垃圾填埋场封场地表水收集与导排工程设计探讨

魏 颖，白佳伦

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065)

1 引言

随着国家经济的迅猛发展和人民的生活及消费水平逐渐提升，城市的垃圾产生量也在逐年攀升，同时垃圾成分也在不断变化，生态环境污染日益严重[1～6]。垃圾填埋场到了使用寿命，需要进行封场和后期管理，封场是卫生填埋场建设中的一个重要环节[7]。我国目前还没有城市生活垃圾填埋场封场的技术规范，对垃圾填埋场封场的研究也较少[8,9]。排水系统是生活垃圾卫生填埋场建设的核心内容之一，其设计与施工的好坏对于减少渗滤液的产量、提高垃圾堆体和边坡的稳定性、降低填埋场对周边水环境的污染具有重要意义[10]。本文结合南京市天井洼有机废弃物处理厂封场及生态修复工程，介绍垃圾填埋场封场地表水收集与导排工程设计，主要包括地表水导排系统环向设计与纵向设计。

2 地表水导排工程概况

本项目位于江苏省南京市，填埋场内部道路分为景观登山道、四周环库路以及锚固平台植草砖道路，登山道设置为1.5 m宽，坡度保持在10%，为“s”型登山道路，不设台阶，均为青石板铺设。环库路与锚固平台顺接，构成生产性质的道路。其中环库路坡度变化较多，锚固平台标高一致，水平环状布置。

四周的环库路的标高基本保持现状不变，堆体封场后四周锚固平台与道路顺接，垃圾堆体按1∶3收坡，每隔10 m高度设置一个台阶。南部设置4 级台阶，东部设置3 级台阶，顶部区域设5%～10%的排水坡度，固化污泥塘区域顶部适当造坡，满足排水要求。

3 垃圾填埋场封场地表水排水系统设计

3.1 汇水区域划分

为防止垃圾堆体区域以外的雨水进入垃圾堆体内，同时将封场覆盖后的垃圾堆体上的雨水有序导排出场外指定区域，封场工程须将地表水有序地排至场外。

场内排水分为4大区域(如图中所示区域4、区域5、区域6及区域7)，3个排水出口。汇水区域4由排水口1排出，汇水区域5由排水口2排出，汇水区域6和7由排水口3排出。

场外排水分为3大区域(区域1、区域2及区域3)。场外汇水区域1为北侧山体区域，此区域雨水由北侧截洪沟导排；场外汇水区域2为东侧山体及部分北侧山体区域，此区域雨水由东侧截洪沟截流；场外汇水区域3为南侧山体区域，此区域雨水由南侧截洪沟截流。

场内及场外的汇水区域详见图1及图2。

图1 场内汇水分区

图2 场外汇水分区

3.2 洪水流量计算

按照《生活垃圾卫生填埋处理技术规范》(GB50869-2013)[11]条文9.1.1规定：填埋场防洪系统设计应符合国家现行标准《防洪标准》(GB50201)[12]、《城市防洪工程设计规范》(CJJ50)[13]及相关标准的技术要求。防洪标准应按不小于50年一遇洪水水位设计，按100年一遇洪水水位校核。

根据《给水排水设计手册》(第5期城镇排水)2.4.1洪流量计算章节，针对市政环卫工程汇水面积相对小、对误差不敏感的特点，一般采用公路科学研究所的小流域经验公式：按洪水汇流计算规范，无实测流量资料的地区，汇水面积较小的流域，拟采用公路科学研究所经验公式估算：

Qp=KpFm

(1)

式(1)中 ，Qp为设计洪峰流量(m3/s)；F为汇水面积(km2)；m为面积指数，当F<1 km2时，m=1；当1

表1 设计洪峰流量计算成果

3.3 截洪沟设计

本工程截洪沟采用矩形的断面形式，截洪沟全程防渗漏，在结构形式选择的时候，考虑到垃圾堆体长时间会产生沉降，因此结构形式选择的是钢筋混凝土结构，这种结构形式整体性能好，抗冲刷能力强，在沉降较大的软土或垃圾堆体上应用较多。

截洪沟计算参照《室外排水设计规范》(GB50014-2006)(2016年版)[14]4.2水力计算章节)进行水力学计算，计算结果如表2。

表2 截洪沟水力计算成果

截洪沟设计断面为矩形，基础为20 cm厚、粒径为5～40 mm碎石垫层，渠身采用C20钢筋混凝土浇筑。排水沟每隔10 m设一道沉降缝，缝宽2 cm，沥青嵌缝。

堆体排水明沟沿中间锚固平台布设，通过5‰坡向流入纵向排水明沟，汇入环库截洪沟，沿环库锚固平台布置，坡度与锚固平台一致，最终汇入3处排水口，通过沉泥井接入排水管。

3.4 跌水坎设计

本工程堆体截渗沟沿锚固平台布置，竖向按照1∶3放坡，纵向坡度很大，应考虑设置跌水。依据《给水排水设计手册》(第7期城镇防洪)8.2.4跌水章节规定：一般跌水高度在3.0m以内可采用单级跌水，超过3.0 m时宜采用多级跌水。

按照给水排水设计手册进行计算，各部分尺寸见图3。

图3 跌水坎设计(图中单位以cm计)

跌水渠采用钢筋混凝土砌筑，竖向按照1∶3放坡，纵向采用多级跌水。每级跌水高度为25 cm，宽度为0.75 m。跌水渠垫层为10 cm厚C15混凝土垫层，渠壁及渠底为10 cm厚C25钢筋混凝土结构。

4 结论

本工程通过洪水流量计算、截水沟布置、截洪沟结构选择及跌水坎的设计，并经过项目区雨季的考验，顺利排水，通过工程设计总结，得出如下结论。

4.1 洪水流量计算

市政环卫工程汇水面积相对小，对误差不敏感，在计算洪水流量时一般采用公路科学研究所的小流域经验公式。

4.2 截洪沟布置

截洪沟布置采用环向截洪沟及竖向跌水坎相结合，构建成网状排水系统，能够保证雨季周围山坡及垃圾堆体坡面的洪水顺利排出。截洪沟布置与锚固平台相结合进行设计。

4.3 截洪沟结构选择

垃圾堆体长时间会产生沉降，截洪沟必须要有足够的强度来抵抗沉降造成的拉断现象，因此，截洪沟需要根据断面尺寸进行配筋设计。

4.4 跌水坎设计

跌水坎根据堆体整形后的竖向坡度进行设计，一般垃圾堆体整形后坡度较大，属于高边坡跌水工程，一般跌水高度在3.0 m以内可采用单级跌水，超过3.0 m时宜采用多级跌水。