城市垃圾填埋场地下水污染的风险评价与防治

戴思远，高 曦，张宗文，盛月慧

（苏州中晟环境修复有限公司，江苏 苏州 215100）

0 引言

地下水污染是城市垃圾填埋场污染的主要情况，因此提高对于地下水污染的防治能力，对其进行污染风险评价，对于填埋场的运行、管理具有重要的意义。在进行风险评价时一般采用权重分析的办法，其中对于权重分析主要有主观赋权法如AHP 法、客观赋权法如熵权法，主观赋权法受主观因素影响较大，客观赋权法缺乏总结出的经验运用，因此为提高风险评价的精准度，需对风险评价的方法进行优化改进，并且需要采取相应的措施，对地下水污染进行防治。

1 风险评价方法

1.1 方法构建

1.1.1 AHP 法

AHP 法计算权重需通过对风险指标因素建立递阶层次结构，并对其进行重要性标度，并根据标度对同一层次的风险指标因素构建对比矩阵[1]，矩阵构建如式（1）：

式中：aij为i 要素与j 要素的比较结果，其中i，j∈n。且，从而计算得到各指标的权重αj。

对每个矩阵的权重计算结果进行一致性检验，其中一致性指标的计算公式如式（2）：

式中：IC为一致性指标CI 之值，α 为最大特征根。

通过一致性比率计算、对比，判读指标权重的正确性，其中一致性比率的计算公式如式（3）：

式中：RC为一致性比率CR 之值，IR为自由度指标修正值。

1.1.2 熵权法

熵权法则是通过将风险指标进行数据处理，形成标准化矩阵，再通过计算各指标之间的信息熵，从而获取各指标的权重[2]。标准化矩阵构建方式如式（4）：

信息熵计算公式如式（5）：

则指标权重的计算公示如式（6）：

1.1.3 AHP-熵权法综合赋权法

AHP-熵权法综合赋权法进行指标的权重处理，首先需构建AHP 权重与熵权法权重的距离函数，并计算各权重的分布系数，从而通过权重组含得到综合权重，距离函数的计算公式如式（7）：

式中：αj为AHP 法计算的权重，βj为熵权法计算的权重，n 为评价指标。

综合权重的计算公式如式（8）：

式中：x、y 为αj、βj的分布系数，其中x、y 应满足式（9）条件：

利用综合指数法，计算地下水污染风险的综合指数R，计算公式如式（10）：

式中：Ri为各评价指标的分值；Wi为各评价指标的权重，在本文中为αj、βj、ωj。

1.2 对比分析

在对比中通过将综合指数和污染指数进行线性拟合的方法，进行适用性的判断，污染指数法利用场地地下水中苯的浓度进行构建[3]，其构建方式如式（11）：

式中：ci为某个填埋场地下水苯浓度为所有填埋场地下水苯浓度均值，σ 为苯浓度标差。

本次方法对比选取37 座城市垃圾填埋场作为数据支持，通过对地下水污染风险原因的分析，确定风险评价指标见表1。

表1 地下水污染风险评价指标

通过AHP 法、熵权法、AHP-熵权综合赋权法，进行指标权重计算，并计算每个填埋场地下水污染风险综合指数，并与苯污染指数进行拟合处理，由于篇幅有限，具体计算过程及数据不再阐述，3 种计算方法与苯污染指数拟合结果如图1—图3 所示。

图1 AHP 层次分析法拟合结果图

图2 熵权法拟合结果图

图3 AHP-熵权法综合赋权法拟合结果图

由图1—图3 可知，通过对比分析AHP-熵权综合赋权法的拟合效果最好为0.8，因此在进行城市垃圾填埋场地下水污染的风险评价时，选用本文提出的AHP-熵权综合赋权法进行权重计算，可以保证风险评价的精准度与准确性。

2 地下水污染防治措施

城市垃圾填埋场对于地下水产生污染的主要污染源为垃圾渗滤液，因此预防地下水污染事故的发生，应从渗滤液的产生、收集储存等方面入手。

2.1 减少渗滤液的产生

填埋区的垃圾量、垃圾的含水率以及填埋区降雨是影响渗滤液产生的主要的因素，在保证填埋场满足一定的使用要求的情况下，有效控制渗滤液产生的方式之一为控制因填埋区降水导致地表径流进入厂区，因此首先需在填埋场区周围设置泄洪沟，防止在强降水的情况下，在地表径流的影响下产生大量的渗滤液，提高地下水污染的风险；其次是做好垃圾填埋场的封场覆土工作，在垃圾填埋场封场后，渗滤率的主要来源为垃圾堆体上的表面雨水，传统的土壤覆盖处理，难以有效防止表面雨水的下渗，因此建议在垃圾堆体表面设置防渗膜，通过防渗膜对垃圾堆体进行覆盖，然后再通过对防渗膜上覆土处理，选取适合的植物，进行植被恢复，从而有效减少垃圾渗滤液的产生，减少地下水污染风险[4]。垃圾渗滤液对于地下水污染的主要原因是污染物浓度过高，因此通过加强填埋垃圾的管理和分选工作，提高可回收废品的回收率，减少填埋垃圾的量，可以有效减少垃圾渗滤液中有毒有害物质的浓度，从而消减渗滤液中污染物浓度，降低渗滤液的地下水污染风险。

2.2 完善渗滤液的收集储存

在渗滤液的处理过程中，需对填埋场中产生的渗滤液进行收集，然后输送至后期处理设备、设施中，因此保证渗滤液储存、收集时的防渗可有效减少渗滤液的泄露、渗透风险。在进行防渗处理时，需要保证场底的平整度，防止场底凹凸不平对防渗衬层造成损伤，并且需要对场地进行压实，防止填埋区的基础沉降等问题损伤防渗衬层。

在防渗衬层选择时，应尽量选用复合衬里保证防渗效果，复合衬里由3 部分组成，分别为膜上保护层、防渗膜以及膜下防渗保护层，膜下防渗保护层主要作用是保护防渗膜并辅助防渗，现阶段具有较好使用效果为GCL 材料即钠基膨润土垫。防渗膜设置在GCL材料上，起到主要的防渗效果，防渗膜需选择防渗能力较强的材料，例如HDPE 材料即高密度聚乙烯复合土工膜，可以保证防渗效果。膜上保护层主要起到对防渗膜的保护作用，由于防渗衬层应用于垃圾与场底、侧壁之间，在垃圾填埋时，垃圾存在摩擦、撞击、挤压等行为，因此在膜上保护层的选择上，应考虑材料的耐磨、防刺穿能力等，建议使用土工布等材料，可以起到良好的防护作用。减少渗滤液的泄露、渗透问题，可以有效减轻水污染风险。

由于渗滤液在填埋场中长期、大量的储存会对防渗衬层产生一定的压力，具有较高的地下水污染风险，因此需要将填埋场内产生的渗滤液及时排出，设立渗滤液的导排系统，具有良好导排效果的系统可以有效降低地下水污染风险。为保证导排系统的作用，可通过在防渗衬层与垃圾之间铺设卵砾石层，选取一定粒径的卵砾石，形成具有一定厚度的导流层，并在场底部四方向设置导流盲沟，通过渗滤管进行汇总、排出，渗滤管应选用具有一定防渗能力的材料，例如聚乙烯材料，在铺设防渗管时，需要设置防护措施，例如在管外缠绕土工布保证渗滤导流管结构的稳定性。通过保证渗滤液的导排效果、导排的稳定性，有效减少渗滤液的聚集，进而削减地下水污染风险。

综上，除在从渗滤液的产生、收集储存方面进行预防外，还需建立实时地下水监测系统，通过在设置本底井、污染扩散井、污染监视井等多眼监测井，按照要求的频次，提高对于地下水水质监测效果，通过地下水水质的实时监测效果，当出现水质异常变化时，可以及时发现渗滤液污染的风险并可以为整修提供渗漏点信息等，有效预防地下水污染。

3 结语

在风险评价时采用AHP-熵权综合赋权法可以有效提升评估的精准性，并且从渗滤液的产生、收集储存等方面采取合理的地下水污染防治措施后，可以有效降低地下水污染风险，保证城市垃圾填埋场运营及封场后不会对环境产生污染。