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微生物流态固化技术赋能填埋场靶向修复

智能填埋场系统 —— 覆盖全国 29 省 433 座填埋场的公开名录数据底座。选定可降解有机碳占比等参数,即可自动核算碳排放与减碳量、评价堆体稳定性与致灾风险、测算剩余寿命与封场再利用边界,并对比综合能耗与水泥基方案。

—名录填埋场(座)
—覆盖省份
—封场治理存量 万m³
—库容腾退潜力 万m³
100%数据可回溯原文
参赛团队生物智能建造团队 负责人吴田 指导老师陈育民 · 陈润泽 · 韩亮 依托单位苏州科技大学 土木工程学院 榜题第十五届“挑战杯”专项赛 CP-202608
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第十五届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛 · 专项赛 榜题编号 CP-202608

微生物流态固化技术赋能填埋场靶向修复

以“流态铺设 → 有限矿化 → 植被建成”三阶段工艺,在不扰动封场堆体防渗结构的前提下, 完成 20~40 cm 生态功能层的薄层修复。本平台是该技术的工程数据底座—— 覆盖全国 29 省 433 座填埋场的公开名录,可对任一场地做稳定性、碳排放、库容寿命与综合能耗的情景测算。

—名录填埋场(座)
—覆盖省份
—封场治理存量 万m³
—库容腾退潜力 万m³
100%数据可回溯原文
参赛团队生物智能建造团队 负责人吴田 指导老师陈育民 · 陈润泽 · 韩亮 依托单位苏州科技大学 土木工程学院

生活垃圾填埋场综合数据库开源 · 逐条可回溯政府原文

数据源自全国生态环境 / 城管 / 住建主管部门依法公开的固废信息公告、隐患排查治理方案、 人大建议答复、封场招标公告与环评批复
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数据可信度说明
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各省填埋场数量(座)

少多

坐标精度分级(点越大越精确)

原文实测场址±场址级 POI 匹配场址大门 / 管理区级 县级行政中心 地市级中心 省级 / 同省重心兜底 当前选中场
提示:点击任一点位查看该场详情,并把其库容/堆高等参数带入下方工具
填埋场名录检索 加载中…
填埋场名称行政区划状态设计库容(万m³)已填(万m³)饱和率
加载中…

孪生场区数字孪生:真实字段驱动的参数化孪生体 方法:原文台账 → 锥台相似律反算 → 20 项场区要素装配 · 口径:逐场可回溯原文

左键拖拽 = 左右旋转 / 上下俯仰 · 滚轮 = 缩放 · 双击 = 复位视角
截洪沟 / 地表水系统 HDPE 防渗膜(主 / 次两道) 压实黏土 / GCL 渗漏检测层 分层压实垃圾 每日 / 中间覆盖土 填埋气导排(石笼井 / 管网) 终场营养植被层 渗滤液导排层 + 花管 靶向修复注入井
场区构成依据:《生活垃圾卫生填埋处理技术规范》GB 50869、《生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范》CJJ 176、 《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》CJJ 113、《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB 16889、 《生活垃圾卫生填埋场运行维护技术规程》CJJ 90;并对照 Practical Engineering 《The Hidden Engineering of Landfills》的场区要素(山谷型选址、雨污分流、渗滤液处理工艺链、 压实与日覆盖、封场后 30 年监测与再利用、填埋气发电)。 图中层厚已按「层厚放大」滑块显示(主/次 HDPE 膜实际仅 1.5 mm,按真实比例在几十米堆体旁不可见); 各要素编号 ①~⑳ 对应图下清单。
孪生口径:堆体按截头锥台相似律(V ∝ h³,占地 A ∝ h²)生成—— 有原文库容 / 占地 / 堆高字段时直接采用真值,缺失项才由库容反算并在图上标注「推算」; 图形下方的属性卡直接调用 01~04 模块的计算结果(甲烷排放、Bishop 安全系数、剩余寿命与再利用排序、 封场修复碳排),因此改任一模块滑块,孪生体的属性卡同步变化。 反算参数缺省值:锥台形状系数 333(即 A = 333·h²,由典型 300 万m³ / 30 m / 30 ha 标定)、压实密度 0.85 t/m³。 本图为科普与方案沟通用的参数化示意,非实景建模,不作为设计依据。
—全国填埋场结构化台账 政府依法公开文件逐条回溯原文,缺字段不按 0 计
—微生物流态固化减碳幅度 同等封场修复工程量下,相对水泥基方案的清单法核算
—封场存量剩余寿命 库容 / 日填埋量 / 沉降一阶衰减联动,服务腾退决策
3D Bishop空间滑裂面与滑体方量 圆柱中段 + 椭圆端帽,计入端部效应,给出滑动方量
参数来源:缺省经验值(尚未绑定具体场址) 01 碳排放 · 02 稳定性 · 03 寿命 · 04 能耗 与 05 数字孪生共用同一套场址参数

01核算碳排放与减碳量 方法:IPCC 2019 一阶衰减 · 口径:IPCC AR6 表7.15 生物源 CH₄ · GWP100 / 年

IPCC 2019 缺省:混合垃圾 0.5;以厨余为主的高可降解垃圾 0.7
IPCC 2019:管理型覆盖层 0.1;无覆盖 / 简易覆盖取 0
净碳排放对比tCO₂-eq / 年 · 越低越好 —
仅常规填埋
—
有限矿化 + 植被共建
(本方案)
—
算法口径(IPCC 2019 一阶衰减): 甲烷产生量 = 填埋量 × DOC × DOCf × F × MCF × 16/12 × e−k·年数; 逸散量 = 产生量 × (1 − 氧化因子 OX) × (1 − 收集率)。 甲烷产率=DOCf × F × MCF × 16/12,本页把其中每一项显式列出: DOCf 为可降解碳分解比例(IPCC 2019 缺省 0.5,混合垃圾)、 F 为填埋气甲烷体积分数(缺省 0.5)、MCF 为甲烷修正因子(厌氧管理型填埋场 1.0)、 16/12 为 CH₄/C 分子量比 —— 缺省组合下产率 = 0.5 × 0.5 × 1.0 × 16/12 = 0.333。 GWP 取值:填埋气甲烷属生物源,按 IPCC AR6 表 7.15 取百年 GWP = 27.0; 27.9 是「来源未知」时的通用值、29.8 是化石源值,均不适用于本场景。 固碳项口径:植被建成后年固碳按实测量计入; MICP 生成的碳酸钙按本项目研究报告 §6.3 口径不直接计为大气碳汇(尿素水解自身释放 CO₂), 故仅作化学计量沉淀量披露,不进入净排放。 量级关系说明:在这套口径下甲烷逸散仍是排放主项,提高填埋气收集率是减碳主抓手; 微生物材料本身的减碳优势体现在 04 板块。 参数为缺省经验值,用于趋势与量级对比,不作为工程核算依据。

02评价堆体稳定性与致灾风险 方法:三维柱体极限平衡(3D Bishop)+ 最危险空间滑裂面搜索 · 口径:CJJ 176 安全系数

算法口径(三维):假定均质堆体、一级边坡,堆体沿坝轴线视为棱柱体。滑裂面取 圆柱中段 + 椭圆端帽 的空间曲面:zs(x,y) = zc − R·√(1 − ((x−xc)/R)² − φ(y)²), 其中 φ(y)=0(圆柱中段,长 2Ye)、φ(y)=(|y|−Ye)/Re(两端椭圆收口,Re=0.75R), 滑体沿轴线总长 L = 2(Ye+Re) —— L 越大端部收口占比越小,Fs 越接近平面应变值, L 有限时端部柱体体积小、倾角平缓,抗滑贡献相对更大,于是 Fs3D > Fs2D(端部效应)。 滑体按竖直柱体离散,逐柱取滑面真倾角 α(由曲面法向给出,cosα = nz)与滑面面积 A = dx·dy/nz, 按三维 Bishop 简化法(柱间作用力水平)迭代: N = [W − u·A·cosα − (c′A/Fs)sinα + (u·A·tanφ′/Fs)sinα] / mα, mα = cosα + sinα·tanφ′/Fs, Fs = Σ[c′A + (N − u·A)tanφ′] / Σ[W·sinα + kh·W·cosα], 孔压 u = ru·γ·h,只计入 0 ≤ zs ≤ zt 的柱(滑面须在坡脚以上出露且不穿出地表)。 在 (xc, zc, R) 上粗网格全局搜索 + 步长折半模式搜索细化,取最小 Fs 为最危险滑面; 另按 L→∞ 算一次平面应变 Fs2D 作对照。地震按拟静力法以水平体力 khW 计入滑动力。 评价基准参考《生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范》CJJ 176:正常工况 ≥1.30、非正常工况 ≥1.10。 均质棱柱体简化模型,不等于实际场地勘察结论。

03测算剩余寿命与封场再利用边界 方法:库容消耗 + 一阶沉降衰减 · 口径:万m³ / 年

算法口径:年填埋体积 = 365×日填埋量 / 压实密度;剩余寿命 = 剩余库容 / 年填埋体积; 堆体占地由已填体积与堆高反算,据此得年增厚速率与封场时堆高; 沉降按一阶衰减 S(t) = S∞(1 − e−kt),S∞ 取堆高的终期沉降系数(垃圾主沉降 + 次沉降经验区间); 封场后长期维护与沉降监测要求参照《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB 16889-2024, 岩土参数取值区间参照《生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范》CJJ 176。 再利用适宜性为多因子加权评分(剩余寿命、堆体稳定性、终期堆高、地下水/防渗约束、甲烷风险), 仅作规划排序参考,不构成工程可行性结论。

04对比综合能耗与水泥基方案 方法:清单法全生命周期核算 · 口径:tCO₂e / 万m² 功能层

报告 §6.2:绿化种植土层 0.20 ~ 0.40 m,按 0.30 m 配置
微生物流态固化(本方案) 水泥基流态固化 常规客土外购
能耗分项微生物流态水泥基客土外购说明
报告口径核算 依据《建“微”智筑——微生物流态固化技术赋能填埋场靶向修复》§3.1 材料性能 · §6.2 工程量与成本 · §6.3 低碳资源化

① 单位体积碳排放替代核算(§6.3 / 表6-3)

② 单位体积修复土成本构成(§6.2 / 表6-2)

口径(研究报告 §6.2 / §6.3 + 现行规范): 工程量 V = A × h,绿化种植土层厚 0.20 ~ 0.40 m,按 0.30 m 配置。 微生物流态固化配方无水泥(巴氏芽孢八叠球菌菌液 + 微生物胶结液 + 黄原胶 + 生物基减水剂 + 重质碳酸钙粉; 黄原胶 0.10 %、生物基减水剂 0.15 ~ 0.30 % 均以干料质量计,菌液∶胶结液 = 1∶2), 相对同用途水泥基方案单位体积减少水泥 115 kg/m³; 水泥生产排放因子取 0.735 kgCO₂e/kg(GB/T 51366-2019 附录 735 kgCO₂e/t), 则材料替代折算减排 115 × 0.735 = 84.5 kgCO₂e/m³,工程汇总值取 约 80 kgCO₂e/m³ (菌液培养、培养基与尿素钙源供应、施工与养护用电按各自活动数据分项统计; MICP 生成的碳酸钙不直接计为大气碳汇)。按 0.30 m 层厚折算:水泥 34.5 kg/m²、减排约 24 kgCO₂e/m²。 外购客土按 0.006 tCO₂e/m³(运输 + 堆场,5 km)。 数值为方案级估算,用于方案比选与推广表达,不作为碳核查报告。

数据画像与存量分析 面向科研与业务决策 · 缺失不按 0 计

统计载入中…

分省库容与饱和度

省份场数有库容 设计库容
(万m³)
有已填 饱和度水位
载入中…

字段完整度

状态构成

口径说明:① 库容类指标仅统计原文明确给出该字段的记录,缺失不按 0 计, 因此部分省份饱和度显示为「—」而非 0%;② 「封场治理存量」指状态为封场/停用且原文给出设计库容的记录, 是可开展封场修复与生态再生的场地规模;③ 「库容腾退潜力」指原文给出剩余库容的记录, 对应陈腐垃圾开挖与库容释放空间;④ 饱和度 = 已填量 ÷ 设计库容,仅在有已填量的记录上计算。