解會(huì)存，金　志

（安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，安徽蚌埠233000）

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垃圾填埋場滲漏對(duì)地下水污染的預(yù)測與評(píng)價(jià)

解會(huì)存，金志

（安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，安徽蚌埠233000）

摘要：本研究以天長市萬壽簡易生活垃圾填埋場封場整治工程為例，通過查明垃圾填埋場區(qū)水文地質(zhì)條件，建立水文地質(zhì)模型，采用數(shù)值法預(yù)測場區(qū)滲濾液泄露后，污染物在含水層中的擴(kuò)散、遷移途徑和遷移距離。通過預(yù)測分析，垃圾填埋場滲濾液中污染物濃度高，但污染物運(yùn)移距離較短，污染范圍較小，在實(shí)施防治措施后，能夠有效地防止地下水被污染或最大限度減小污染范圍，防治措施可在源頭及分區(qū)進(jìn)行控制，同時(shí)加強(qiáng)污染點(diǎn)的監(jiān)測。

關(guān)鍵詞：垃圾填埋場封場；地下水污染；數(shù)值法；預(yù)測；天長市

10.13358/j.issn.1008-813x.2016.03.16

天長市萬壽垃圾填埋場位于安徽省滁州市天長市東南部，該垃圾場屬于簡易垃圾堆放場，垃圾場占地面積5.33 hm2（80畝），2002年投入使用，已于2010年關(guān)閉，垃圾填埋量26.3萬t，并采取了簡易封場，項(xiàng)目總投資為2 702.9萬元。

本次垃圾填埋場封場整治工程建設(shè)項(xiàng)目包括：垃圾堆體整治、垃圾壩工程、表層人工材料覆蓋工程、垂直防滲系統(tǒng)、滲濾液導(dǎo)排及處理系統(tǒng)、填埋氣體導(dǎo)排及燃燒系統(tǒng)、雨洪水導(dǎo)排系統(tǒng)、綠化與植被覆蓋工程、污水塘治理工程及監(jiān)測井設(shè)置。

1　場區(qū)水文地質(zhì)條件

1.1地下水類型與含水層的劃分

根據(jù)含水層的賦存條件、水力性質(zhì)及地層巖性組合特征，評(píng)價(jià)區(qū)地下水類型主要為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水。按含水層的滲透性可進(jìn)一步劃分為兩個(gè)弱透水層、一個(gè)含水層和兩個(gè)隔水層（圖1），具體描述如下：

1.1.1第一弱透水層

該層主要由第四系全新統(tǒng)粉質(zhì)粘土、粘土和上更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土組成，底板埋深在5～15 m。調(diào)查平水期（3月）水位埋深0.60～3.45 m，地下水水位年變幅1～2 m，根據(jù)現(xiàn)場抽水試驗(yàn)結(jié)果，該含水層單井涌水量為12.12 m3/d，該層滲透系數(shù)為0.205 m/d，地下水水力特征為潛水，地下水化學(xué)類型為HCO3-Na·Ca型，溶解性總固體為0.53～0.54 g/L。第一弱透水層與上部地表水體有一定的水力聯(lián)系，地表水補(bǔ)給該層地下水。

1.1.2第一隔水層

該層主要由第四系上更新統(tǒng)粘土組成，局部夾粉質(zhì)粘土，底板埋深在11.6～20.2 m之間，厚度為1.5～11.7 m。根據(jù)現(xiàn)場鉆探取樣、室內(nèi)測試結(jié)果，該層平均滲透系數(shù)為3.80×10-8cm/s。

1.1.3第一含水層

該層主要由第四系上更新統(tǒng)下蜀組粉質(zhì)粘土混砂、粉砂、中砂組成，層厚12.0～25.6 m，底板埋深為23.6～45.8 m，調(diào)查平水期（3月）水位埋深0.60～3.45 m。根據(jù)《天長市萬壽垃圾填埋場封場整治工程巖土工程勘察報(bào)告》中抽水試驗(yàn)結(jié)果，該層單井涌水量為52.80～68.64 m3/d，該層滲透系數(shù)為1.002～1.454 m/d，地下水水力特征為承壓水，地下水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Mg型，溶解性總固體為0.419～0.437 g/L。該含水層上部有第一隔水層存在，使得第一含水層與第一弱透水層、上部地表水體無水力聯(lián)系。

1.1.4第二隔水層

該層主要由第四系上更新統(tǒng)下蜀組粘土組成，結(jié)構(gòu)致密，底板埋深在28.6～55.8 m之間，厚度在5～10 m之間。該層分布穩(wěn)定，根據(jù)《天長市萬壽垃圾填埋場封場整治工程巖土工程勘察報(bào)告》中室內(nèi)測試結(jié)果，該層平均滲透系數(shù)為1.0×10-8cm/s。

1.1.5第二弱透水層

該層主要由第四系中下更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土、局部夾含礫中粗砂組成，底板深度在42.0～110.0 m之間，地下水水力特征為承壓水；該含水層單井涌水量1.7～11.4 m3/d（換算成口徑200 mm，降深10 m），該層滲透系數(shù)為1.165 m/d，地下水類型為HCO3-Ca·Na型，溶解性總固體為0.251～0.293 g/L。該含水層上部有第二隔水層存在，使得第二弱透水層與第一含水層、上部地表水體無水力聯(lián)系。

圖1　場區(qū)水文地質(zhì)剖面

1.2補(bǔ)、給、排條件

1.2.1第一弱透水層

第一弱透水層的補(bǔ)給來源主要為大氣降水、側(cè)向徑流和灌溉入滲；地下水總體流向由西南向東北，局部地區(qū)受地形影響有所變化；主要排泄方式為蒸發(fā)、側(cè)向徑流和補(bǔ)給地表水體。

1.2.2第一含水層

第一含水層的補(bǔ)給來源主要為第一弱透水層越流和側(cè)向徑流；地下水總體流向由西南向東北，局部地區(qū)受地形影響有所變化；地下水排泄以人工開采為主，其次為側(cè)向徑流。

1.2.3第二弱透水層

第二含水層的補(bǔ)給來源主要為側(cè)向徑流，區(qū)內(nèi)地下水的流向自西南向東北徑流；地下水排泄以側(cè)向徑流為主。

1.3區(qū)內(nèi)地下水現(xiàn)狀水質(zhì)

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，結(jié)合野外調(diào)查和訪問，場區(qū)周邊地表水體為非納污水體，功能定位為農(nóng)業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)，非區(qū)域性水體污染源。

場區(qū)內(nèi)地下水污染源為面狀的農(nóng)業(yè)污染及少量的點(diǎn)狀生活污染源，但污染量少，污染范圍小，區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)地下水現(xiàn)狀水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類地下水標(biāo)準(zhǔn)。

2　污染情景分析和污染途徑

該垃圾堆放場按照國家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行封場，包括鋪設(shè)防滲層防止?jié)B濾液外滲，減少滲濾液的產(chǎn)生，同時(shí)對(duì)滲濾液進(jìn)行收集和處理，填埋氣體收集導(dǎo)排等。滲濾液收集系統(tǒng)設(shè)置在垃圾堆體內(nèi)，在正常狀況下，垃圾滲濾液量很小，垃圾場內(nèi)廢水和固體廢棄物對(duì)地下水環(huán)境的影響較小。

非正常狀況下，垃圾滲濾液的滲漏導(dǎo)致滲濾液出現(xiàn)滲漏，由于滲漏點(diǎn)位于垃圾填埋場庫區(qū)底部，具有一定隱蔽性，并且第一弱透水層滲透系數(shù)小，污染物擴(kuò)散到監(jiān)測井需要的時(shí)間長，可將其看作長期的滲漏，污染類型為長期的連續(xù)入滲污染，由于庫區(qū)底面位于潛水面之下，污染物一旦泄漏，則直接進(jìn)入第一弱透水層中。污染物在進(jìn)入含水層后，則隨地下水徑流，并通過彌散作用，側(cè)向、縱向滲流污染含水層，直至被發(fā)現(xiàn)。由于污染物在地下水中運(yùn)移時(shí)間長，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，滲濾液會(huì)長期滲漏，污染類型為長期的連續(xù)入滲污染，將其概化為點(diǎn)狀污染源，排放規(guī)律為連續(xù)恒定排放。本次模擬選取CODCr、NH3-N作為模擬因子，模擬污染物在地下水中的遷移距離及范圍。將垃圾填埋區(qū)概化為7個(gè)點(diǎn)狀污染源，根據(jù)滲濾液組成，CODCr濃度取3 500 mg/L，NH3-N濃度取1 650 mg/L，評(píng)價(jià)區(qū)降雨補(bǔ)給為1 072.4 mm/a。

3　滲濾液滲漏對(duì)地下水污染的環(huán)境影響預(yù)測

3.1地下水污染環(huán)境影響分析

本次污染物運(yùn)移采用GMS界面下的MT3DMS軟件進(jìn)行模擬，本著風(fēng)險(xiǎn)最大化原則，在模擬污染物運(yùn)移擴(kuò)散時(shí)不考慮吸附作用、化學(xué)反應(yīng)等因素，重點(diǎn)考慮對(duì)流彌散作用。將水文地質(zhì)參數(shù)和污染源指示劑（CODCr和NH3-N）數(shù)據(jù)輸入模型，運(yùn)行時(shí)長為30 a，污染物CODCr、氨氮濃度發(fā)生泄漏100 d、1 000 d和30 a后預(yù)測等值線圖見下圖2～圖7。

圖2　非正常狀況下垃圾填埋場污染物CODCr滲漏100d預(yù)測分布

圖3　非正常狀況下垃圾填埋場污染物CODCr滲漏1000d預(yù)測分布

圖4　非正常狀況下垃圾填埋場污染物CODCr滲漏30a預(yù)測分布

圖5　非正常狀況下垃圾填埋場污染物NH3-N滲漏100d預(yù)測分布

3.2地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)結(jié)果

正常狀況下，在工程封場期和服務(wù)期滿后都不會(huì)對(duì)地下水造成影響。但在非正常狀況下，污染源經(jīng)過包氣帶進(jìn)入地下含水層污染地下水，根據(jù)預(yù)測結(jié)果，CODCr和氨氮污染源在30 a內(nèi)均不會(huì)進(jìn)入第一含水層。污染物在30 a后CODCr污染距離僅343 m，最大超標(biāo)范圍95 065 m2；氨氮最大超標(biāo)范圍95 034 m2，超標(biāo)距離326 m；污染物范圍僅限于污染源附近，濃度隨著時(shí)間的推移逐漸減少，不會(huì)對(duì)區(qū)域地下水造成嚴(yán)重影響，但是污染物已經(jīng)到達(dá)地表水體后，將對(duì)下游地表水體造成污染。

圖6　非正常狀況下垃圾填埋場污染物NH3-N滲漏1000d預(yù)測分布

圖7　非正常狀況下垃圾填埋場污染物NH3-N滲漏30a預(yù)測分布

4　防治措施

4.1源頭控制

垃圾填埋場封場整治工程首先采用庫頂1.5 mm HDPE膜防滲措施，從源頭上控制垃圾滲濾液日平均產(chǎn)生量，使可滲透量大大減少，其次，運(yùn)用帷幕灌漿垂直防滲墻與場內(nèi)底部不透水層構(gòu)成了“桶”狀的一個(gè)獨(dú)立防滲體系，從而使垃圾場形成一個(gè)完整的、相對(duì)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，從源頭上控制地下水污染問題，使垃圾滲濾液不再污染地下水。

4.2分區(qū)防治措施

（1）在垃圾場填埋區(qū)周圍修建垃圾壩，利用垃圾壩形成庫容，在庫區(qū)外設(shè)置環(huán)庫截洪溝，攔截場外雨水排入場區(qū)下游；滲濾液收集后匯入滲濾液收集池槽車外送處理。

（2）垃圾場填埋區(qū)四周防滲采用垂直防滲和水平防滲相結(jié)合手法，在獨(dú)立水文地質(zhì)單元，采用垂直防滲，阻攔滲濾液向下滲漏污染地下水，防滲層厚2 m，滲透系數(shù)小于1.0×10-7cm/s。

（3）在填埋場區(qū)堆體頂面外圍設(shè)置一條環(huán)庫截洪溝，截留場區(qū)外雨洪水，然后進(jìn)入附近的自然水體。

（4）在填埋庫區(qū)廠頂采用鋪設(shè)1.5 mm厚HDPE膜，以防大氣降水滲入到垃圾填埋堆體。

4.3建立地下水污染監(jiān)控點(diǎn)

在垃圾填埋場周圍共需設(shè)置5座監(jiān)測井：本底井1座，污染擴(kuò)散井2座，污染監(jiān)視井2座。定期監(jiān)控水質(zhì)的變化情況并采取相應(yīng)的控制措施，使處理后的廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

4.4風(fēng)險(xiǎn)事故應(yīng)急響應(yīng)

對(duì)于滲濾液管道工程，一旦有滲漏跡象，應(yīng)立即采取維修、更換等措施來防止管道滲漏量增加，并換置被污染的土壤。

5　結(jié)語

通過上述預(yù)測計(jì)算，垃圾填埋場滲濾液中污染物濃度高，但是污染組份運(yùn)移距離較短，從區(qū)域上講，污染范圍小。在實(shí)施防治措施后，能夠有效地防止地下水被污染，一旦出現(xiàn)污染，也能及時(shí)處理，防止污染擴(kuò)大。因此，垃圾填埋場封場的建設(shè)對(duì)場區(qū)地下水影響較小，不會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)鼐用耧嬘盟斐捎绊憽?/p>

參考文獻(xiàn)

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（編輯：程?。?/p>

Forecast and Evaluation on Groundwater Pollution Caused by Landfill Leakage

Xie Huicun，Jin Zhi
（The No.1 Institute of Hydro-geological and Engineering Geological Prospecting，Anhui Geological Prospecting，Bengbu Anhui 233000，China）

Abstract：This research took WanShou simple waste landfill closure remediation project in Tianchang city as the case. After identifying the hydrogeological conditions of the landfill area and establishing hydrogeological model used numerical method to predict the pollutant dispersion，migration paths and migration distance. Through predictive analysis，landfill leachate pollutants were at high concentrations，but the pollutants migration distance was shorter with smaller pollution range. After the implementation of prevention and control measures，groundwater contamination and contamination rage were effectively prevented and minimized，and the contaminated sites monitoring was strengthened.

Key words：landfill closure，groundwater pollution，numerical method，predict，Tianchang city

中圖分類號(hào)：X523

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-813X（2016）03-0056-04

收稿日期：2016-04-29

作者簡介：解會(huì)存（1985-），女，河北衡水人，畢業(yè)于石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院水文與水資源工程專業(yè)，工程師，主要從事水、工、環(huán)地質(zhì)勘查工作。