垃圾填埋场渗漏对地下水污染的预测与评价

解会存，金　志

（安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院，安徽蚌埠233000）



垃圾填埋场渗漏对地下水污染的预测与评价

解会存，金志

（安徽省地勘局第一水文工程地质勘查院，安徽蚌埠233000）

摘要：本研究以天长市万寿简易生活垃圾填埋场封场整治工程为例，通过查明垃圾填埋场区水文地质条件，建立水文地质模型，采用数值法预测场区渗滤液泄露后，污染物在含水层中的扩散、迁移途径和迁移距离。通过预测分析，垃圾填埋场渗滤液中污染物浓度高，但污染物运移距离较短，污染范围较小，在实施防治措施后，能够有效地防止地下水被污染或最大限度减小污染范围，防治措施可在源头及分区进行控制，同时加强污染点的监测。

关键词：垃圾填埋场封场；地下水污染；数值法；预测；天长市

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

天长市万寿垃圾填埋场位于安徽省滁州市天长市东南部，该垃圾场属于简易垃圾堆放场，垃圾场占地面积5.33 hm2（80亩），2002年投入使用，已于2010年关闭，垃圾填埋量26.3万t，并采取了简易封场，项目总投资为2 702.9万元。

本次垃圾填埋场封场整治工程建设项目包括：垃圾堆体整治、垃圾坝工程、表层人工材料覆盖工程、垂直防渗系统、渗滤液导排及处理系统、填埋气体导排及燃烧系统、雨洪水导排系统、绿化与植被覆盖工程、污水塘治理工程及监测井设置。

1　场区水文地质条件

1.1地下水类型与含水层的划分

根据含水层的赋存条件、水力性质及地层岩性组合特征，评价区地下水类型主要为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水。按含水层的渗透性可进一步划分为两个弱透水层、一个含水层和两个隔水层（图1），具体描述如下：

1.1.1第一弱透水层

该层主要由第四系全新统粉质粘土、粘土和上更新统粉质粘土组成，底板埋深在5～15 m。调查平水期（3月）水位埋深0.60～3.45 m，地下水水位年变幅1～2 m，根据现场抽水试验结果，该含水层单井涌水量为12.12 m3/d，该层渗透系数为0.205 m/d，地下水水力特征为潜水，地下水化学类型为HCO3-Na·Ca型，溶解性总固体为0.53～0.54 g/L。第一弱透水层与上部地表水体有一定的水力联系，地表水补给该层地下水。

1.1.2第一隔水层

该层主要由第四系上更新统粘土组成，局部夹粉质粘土，底板埋深在11.6～20.2 m之间，厚度为1.5～11.7 m。根据现场钻探取样、室内测试结果，该层平均渗透系数为3.80×10-8cm/s。

1.1.3第一含水层

该层主要由第四系上更新统下蜀组粉质粘土混砂、粉砂、中砂组成，层厚12.0～25.6 m，底板埋深为23.6～45.8 m，调查平水期（3月）水位埋深0.60～3.45 m。根据《天长市万寿垃圾填埋场封场整治工程岩土工程勘察报告》中抽水试验结果，该层单井涌水量为52.80～68.64 m3/d，该层渗透系数为1.002～1.454 m/d，地下水水力特征为承压水，地下水化学类型为HCO3-Ca·Mg型，溶解性总固体为0.419～0.437 g/L。该含水层上部有第一隔水层存在，使得第一含水层与第一弱透水层、上部地表水体无水力联系。

1.1.4第二隔水层

该层主要由第四系上更新统下蜀组粘土组成，结构致密，底板埋深在28.6～55.8 m之间，厚度在5～10 m之间。该层分布稳定，根据《天长市万寿垃圾填埋场封场整治工程岩土工程勘察报告》中室内测试结果，该层平均渗透系数为1.0×10-8cm/s。

1.1.5第二弱透水层

该层主要由第四系中下更新统粉质粘土、局部夹含砾中粗砂组成，底板深度在42.0～110.0 m之间，地下水水力特征为承压水；该含水层单井涌水量1.7～11.4 m3/d（换算成口径200 mm，降深10 m），该层渗透系数为1.165 m/d，地下水类型为HCO3-Ca·Na型，溶解性总固体为0.251～0.293 g/L。该含水层上部有第二隔水层存在，使得第二弱透水层与第一含水层、上部地表水体无水力联系。

图1　场区水文地质剖面

1.2补、给、排条件

1.2.1第一弱透水层

第一弱透水层的补给来源主要为大气降水、侧向径流和灌溉入渗；地下水总体流向由西南向东北，局部地区受地形影响有所变化；主要排泄方式为蒸发、侧向径流和补给地表水体。

1.2.2第一含水层

第一含水层的补给来源主要为第一弱透水层越流和侧向径流；地下水总体流向由西南向东北，局部地区受地形影响有所变化；地下水排泄以人工开采为主，其次为侧向径流。

1.2.3第二弱透水层

第二含水层的补给来源主要为侧向径流，区内地下水的流向自西南向东北径流；地下水排泄以侧向径流为主。

1.3区内地下水现状水质

根据区域地质资料，结合野外调查和访问，场区周边地表水体为非纳污水体，功能定位为农业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区，非区域性水体污染源。

场区内地下水污染源为面状的农业污染及少量的点状生活污染源，但污染量少，污染范围小，区内大部分地区地下水现状水质达到Ⅲ类地下水标准。

2　污染情景分析和污染途径

该垃圾堆放场按照国家相关的标准和规范进行封场，包括铺设防渗层防止渗滤液外渗，减少渗滤液的产生，同时对渗滤液进行收集和处理，填埋气体收集导排等。渗滤液收集系统设置在垃圾堆体内，在正常状况下，垃圾渗滤液量很小，垃圾场内废水和固体废弃物对地下水环境的影响较小。

非正常状况下，垃圾渗滤液的渗漏导致渗滤液出现渗漏，由于渗漏点位于垃圾填埋场库区底部，具有一定隐蔽性，并且第一弱透水层渗透系数小，污染物扩散到监测井需要的时间长，可将其看作长期的渗漏，污染类型为长期的连续入渗污染，由于库区底面位于潜水面之下，污染物一旦泄漏，则直接进入第一弱透水层中。污染物在进入含水层后，则随地下水径流，并通过弥散作用，侧向、纵向渗流污染含水层，直至被发现。由于污染物在地下水中运移时间长，难以及时发现，渗滤液会长期渗漏，污染类型为长期的连续入渗污染，将其概化为点状污染源，排放规律为连续恒定排放。本次模拟选取CODCr、NH3-N作为模拟因子，模拟污染物在地下水中的迁移距离及范围。将垃圾填埋区概化为7个点状污染源，根据渗滤液组成，CODCr浓度取3 500 mg/L，NH3-N浓度取1 650 mg/L，评价区降雨补给为1 072.4 mm/a。

3　渗滤液渗漏对地下水污染的环境影响预测

3.1地下水污染环境影响分析

本次污染物运移采用GMS界面下的MT3DMS软件进行模拟，本着风险最大化原则，在模拟污染物运移扩散时不考虑吸附作用、化学反应等因素，重点考虑对流弥散作用。将水文地质参数和污染源指示剂（CODCr和NH3-N）数据输入模型，运行时长为30 a，污染物CODCr、氨氮浓度发生泄漏100 d、1 000 d和30 a后预测等值线图见下图2～图7。

图2　非正常状况下垃圾填埋场污染物CODCr渗漏100d预测分布

图3　非正常状况下垃圾填埋场污染物CODCr渗漏1000d预测分布

图4　非正常状况下垃圾填埋场污染物CODCr渗漏30a预测分布

图5　非正常状况下垃圾填埋场污染物NH3-N渗漏100d预测分布

3.2地下水环境影响评价结果

正常状况下，在工程封场期和服务期满后都不会对地下水造成影响。但在非正常状况下，污染源经过包气带进入地下含水层污染地下水，根据预测结果，CODCr和氨氮污染源在30 a内均不会进入第一含水层。污染物在30 a后CODCr污染距离仅343 m，最大超标范围95 065 m2；氨氮最大超标范围95 034 m2，超标距离326 m；污染物范围仅限于污染源附近，浓度随着时间的推移逐渐减少，不会对区域地下水造成严重影响，但是污染物已经到达地表水体后，将对下游地表水体造成污染。

图6　非正常状况下垃圾填埋场污染物NH3-N渗漏1000d预测分布

图7　非正常状况下垃圾填埋场污染物NH3-N渗漏30a预测分布

4　防治措施

4.1源头控制

垃圾填埋场封场整治工程首先采用库顶1.5 mm HDPE膜防渗措施，从源头上控制垃圾渗滤液日平均产生量，使可渗透量大大减少，其次，运用帷幕灌浆垂直防渗墙与场内底部不透水层构成了“桶”状的一个独立防渗体系，从而使垃圾场形成一个完整的、相对独立的水文地质单元，从源头上控制地下水污染问题，使垃圾渗滤液不再污染地下水。

4.2分区防治措施

（1）在垃圾场填埋区周围修建垃圾坝，利用垃圾坝形成库容，在库区外设置环库截洪沟，拦截场外雨水排入场区下游；渗滤液收集后汇入渗滤液收集池槽车外送处理。

（2）垃圾场填埋区四周防渗采用垂直防渗和水平防渗相结合手法，在独立水文地质单元，采用垂直防渗，阻拦渗滤液向下渗漏污染地下水，防渗层厚2 m，渗透系数小于1.0×10-7cm/s。

（3）在填埋场区堆体顶面外围设置一条环库截洪沟，截留场区外雨洪水，然后进入附近的自然水体。

（4）在填埋库区厂顶采用铺设1.5 mm厚HDPE膜，以防大气降水渗入到垃圾填埋堆体。

4.3建立地下水污染监控点

在垃圾填埋场周围共需设置5座监测井：本底井1座，污染扩散井2座，污染监视井2座。定期监控水质的变化情况并采取相应的控制措施，使处理后的废水达到排放标准。

4.4风险事故应急响应

对于渗滤液管道工程，一旦有渗漏迹象，应立即采取维修、更换等措施来防止管道渗漏量增加，并换置被污染的土壤。

5　结语

通过上述预测计算，垃圾填埋场渗滤液中污染物浓度高，但是污染组份运移距离较短，从区域上讲，污染范围小。在实施防治措施后，能够有效地防止地下水被污染，一旦出现污染，也能及时处理，防止污染扩大。因此，垃圾填埋场封场的建设对场区地下水影响较小，不会对当地居民饮用水造成影响。

参考文献

［1］中国环境保护部环境工程评估中心，中国地质大学（北京），吉林省地质环境监测总站.HJ 610-2016环境影响评价技术导则地下水环境［S］.北京：中国环境科学出版社，2016：14-19.

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（编辑：程俊）

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

中图分类号：X523

文献标识码：A

文章编号：1008-813X（2016）03-0056-04

收稿日期：2016-04-29

作者简介：解会存（1985-），女，河北衡水人，毕业于石家庄经济学院水文与水资源工程专业，工程师，主要从事水、工、环地质勘查工作。