龐香多

吉林省水文地質調查所，吉林 長春 130103

0 引言

白山市南山生活垃圾填埋場在1993年初由白山市政府依據地勢將該區(qū)域劃定為指定城市垃圾場，收納白山市城區(qū)生活與建筑垃圾。由于采取簡易填埋方式，填埋坑底未采取防滲措施和滲瀝液收集處理系統(tǒng)，導致垃圾滲瀝液對下游水體造成不同程度的污染。2018年5月南山垃圾填埋場正式停止使用，已不再接收生活垃圾和建筑垃圾。本文利用建立指數函數模型、采用一維穩(wěn)定流彌散方程的方法，選用滲濾液對包氣帶水的影響距離、時間、范圍作為評價結果，預測了污染質的最大污染范圍，為生活垃圾填埋場環(huán)境治理提供依據。

1 項目區(qū)概況

白山市南山垃圾填埋場位于吉林省白山市渾江區(qū)市區(qū)東南側，隔303省道與市區(qū)距離約300 m，該區(qū)域為渾江向斜盆地南側，地形特征為低山丘陵的山坡地段，東南高西北低。1993年初由白山市政府依據地勢將該區(qū)域劃定為指定城市垃圾場，收納白山市城區(qū)生活與建筑垃圾。初期接收生活與建筑垃圾350 m3/d，后期達到1 300 m3/d，目前垃圾場占地約8 hm2，填埋深度1.0～36.0 m，垃圾貯存量132×104m3(1)何志茹.白山市南山垃圾場封場工程可行性研究報告[R].黑龍江省建科工程設計有限公司，2018.。2018年5月南山垃圾填埋場正式停止使用，已不再接收生活垃圾和建筑垃圾。截止到2018年7月，南山垃圾填埋場完成了南山垃圾填埋場滲濾液收集處理工程(一期應急)建設，并投入使用。

2 場區(qū)地質及水文地質條件

本區(qū)地層由新元古界震旦系，古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，中生界侏羅系、白堊系和新生界第四系組成。上部堆積了第四系粉質黏土，厚度3.00～10.00 m和1.60～2.00 m的礫石層；向下為中生界侏羅系巖層，由灰綠色砂巖、礫巖、凝灰?guī)r、角礫巖、安山巖、砂質頁巖等組成。場區(qū)地下水以基巖裂隙水為主。經水文地質物探勘查，在垃圾場中呈北東向發(fā)育有一條斷裂構造，走向北東，傾角較陡。受各構造運動的作用和深大斷裂構造的影響，巖石裂隙較發(fā)育，據區(qū)內水源井抽水試驗可知，水位降深20 m，單井涌水量280.16 m3/d，地下水位埋深6.50～10.12 m(2)龐香多.白山市南山生活垃圾填埋場水文地質勘察報告[R].吉林省水文地質調查所,2019.。

3 環(huán)境污染現狀

白山市南山生活垃圾填埋場由于采取簡易填埋方式，填埋坑底未采取防滲措施和滲瀝液收集處理系統(tǒng)，缺乏填埋氣導排及處理設施、雨污分流系統(tǒng)且填埋作業(yè)方式不規(guī)范，導致垃圾滲瀝液對下游水體造成不同程度的污染。根據垃圾場區(qū)內J1-J5號水源井水質化驗資料和《地下水質量標準》(GB/T14848-2017)[1]分析，地下水總硬度1 550 mg/L，超標倍數為3.44；溶解性總固體2 520 mg/L，超標倍數2.52；氯化物質量濃度815 mg/L，超標倍數3.26；耗氧量質量濃度10.80 mg/L，超標倍數3.6。因此白山市南山垃圾場已遭受不同程度的污染。

4 地下水環(huán)境影響預測

4.1 污染預測模型

根據2018年10月18日和2019年4月13日(取樣日期)兩次化驗結果選擇有代表性的超標項目高錳酸鹽指數(COD)值，采用指數函數模型進行污染質預測[2]。

計算模型：

C=C0e-αt0

式中：

C—污.廢水運移預測質量濃度(mg/L)；

C0—污.廢水主要污染質源強質量濃度(mg/L)；

α—污染質在含水層中的衰減系數(1/d)；

t0— 預測時間(d)；

Q0—第一次耗氧量(COD)質量濃度(mg/L)；

Ql—第二次耗氧量(COD)質量濃度(mg/L)；

t—間隔時間(d)。

預測結果見表1。

表1 地下水耗氧量(COD)預測結果表

從表1預測可知：場區(qū)地下水1年耗氧量為5.56 mg/L、2年耗氧量為2.86 mg/L，根據《地下水水質標準》(GB14848-2017)，耗氧量標準值是3.00 mg/L ，因此2年后場區(qū)地下水耗氧量達到Ⅲ類標準。

4.2 預測影響時間及距離

根據場區(qū)的水文地質條件，采用如下公式計算總硬度影響的時間與距離。

計算公式：u=KI/n當K<5時，n=0.059

L=ut

式中：

u—地下水實際流速(m/d)；0.33

K—滲透系數(m/d)(K=1.95 m/d)；

I—水力坡度(根據現場調查選用上游下游兩個水井之間的距離和水位之差的比值為0.011)；

n—孔隙度(含水層給水度均值0.065)；

L-影響距離(m)。

計算結果見表2。

表2 預測影響時間及距離表

預測結果表明，污染質運移1年時濃度是5.56 mg/L，下游最大運移距離是120.45 m；2年時濃度是2.86 mg/L，運移最大距離是240.90 m(已達Ⅲ類水質標準)。

4.3 對地下水污染程度預測

本垃圾填埋場垃圾堆放在第四系坡積亞黏土之上，場地內未見基巖出露，因此在預測計算過程中采用包氣帶的水文地質參數。預測采用化學需氧量(COD)748 mg/L為源強,采用一維穩(wěn)定流彌散方程，以含量相對較高的化學需氧量做為代表因子進行污染預測[3]。

4.3.1 預測模型

式中：

x—距污染質注入點距離(m)；

t—時間(d)；

C(x，t)—t時刻x處的污染物質量濃度(mg/L)；

m—污染質質量(kg)；

w—影響范圍內垂直地下水流向的橫截面積(m2)；

u—地下水實際流速(m/d)；

n—包氣帶有效孔隙度；

DL—地下水流場縱向彌散系數(m2/d)。

根據同類水文地質條件的對比，本區(qū)地下水主流方向由南東向北西，污染質在地下水流場運移的縱向方向與此一致，縱向彌散度5～10 m2/d，為了預測風險性，計算中縱向彌散系數選用10 m2/d，源強選擇化學需氧量(COD)748 mg/L，滲濾液形成320 m3/d，則進入含水層的泄漏質量為239.36 kg/d。橫截面積以垃圾堆的寬度(267 m)乘以含水層厚度(7.00 m)確定，工作區(qū)地下水實際速u=kI/n計算[4]。孔隙度選用《環(huán)境影響評價技術導則地下水環(huán)境》(HJ610-2016)標準中的相同巖性的經驗值[5]。

4.3.2 計算結果

按上述公式計算了不同時間、不同距離污染物質量濃度，計算結果見表3。

從表3可知，COD濃度在地下水中相同距離不同時間、相同時間不同距離的變化均呈現由小→大→小的規(guī)律。這種變化規(guī)律與污染物的擴散運移變化基本吻合。因此表3計算結果較符合實際。

5 地下水環(huán)境風險性評價

白山市南山垃圾填埋場位于亞黏土層之上，經封場和對垃圾堆處理后，預測其影響范圍按垃圾場下游邊界延伸300 m，寬度以垃圾場兩側各外擴50 m(寬376 m) ，影響面積為0.28 km2。影響時間為20年(圖1)。

6 結論

根據上述污染物對地下水影響的評價結果，包氣帶水污染的時間較長，距離較遠；基巖裂隙水污染的時間較短，距離較近。因此選用滲濾液對包氣帶水的影響距離、時間、范圍作為評價結果。即影響時間為20年、影響距離為300 m、影響范圍為0.28 km2。

表3 地下水縱向彌散不同時間距離的質量濃度變化表

圖1 污染質COD污染范圍預測圖