垃圾填埋場封場地表水收集與導(dǎo)排工程設(shè)計(jì)探討

魏 穎，白佳倫

(中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065)

1 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人民的生活及消費(fèi)水平逐漸提升，城市的垃圾產(chǎn)生量也在逐年攀升，同時(shí)垃圾成分也在不斷變化，生態(tài)環(huán)境污染日益嚴(yán)重[1～6]。垃圾填埋場到了使用壽命，需要進(jìn)行封場和后期管理，封場是衛(wèi)生填埋場建設(shè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[7]。我國目前還沒有城市生活垃圾填埋場封場的技術(shù)規(guī)范，對(duì)垃圾填埋場封場的研究也較少[8,9]。排水系統(tǒng)是生活垃圾衛(wèi)生填埋場建設(shè)的核心內(nèi)容之一，其設(shè)計(jì)與施工的好壞對(duì)于減少滲濾液的產(chǎn)量、提高垃圾堆體和邊坡的穩(wěn)定性、降低填埋場對(duì)周邊水環(huán)境的污染具有重要意義[10]。本文結(jié)合南京市天井洼有機(jī)廢棄物處理廠封場及生態(tài)修復(fù)工程，介紹垃圾填埋場封場地表水收集與導(dǎo)排工程設(shè)計(jì)，主要包括地表水導(dǎo)排系統(tǒng)環(huán)向設(shè)計(jì)與縱向設(shè)計(jì)。

2 地表水導(dǎo)排工程概況

本項(xiàng)目位于江蘇省南京市，填埋場內(nèi)部道路分為景觀登山道、四周環(huán)庫路以及錨固平臺(tái)植草磚道路，登山道設(shè)置為1.5 m寬，坡度保持在10%，為“s”型登山道路，不設(shè)臺(tái)階，均為青石板鋪設(shè)。環(huán)庫路與錨固平臺(tái)順接，構(gòu)成生產(chǎn)性質(zhì)的道路。其中環(huán)庫路坡度變化較多，錨固平臺(tái)標(biāo)高一致，水平環(huán)狀布置。

四周的環(huán)庫路的標(biāo)高基本保持現(xiàn)狀不變，堆體封場后四周錨固平臺(tái)與道路順接，垃圾堆體按1∶3收坡，每隔10 m高度設(shè)置一個(gè)臺(tái)階。南部設(shè)置4 級(jí)臺(tái)階，東部設(shè)置3 級(jí)臺(tái)階，頂部區(qū)域設(shè)5%～10%的排水坡度，固化污泥塘區(qū)域頂部適當(dāng)造坡，滿足排水要求。

3 垃圾填埋場封場地表水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 匯水區(qū)域劃分

為防止垃圾堆體區(qū)域以外的雨水進(jìn)入垃圾堆體內(nèi)，同時(shí)將封場覆蓋后的垃圾堆體上的雨水有序?qū)懦鰣鐾庵付▍^(qū)域，封場工程須將地表水有序地排至場外。

場內(nèi)排水分為4大區(qū)域(如圖中所示區(qū)域4、區(qū)域5、區(qū)域6及區(qū)域7)，3個(gè)排水出口。匯水區(qū)域4由排水口1排出，匯水區(qū)域5由排水口2排出，匯水區(qū)域6和7由排水口3排出。

場外排水分為3大區(qū)域(區(qū)域1、區(qū)域2及區(qū)域3)。場外匯水區(qū)域1為北側(cè)山體區(qū)域，此區(qū)域雨水由北側(cè)截洪溝導(dǎo)排；場外匯水區(qū)域2為東側(cè)山體及部分北側(cè)山體區(qū)域，此區(qū)域雨水由東側(cè)截洪溝截流；場外匯水區(qū)域3為南側(cè)山體區(qū)域，此區(qū)域雨水由南側(cè)截洪溝截流。

場內(nèi)及場外的匯水區(qū)域詳見圖1及圖2。

圖1 場內(nèi)匯水分區(qū)

圖2 場外匯水分區(qū)

3.2 洪水流量計(jì)算

按照《生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術(shù)規(guī)范》(GB50869-2013)[11]條文9.1.1規(guī)定：填埋場防洪系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB50201)[12]、《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ50)[13]及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。防洪標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按不小于50年一遇洪水水位設(shè)計(jì)，按100年一遇洪水水位校核。

根據(jù)《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》(第5期城鎮(zhèn)排水)2.4.1洪流量計(jì)算章節(jié)，針對(duì)市政環(huán)衛(wèi)工程匯水面積相對(duì)小、對(duì)誤差不敏感的特點(diǎn)，一般采用公路科學(xué)研究所的小流域經(jīng)驗(yàn)公式：按洪水匯流計(jì)算規(guī)范，無實(shí)測流量資料的地區(qū)，匯水面積較小的流域，擬采用公路科學(xué)研究所經(jīng)驗(yàn)公式估算：

Qp=KpFm

(1)

式(1)中 ，Qp為設(shè)計(jì)洪峰流量(m3/s)；F為匯水面積(km2)；m為面積指數(shù)，當(dāng)F<1 km2時(shí)，m=1；當(dāng)1

表1 設(shè)計(jì)洪峰流量計(jì)算成果

3.3 截洪溝設(shè)計(jì)

本工程截洪溝采用矩形的斷面形式，截洪溝全程防滲漏，在結(jié)構(gòu)形式選擇的時(shí)候，考慮到垃圾堆體長時(shí)間會(huì)產(chǎn)生沉降，因此結(jié)構(gòu)形式選擇的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式整體性能好，抗沖刷能力強(qiáng)，在沉降較大的軟土或垃圾堆體上應(yīng)用較多。

截洪溝計(jì)算參照《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50014-2006)(2016年版)[14]4.2水力計(jì)算章節(jié))進(jìn)行水力學(xué)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表2。

表2 截洪溝水力計(jì)算成果

截洪溝設(shè)計(jì)斷面為矩形，基礎(chǔ)為20 cm厚、粒徑為5～40 mm碎石墊層，渠身采用C20鋼筋混凝土澆筑。排水溝每隔10 m設(shè)一道沉降縫，縫寬2 cm，瀝青嵌縫。

堆體排水明溝沿中間錨固平臺(tái)布設(shè)，通過5‰坡向流入縱向排水明溝，匯入環(huán)庫截洪溝，沿環(huán)庫錨固平臺(tái)布置，坡度與錨固平臺(tái)一致，最終匯入3處排水口，通過沉泥井接入排水管。

3.4 跌水坎設(shè)計(jì)

本工程堆體截滲溝沿錨固平臺(tái)布置，豎向按照1∶3放坡，縱向坡度很大，應(yīng)考慮設(shè)置跌水。依據(jù)《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》(第7期城鎮(zhèn)防洪)8.2.4跌水章節(jié)規(guī)定：一般跌水高度在3.0m以內(nèi)可采用單級(jí)跌水，超過3.0 m時(shí)宜采用多級(jí)跌水。

按照給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行計(jì)算，各部分尺寸見圖3。

圖3 跌水坎設(shè)計(jì)(圖中單位以cm計(jì))

跌水渠采用鋼筋混凝土砌筑，豎向按照1∶3放坡，縱向采用多級(jí)跌水。每級(jí)跌水高度為25 cm，寬度為0.75 m。跌水渠墊層為10 cm厚C15混凝土墊層，渠壁及渠底為10 cm厚C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)論

本工程通過洪水流量計(jì)算、截水溝布置、截洪溝結(jié)構(gòu)選擇及跌水坎的設(shè)計(jì)，并經(jīng)過項(xiàng)目區(qū)雨季的考驗(yàn)，順利排水，通過工程設(shè)計(jì)總結(jié)，得出如下結(jié)論。

4.1 洪水流量計(jì)算

市政環(huán)衛(wèi)工程匯水面積相對(duì)小，對(duì)誤差不敏感，在計(jì)算洪水流量時(shí)一般采用公路科學(xué)研究所的小流域經(jīng)驗(yàn)公式。

4.2 截洪溝布置

截洪溝布置采用環(huán)向截洪溝及豎向跌水坎相結(jié)合，構(gòu)建成網(wǎng)狀排水系統(tǒng)，能夠保證雨季周圍山坡及垃圾堆體坡面的洪水順利排出。截洪溝布置與錨固平臺(tái)相結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.3 截洪溝結(jié)構(gòu)選擇

垃圾堆體長時(shí)間會(huì)產(chǎn)生沉降，截洪溝必須要有足夠的強(qiáng)度來抵抗沉降造成的拉斷現(xiàn)象，因此，截洪溝需要根據(jù)斷面尺寸進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。

4.4 跌水坎設(shè)計(jì)

跌水坎根據(jù)堆體整形后的豎向坡度進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般垃圾堆體整形后坡度較大，屬于高邊坡跌水工程，一般跌水高度在3.0 m以內(nèi)可采用單級(jí)跌水，超過3.0 m時(shí)宜采用多級(jí)跌水。