西南地區(qū)山谷型垃圾填埋場(chǎng)滲漏原因分析

范 偉

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局101地質(zhì)大隊(duì)，貴州 凱里 556000)

0 引言

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市生活垃圾產(chǎn)生量急劇增多，垃圾填埋場(chǎng)日漸成為城市垃圾處理的首選方式。然而，通過(guò)對(duì)不同地區(qū)垃圾填埋場(chǎng)的調(diào)查顯示，大部分垃圾填埋場(chǎng)都存在不同程度的滲漏問(wèn)題。西南地區(qū)由于其地形地貌原因，多將垃圾填埋場(chǎng)修建在沖溝谷地或自然洼地等地區(qū)，這些地區(qū)滲漏對(duì)周?chē)h(huán)境的影響更為嚴(yán)重?，F(xiàn)以西南地區(qū)某典型的山谷型垃圾填埋場(chǎng)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)滲漏原因進(jìn)行調(diào)查和分析，提出防滲措施建議，以期能為類似條件的垃圾填埋場(chǎng)防滲處理提供參考依據(jù)。

1 場(chǎng)地概況

1.1 垃圾場(chǎng)情況簡(jiǎn)介

西南地區(qū)某垃圾填埋場(chǎng)占地面積約10 hm2，設(shè)計(jì)庫(kù)容約40萬(wàn)m3，日處理生活垃圾量80 t，使用年限10年。該垃圾場(chǎng)運(yùn)行至5年左右，下游村寨居民反映居住地水井受污染，引起了相關(guān)部門(mén)的高度重視。

垃圾場(chǎng)修建在北西—南東向沖溝與南西—北東向沖溝的下游交匯處，南西—北東方向長(zhǎng)約30 m～200 m，北西—南東方向長(zhǎng)約60 m～370 m。主壩和副壩分別設(shè)于庫(kù)區(qū)北東側(cè)和南西側(cè)，調(diào)節(jié)池和滲濾液處理站則布置在下游寬緩處，其平面布置如圖1所示。

1.2 地形地貌

該垃圾填埋場(chǎng)區(qū)域地貌組合類型為侵蝕—溶蝕低山地貌。微地貌位于北西—南東向沖溝與南西—北東向沖溝的下游交匯處，所在沖溝總體地勢(shì)為北西、南西高，北東低，沖溝兩側(cè)均為自然斜坡，坡上植被茂密，坡度15°～60°。垃圾場(chǎng)所在沖溝下游呈南西—北東走向，于垃圾場(chǎng)門(mén)口與近南北向公路所在沖溝相交。

1.3 地層巖性

垃圾填埋場(chǎng)區(qū)域出露的地層由新至老依次為：

石灰?guī)r(∈1q)：灰色，薄至中厚層，節(jié)理裂隙較發(fā)育，節(jié)理面見(jiàn)鐵質(zhì)浸染，裂隙閉合，未見(jiàn)溶蝕晶洞發(fā)育；出露處自上而下頁(yè)巖夾層逐漸增多，漸變至石灰?guī)r與頁(yè)巖互層，分布于庫(kù)區(qū)南岸上部。

頁(yè)巖(∈1p)：強(qiáng)風(fēng)化，灰黃色，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，節(jié)理面見(jiàn)鐵錳質(zhì)浸染，風(fēng)化厚度不等；其厚度2.5 m～8.0 m，分布于庫(kù)區(qū)北岸和北西岸。中風(fēng)化，灰綠色，薄層狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，節(jié)理面偶見(jiàn)鐵質(zhì)浸染；分布于庫(kù)區(qū)南岸下部、北岸和北西岸強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖之下，該層巖體完整性、隔水性較好。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

垃圾填埋場(chǎng)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較發(fā)育，庫(kù)區(qū)位置發(fā)育兩條斷裂。其中一條斷層自垃圾場(chǎng)主壩右壩肩至副壩右壩肩通過(guò)，近東西向展布，傾向北，傾角約70°，斷裂帶中心部分為斷層泥，結(jié)構(gòu)致密，相對(duì)隔水，為阻水?dāng)鄬?；另一條斷層通過(guò)垃圾場(chǎng)主壩右壩肩底，沿右岸坡壁發(fā)育，主要由頁(yè)巖和灰?guī)r接觸構(gòu)成，呈北東向展布。

查閱區(qū)域地質(zhì)資料，該區(qū)域歷史上無(wú)地震記錄，不存在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為6度，屬于抗震一般地段。

1.5 地下水及巖層滲透性

垃圾填埋場(chǎng)區(qū)域地下水按含水介質(zhì)及其組合劃分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖巖溶水三大類。其中以松散巖類孔隙水為主。

垃圾場(chǎng)區(qū)域地下水的埋藏較淺，一般不大于10 m。區(qū)內(nèi)地下水動(dòng)態(tài)變化較大，泉流量、地下水位主要受大氣降雨等因素控制，呈季節(jié)性變化。地下水以庫(kù)岸周邊山脊為分水嶺，庫(kù)區(qū)為一獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，庫(kù)岸斜坡地下水向庫(kù)區(qū)徑流后，與庫(kù)區(qū)地下水匯合，向主壩前緣沖溝徑流，沿垃圾場(chǎng)門(mén)前公路地下管網(wǎng)徑流，匯入主河流。

本次查漏工作主要對(duì)基巖進(jìn)行了壓水試驗(yàn)，繪制出P—Q曲線，再根據(jù)SL 31—2003水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程附錄C，利用壓水試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算巖體滲透系數(shù)，其公式為：

其中，K為巖體滲透系數(shù)，m/d；Q為壓入流量，m3/d；H為試驗(yàn)水頭，m；L為試驗(yàn)段長(zhǎng)度，m；r0為鉆孔半徑，m。

根據(jù)以上公式計(jì)算結(jié)果，中風(fēng)化頁(yè)巖滲透系數(shù)0 m/d～0.283 6 m/d，透水性弱～極微；中風(fēng)化石灰?guī)r滲透系數(shù)2.380 3 m/d～5.721 4 m/d，透水性中等～強(qiáng)；中風(fēng)化石灰?guī)r夾頁(yè)巖，透水性弱～中等。

2 垃圾場(chǎng)區(qū)及周邊污染現(xiàn)狀

根據(jù)對(duì)垃圾填埋場(chǎng)可能滲漏及其影響范圍內(nèi)取水樣檢測(cè)分析，了解到垃圾場(chǎng)區(qū)及周邊污染現(xiàn)狀。各分區(qū)的污染現(xiàn)狀如表1所示。

表1 垃圾場(chǎng)各區(qū)污染現(xiàn)狀統(tǒng)計(jì)表

3 查漏解決方案

本次查漏工作依據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以工作目的為指導(dǎo)，通過(guò)工程地質(zhì)測(cè)繪、水文地質(zhì)調(diào)查、勘探和試驗(yàn)等工作，查明垃圾場(chǎng)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，分析滲濾液滲漏原因和滲漏路徑，提出防滲工程措施建議，為防滲工程設(shè)計(jì)提供科學(xué)的地質(zhì)依據(jù)。本次查漏工作技術(shù)路線圖如圖2所示。

4 滲漏原因分析

垃圾填埋場(chǎng)滲濾液滲漏，是一系列原因綜合作用的結(jié)果。首先是庫(kù)區(qū)內(nèi)防滲土工膜的破損，導(dǎo)致滲濾液向下入滲至第四系孔隙水中，這也是最主要的原因；其次是主壩的防滲性差，被污染的地下水能透過(guò)主壩向下滲流；最后是庫(kù)區(qū)內(nèi)匯聚的大量地下水能將污染物質(zhì)遠(yuǎn)距離運(yùn)移至沖溝下游。

庫(kù)區(qū)防滲土工膜破損原因有：1)施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中被尖狀物質(zhì)刺破；2)土工膜局部拼接部位焊接不牢；3)局部坡度較大地段的土工膜在垃圾重力作用下被拉破；4)局部防滲系統(tǒng)沉降過(guò)大，給土工膜施加側(cè)向拉力致使其拉裂破損；5)填埋庫(kù)區(qū)底部地下水豐富，水位較高，浮力較大，土工膜被地下水浮力剪破。

據(jù)鉆探及壓水試驗(yàn)資料，主壩以中風(fēng)化頁(yè)巖為地基持力層，中風(fēng)化頁(yè)巖為相對(duì)隔水層，而壩體為漿砌毛石砌體，且砂漿飽滿度差，防滲性能差，庫(kù)區(qū)地下水通過(guò)主壩下部壩體和砂漿墊層空隙向下游滲漏。

庫(kù)區(qū)邊緣截洪溝至地表分水嶺范圍內(nèi)的大氣降雨形成的地表徑流，以及副壩上游流入副壩導(dǎo)流管的地表水流滲入填埋庫(kù)區(qū)底部補(bǔ)給地下水的水量較大，導(dǎo)致庫(kù)區(qū)地下水量增大。大量地下水?dāng)y帶滲濾液滲出主壩并沿主壩前緣沖溝遠(yuǎn)距離徑流至下游主河流內(nèi)。

5 防滲措施建議

針對(duì)垃圾填埋場(chǎng)滲漏原因、路徑并結(jié)合場(chǎng)地的實(shí)際情況，提出如下防滲措施建議：

1)截：復(fù)核截洪溝的排水能力，修復(fù)或重新設(shè)計(jì)施工截洪溝局部地段，截取地表水，減少進(jìn)入填埋庫(kù)區(qū)的地表徑流。

2)疏：重新設(shè)計(jì)庫(kù)區(qū)上游地表水導(dǎo)流管，以減少進(jìn)入庫(kù)區(qū)和調(diào)節(jié)池的水量，減輕滲濾液處理負(fù)擔(dān)。

3)擋：在主壩下游沖溝約50 m處設(shè)防滲混凝土截污壩，壩底和壩肩需嵌入下部頁(yè)巖相對(duì)隔水層一定深度，將上游遭受污染的地下水截流。

4)凈：在截污壩后緣設(shè)置污水收集池，并通過(guò)管道輸送至調(diào)節(jié)池，處理合格后再排放。

6 結(jié)語(yǔ)

1)山谷型垃圾填埋場(chǎng)多修建在自然沖溝交匯區(qū)域，該區(qū)域出露的基巖富水性弱、隔水性好，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，斷裂構(gòu)造弱發(fā)育。

2)該典型垃圾填埋場(chǎng)庫(kù)區(qū)出露基巖以頁(yè)巖為主，但南部局部出露石灰?guī)r，且有斷層通過(guò)庫(kù)區(qū)邊緣。

3)垃圾填埋場(chǎng)污染現(xiàn)狀為：庫(kù)區(qū)上游、南東側(cè)及北西側(cè)尚未受到污染；主壩處及前緣沖溝內(nèi)地表水和第四系地下水已被污染，由于頁(yè)巖相對(duì)隔水，下部基巖內(nèi)地下水未被污染。

4)滲濾液滲漏原因：一是庫(kù)區(qū)內(nèi)防滲膜的破損，導(dǎo)致滲濾液下滲；其次是主壩的防滲性差，被污染地下水透過(guò)主壩向下滲流；最后是庫(kù)區(qū)內(nèi)匯聚的大量地下水能將污染物質(zhì)遠(yuǎn)距離運(yùn)移至沖溝下游。

5)防滲措施建議：a.截，截流地表水，減少地表徑流入滲庫(kù)區(qū)；b.疏，修復(fù)導(dǎo)流管，防止地表水下滲庫(kù)區(qū)底部；c.擋，在主壩下游沖溝50 m處設(shè)防滲混凝土截污壩；d.凈，設(shè)置污水收集池，將被污染地下水重新處理合格后再排放。