处置，是固 体废物污染控制的末端环节，是解决固体废物的归宿问题。一些固体废物经过处理和 利用，总还会有部分残渣存在，而且很难再加以利用，这些残渣可能又富集了大量有 毒有害成分；还有些固体废物，目前尚无法利用，它们都将长期地保留在环境中，是 一种潜在的污染源。为了控制其对环境的污染，必须进行最终处置，使之最大限度地 与生物圈隔离16。 一个合适的场址，可以减少环境的污染，降低设计要求，降低处置成本，有利于 填埋场的安全管理。因此，填埋场址的合理选择是垃圾卫生填埋场全面设计规划的第 一步，也是处置场建立过程中最重要、最关键的一步。应该说，我国垃圾填埋场为保 护我们的生存环境发挥着重大作用，但是，由于卫生填埋工程起步较晚，目前还存在 不少问题，如，填埋场的选址、设计建设、运行管理、环境监测等。因此，应加强各 方面的技术和经验交流，促进我国垃圾填埋场这项造福于民的环保事业健康发展。 扬州大学本科生毕业设计（论文） 8 2. 选址分析与研究 垃圾的卫生填埋处置须获得经济效益、环境效益和社会效益，并达到这三个效益 的最佳配置。一个合适的场址，可以减少环境的污染，降低设计要求，降低处置成本， 有利于填埋场的安全管理。因此，填埋场址的合理选择，是垃圾卫生填埋处置的第一 步，也是处置场建立过程中最重要、最关键的一步。但卫生填埋场场址的选择，涉及 到当地的经济、交通等的发达情况，地理地形条件，气候情况，环境地质条件，地表 水文条件及水文地质工程地质条件等，是一项十分复杂的工作。如何才能选出一个合 适的场址，采用什么方法才能把上述因素综合考虑进去，从而在众多的候选场段中选 择到一个最优秀的场地，这是当前急需解决的问题。 2.1 选址原则 场址的选择是卫生填埋场全面设计规划的第一步。影响选址的因素很多,主要应从 工程学、环境学、经济学、法律和社会学等方面来考虑。这些选址要求相辅相成。主 要遵循以下几条原则： .环境保护原则是选址的基本原则。应确保场址周边土壤环境、水环境、大气 环境以及人类生存环境等的安全，尤其是防止垃圾渗滤液的释出对地下水、地表水的 污染，是填埋场选址是考虑的重点。 .经济原则。科学、合理地选择填埋场地，能够降低工程造价、提高资金的利用 效率。选址经济问题比较复杂，它涉及场地的规模、征地费、运距、地形、地貌、水 文地质条件等多种因素。 .法律及社会支持原则。场址的选择，不能破坏和改变周围居民的生产、生活基 本条件，要得到公众的支持。 .工程学及安全生产原则。必须综合考虑场址的地形、地貌、水文与工程地质条 件、场址抗震防灾要求等安全生产要素，以及交通运输、覆盖土土源、文物保护、国 防设施保护等因素。 扬州大学本科生毕业设计（论文） 9 2.2 选址要求 根据以上原则，生活垃圾卫生填埋场选址满足表中的基本要求 表 2-1 垃圾填埋场选址的基本要求 项目基本要求 工程方面 1、填埋场有足够的库容，使用年限宜 10 年以上，特殊情况下不应 低于 8 年 2、运距合理，交通方便，满足全天候运输作业的要求 3、较适宜的水文地质条件 4、防渗处理较易 5、有较丰富的土源 6、尽可能利用天然地形条件，减少土方工程量 环境方面 1、填埋场防洪标准应符合：大型填埋场（库容大于 500 万 m3）按 50 年一遇设计，100 年一遇校核；其余按 20 年一遇设计，50 年一 遇校核 2、离居民住房区 500m 以外 3、不应设在国家自然保护区、风景区、文物古迹区、国防设施用地 区 4、水源保护区下游,夏季主导风向下风向 经济方面 1、尽量利用荒地、山谷 2、尽量提高单位面积上的垃圾填埋量，即填埋场空间利用系数 E 3、尽量减少工程量 4、运行管理经济合理 5、封场后综合开发利用 法律和 公众方面 1、必须符合城市用地规划、区域环境规划，城市总体规划以及环境 卫生专项规划 2、符合国家及当地的有关法律、法规 3、注意公众舆论和社会影响 4、尽量符合城市给 扬州大学本科生毕业设计（论文） 10 2.3 选址方法层次分析法 在了解了垃圾卫生填埋场址选择的基本原则和程序后,如何把这些“原则”逐项的 量化,最终选出一个合适的场地,就需要选择合适的方法,这也是填埋场的建设过程中非 常重要的步骤之一。应该说,用于场地的选择方法是相当多的,比如有图解法、地理信 息系统(GIS)、层次分析法、模糊综合评判法、专家系统法和灰色聚类法等。现就采用 层次分析法。 2.3.1 层次分析法概念及建模 层次分析法是美国运筹学家塞提于 20 世纪 70 年代提出的一种定性与定量结合的 多目标决策分析方法。分析中将决策者的经验判断给予量化，也是一种优化技术,经过 多年发展已成为一种较为成熟的方法,近年来在许多领域发展迅速。 层次分析法是将要评判系统的有关替代方案的各种要素按照上一层次为准则，对 该层次元素进行逐次比较，依照规定的标度量化后写成矩阵形式，即构成判断矩阵。 根据两两比较算出各因素的权重，根据综合权重按最大权重原则确定最优方案。而运 用层次分析法作系统规划，大致经过 6 个步骤：明确问题；建立阶梯层次结构；构造 比较判断矩阵；层次单排序；层次总排序；一致性检验。 运用层次分析法建模，大体上可按下面四个步骤进行： （1）建立递阶层次结构模型； （2）构造出各层次中的所有判断矩阵； （3）层次单排序及一致性检验； （4）层次总排序及一致性检验。 下面分别说明这四个步骤的实现过程： （1） 建立层次结构模型 应用 AHP 分析决策问题时，首先要把问题条理化、层次化，构造出一个有层次的 结构模型。在这个模型下，复杂问题被分解为元素的组成部分。这些元素又按其属性 及关系形成若干层次。上一层次的元素作为准则对下一层次有关元素起支配作用。这 些层次可以分为三类： （i）最高层：这一层次中只有一个元素，一般它是分析问题的预定目标或理想结 果，因此也称为目标层。 扬州大学本科生毕业设计（论文） 11 （ii）中间层：这一层次中包含了为实现目标所涉及的中间环节，它可以由若干个 层次组成，包括所需考虑的准则、子准则，因此也称为准则层。 （iii）最底层：这一层次包括了为实现目标可供选择的各种措施、决策方案等， 因此也称为措施层或方案层。 递阶层次结构中的层次数与问题的复杂程度及需要分析的详尽程度有关，一般地 层次数不受限制。每一层次中各元素所支配的元素一般不要超过 9 个。这是因为支配 的元素过多会给两两比较判断带来困难。 最简单的层次结构可分为三层，最上面为目标层，中间是准则层或指标层，最下 面为方案层，见下图 2-1。 A 目标层 C1 C2 - Cm 准则层 P1 P2 - Pn-1 Pn 方案层 图 2-1 层次图 （2）构造判断矩阵 判断矩阵表示针对上一层次某个元素本层次有关元素的相对重要性，假定 C 层中 元素 Ck 与下一层次中元素 P1，P2，Pn 有联系，则有以下判断矩阵： 表 2-2 判断矩阵表 CkP1 P2 Pn P1 P2 Pn a11 a12 a1n a21 a22 a2n an1 an2 ann 则得到判断矩阵。aij 表示对于 Ck 来说，Pi 对 Pj 的相对重要性。aij 一 nnij aA )( 般取为 1，2，3，9 及它们的倒数。并且判断矩阵应满足： （i）， （ii）（） 1 ii a ij ji a a 1 nji, 2 , 1, 扬州大学本科生毕业设计（论文） 12 层次结构反映了因素之间的关系，但准则层中的各准则在目标衡量中所占的比重 并不一定相同，在决策者的心目中，它们各占有一定的比例。 关于如何确定的值，Saaty 等建议引用数字 19 及其倒数作为标度。下表 2-3 列 ij a 出了 19 标度的含义： 表 2-3 标度含义表 标度含 义 1 3 5 7 9 2，4， 6，8 倒数 表示两个因素相比，具有相同重要性。 或优劣相等。 表示两个因素相比，前者比后者稍重要。 或稍优于。 表示两个因素相比，前者比后者明显重要。或优于。 表示两个因素相比，前者比后者强烈重要。或甚优于。 表示两个因素相比，前者比后者极端重要。或极优于。 表示上述相邻判断的中间值 若因素 与因素的重要性之比为，那么因素与因素 重要性之 i j ij a j i 比为。 ij ji a a 1 （3）对判断矩阵的一致性检验的步骤如下： （i）计算一致性指标CI 1 max n n CI （ii）查找相应的平均随机一致性指标。对，Saaty 给出了的值， RI 9 , 1n RI 如下表 2-4 所示： 表 2-4 值表 RI n1 2 3 4 5 6 7 8 9 RI0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45 的值是这样得到的，用随机方法构造 500 个样本矩阵：随机地从 19 及其倒数 RI 中抽取数字构造正互反矩阵，求得最大特征根的平均值，并定义 max ' 。 1 'max n n RI （）计算一致性比例CR RI CI CR 扬州大学本科生毕业设计（论文） 13 当时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的，否则应对判断矩阵作适当 10 . 0 CR 修正，使其满足。 10 . 0 CR （4）层次总排序及一致性检验 上面我们得到的是一组元素对其上一层中某元素的权重向量。我们最终要得到各 元素，特别是最低层中各方案对于目标的排序权重，从而进行方案选择。总排序权重 要自上而下地将单准则下的权重进行合成。 设上一层次（C 层）包含 C1,C2,Cm 共个因素，它们的层次总排序权重分别 m 为。又设其后的下一层次（P 层）包含 P1,P2,Pn 共个因素，它们关于 Cj m aa, 1 n 的层次单排序权重分别为（当 Pi 与 Cj 无关联时，） 。现求 P 层中各因 njj bb, 1 0 ij b 素关于总目标的权重，即求 P 层各因素的层次总排序权重，计算按下表 2-5 所 n bb, 1 示方式进行，即，。 m j jiji abb 1ni, 1 表 2-5 层次总排序表 C1C2Cm 层 C 层 P a1a2am P 层次总 排序 P1 P2 Pn b11 b21 b1n b12 b22 b2n b1m b2m bnm 1 1 m jj j a b 2 1 m jj j a b 1 m jnj j a b 对层次总排序也需作一致性检验，检验仍象层次总排序那样由高层到低层逐层进 行。这是因为虽然各层次均已经过层次单排序的一致性检验，各成对比较判断矩阵都 已具有较为满意的一致性。但当综合考察时，各层次的非一致性仍有可能积累起来， 引起最终分析结果较严重的非一致性。 设 P 层中与 Cj 相关的因素的成对比较判断矩阵在单排序中经一致性检验，求得单 排序一致性指标为， （） ，相应的平均随机一致性指标为（ )( jCImj, 1)( jRI 已在层次单排序时求得） ，则层总排序随机一致性比例为 )()(jRIjCI、 B 扬州大学本科生毕业设计（论文） 14 m j j m j j ajRI ajCI CR 1 1 )( )( 当时，认为层次总排序结果具有较满意的一致性并接受该分析结果。 10 . 0 CR 2.3.2 层次分析法在垃圾填埋场选址中的应用 在垃圾填埋场选址中，为了更加精确的确定所选场地的适宜性，必须对选址过程 的影响因素进行综合评判。并根据具体情况和条件，确定各影响因素的重要程度，最 后确定场地的适宜性等级。 这里先根据当地的城市规划；交通运输条件；环境保护；环境地质条件等，拟订 3 个可选场地（见 CAD 图） ，再将这些地段的适宜性影响因素与上述选择原则结合起 来，构造层次分析图，再把各层次的各因素进行逐一量化处理，得出每一层各因素的 相对权重，直至计算出方案层各个方案的相对权重，根据这些权重进行判别。 （1）建立层次模型 影响选址的因素很多，主要应从工程学、环境学、经济学以及社会和法律等方面 来考虑。这几个因素是相互影响、相互联系、相互制约的。将垃圾填埋场综合适宜性 作为层次分析的目标层（A） ，将填埋场选址的制约因素作为层次分析的准则层（B） ， 将被选的三个场址作为方案层（C） ，建立层次分析模型。因此，建立的层次结构模型 如下图： 目标层 A 垃圾填埋场综合适宜性 经 工 环 政 济 程 境 策 准则层 C 学 学 学 法 方 方 方 规 面 面 面 方 面 方案层 P 场址 1 场址 2 场址 3 扬州大学本科生毕业设计（论文） 15 图 1-2 垃圾填埋场选址层次图 （2） 构造判断矩阵并求最大特征根和特征向量 当建立了分析层次后，就可逐层逐项进行两两比较，利用评分法比较其优劣。从 上层次结构图中 C1、C2、C3 、C4准则以垃圾场综合适宜性这一目标进行两两评比， 假定选择者在方案得选择上要求见下表： 表 2-6 A-C 判断矩阵表 AC1C2C3C4 C1 C2 C3 C4 1 5 4 3 1/5 1 1/3 1/5 1/4 3 1 1/3 1/3 5 3 1 通过计算，得 max4.187，W（0.067，0.546，0.262,0.124）T =0.062， 1 max n n CI RI0.90， 0.06911.5 进行削坡处理，将植物、草根及浮土清理干净，待边坡处理好后铺设一层袋 装土作为支持层，在袋装土上铺设一层土工布，作为膜的支持层，土工布上铺 HDPE 膜， 在膜上铺一层土工布作为保护层，最后在土工布上再铺一层袋装土保护 HDPE 膜。 （4）垃圾坝防渗 在坝内侧铺设一层土工布作为保护层，在土工布上铺设 HDPE 膜，在膜上铺设一 层土工布作为保护层在坝顶处设锚固沟对防渗层进行锚固。 3.5 渗滤液收集导排系统与填埋坑地下水的排出与收集 3.5.1 渗滤液产生量 本工程渗滤液的产生量以大气降雨公式计算。根据国内外垃圾渗滤液产生量计算 方面的经验，我们用以下简式： 扬州大学本科生毕业设计（论文） 25 Q=CIA/1000 式中：Q日平均浸出液的量，m3/d; C流出系数，%，与填埋场表面特性、植被、坡度有度，一般取 0.20.8；这里取 0.25 I日平均降雨量，mm/d，这里取 1020 mm/年 A填埋场集水面积，m2。 垃圾填埋场的面积为 213027m2，C 取 0.25， 则渗滤液的产生量 Q=CIA/1000=0.25×1020×213027/1000=54321.885m3/年=148.83 m3/d 3.5.2 渗滤液收集导排系统设计 垃圾卫生填埋场渗滤液的收集排出系统主要由设置在底部防渗层上的渗滤液导水 层、集水盲沟和竖向石笼组成。 渗滤液导水层是在防渗层上铺设 300mm 厚的砾石层。由西向东，导水层坡度为 6.2%。砾石从上至下，直径为 1650mm，粒径逐渐加大，起到既能截细小颗粒， 又能确保排水通畅的作用。 集水盲沟布置成纵横交错的支状，在填埋区中间沿东西向布置一条主盲沟，南北 向布置几条支盲沟，盲沟内布置渗滤液收集花管，管外填充砾石作为滤水层（粒径从 管道外壁向外依次减小） 。主盲沟内铺设 400HDPE 穿孔管；支盲沟内铺设 200HDPE 穿孔管 在整个填埋区域内按 50m 左右间距设置竖向导气集水石笼。石笼由直径 1200mm 的金属网填以级配碎石形成，石笼内设置 200HDPE 穿孔管。 为保证填埋堆体的渗滤液与填埋气体导排顺畅，在堆体标高 145 米处设中间层渗 滤液与填埋气导排盲沟，导排盲沟呈纵横交错布置，与各个导气石笼相通。 渗滤液收集导排系统的工作机理：各垃圾层的渗滤液进入附近的石笼或流到坡面 上，再经石笼或坡面流入导流层进入支盲沟或主盲沟，最后经 400 的渗滤液收集管穿 过垃圾坝排入调节池。穿垃圾坝管为 2 根 400 的 HDPE 管，且在出口处设阀门。 扬州大学本科生毕业设计（论文） 26 3.5.3 填埋坑地下水的收集与排出 填埋坑坑底由西向东坡度为 6.2%，待填埋坑基础处理好后，在坑底铺设 300mm 厚的中粗砂作为地下孔隙水导水层。在填埋区坑底中间布置一条孔隙水导流盲沟，该 盲沟位于渗