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全国填埋场数量达2万多座,未来还将修建大量的填埋场,填埋处置污染控制是亟待解决的环境问题。近年来,研究污染物在垃圾填埋场中的渗透规律以及对地下水污染的影响已成为国内外学者研究的重要课题。随着纳米颗粒技术的迅速发展和广泛应用,必然导致最终出现在固体废弃物填埋场上污染物中的纳米颗粒含量会越来越大,而对于纳米颗粒的毒性国内外学者已有相当深入的研究,目前针对填埋场衬垫系统中纳米颗粒运移规律的研究,国内尚属空白,国外也刚刚开始起步,还尚未有人进入到深一步的研究,更没有可以致用的研究结果面世。鉴于此,首先研究碳纳米颗粒在填埋场衬垫系统中关键垫层土工织物钠基膨润土防水毯(GCL)中的渗透规律便显得尤为重要。本文借助GDS柔性壁渗透仪对超高纯单壁碳纳米管分散液在GCL中的渗透规律展开了一系列试验研究,接着考虑到碳纳米管的特殊性并结合试验结果对单壁碳纳米管在GCL中的浓度方程进行了修正,最后应用GMS有限元软件对单壁碳纳米管在填埋场系统中的运移情况进行了模拟,主要完成了以下工作:(1)通过GDS三轴柔性壁渗透仪对单层GCL和双层GCL分别进行了超高纯单壁碳纳米管分散液的渗透试验,研究了在不同渗透压力作用下单层GCL和双层GCL对超高纯单壁碳纳米管分散液的渗透规律,并对通过GCL的渗出溶液进行了检测,为后续的理论研究及有限元模拟提供了必要的参数。(2)通过考虑单壁碳纳米管在GCL中的运移为瞬态的情况,建立了单壁碳纳米管在GCL中运移二阶对流弥散方程,考虑到单壁碳纳米管的特殊性,例如碳纳米管所带电荷与GCL中钠基膨润土所带电荷间的相互作用以及其他独特的力学、电学和化学性能等,直接对浓度方程进行了修正。在假设修正系数为1的情况下利用MATLAB编程求得污染物累积通过GCL底部的质量,并与试验结果对比分析,得出了单层GCL和双层GCL不同的修正系数。最后将通过GCL底部的累积通量延伸至100年,并进行了对比分析,从而给出了填埋场设计、施工的一些建议和方法。(3)借助GMS有限元分析软件,对单壁碳纳米管在填埋场系统中的运移规律做了模拟,采用栅格模式建立了MODFLOW模型,采用GMS中MODPATH粒子束示踪技术模拟单壁碳纳米管在填埋场中的运移规律,并与试验和理论结果进行了对比分析。