西南地区山谷型垃圾填埋场渗漏原因分析

范 伟

(贵州省地质矿产勘查开发局101地质大队，贵州 凯里 556000)

0 引言

随着我国城市化进程的加快，城市生活垃圾产生量急剧增多，垃圾填埋场日渐成为城市垃圾处理的首选方式。然而，通过对不同地区垃圾填埋场的调查显示，大部分垃圾填埋场都存在不同程度的渗漏问题。西南地区由于其地形地貌原因，多将垃圾填埋场修建在冲沟谷地或自然洼地等地区，这些地区渗漏对周围环境的影响更为严重。现以西南地区某典型的山谷型垃圾填埋场为研究对象，通过对渗漏原因进行调查和分析，提出防渗措施建议，以期能为类似条件的垃圾填埋场防渗处理提供参考依据。

1 场地概况

1.1 垃圾场情况简介

西南地区某垃圾填埋场占地面积约10 hm2，设计库容约40万m3，日处理生活垃圾量80 t，使用年限10年。该垃圾场运行至5年左右，下游村寨居民反映居住地水井受污染，引起了相关部门的高度重视。

垃圾场修建在北西—南东向冲沟与南西—北东向冲沟的下游交汇处，南西—北东方向长约30 m～200 m，北西—南东方向长约60 m～370 m。主坝和副坝分别设于库区北东侧和南西侧，调节池和渗滤液处理站则布置在下游宽缓处，其平面布置如图1所示。

1.2 地形地貌

该垃圾填埋场区域地貌组合类型为侵蚀—溶蚀低山地貌。微地貌位于北西—南东向冲沟与南西—北东向冲沟的下游交汇处，所在冲沟总体地势为北西、南西高，北东低，冲沟两侧均为自然斜坡，坡上植被茂密，坡度15°～60°。垃圾场所在冲沟下游呈南西—北东走向，于垃圾场门口与近南北向公路所在冲沟相交。

1.3 地层岩性

垃圾填埋场区域出露的地层由新至老依次为：

石灰岩(∈1q)：灰色，薄至中厚层，节理裂隙较发育，节理面见铁质浸染，裂隙闭合，未见溶蚀晶洞发育；出露处自上而下页岩夹层逐渐增多，渐变至石灰岩与页岩互层，分布于库区南岸上部。

页岩(∈1p)：强风化，灰黄色，节理裂隙发育，岩体破碎，节理面见铁锰质浸染，风化厚度不等；其厚度2.5 m～8.0 m，分布于库区北岸和北西岸。中风化，灰绿色，薄层状，节理裂隙较发育，岩体较破碎，节理面偶见铁质浸染；分布于库区南岸下部、北岸和北西岸强风化页岩之下，该层岩体完整性、隔水性较好。

1.4 地质构造

垃圾填埋场区域地质构造较发育，库区位置发育两条断裂。其中一条断层自垃圾场主坝右坝肩至副坝右坝肩通过，近东西向展布，倾向北，倾角约70°，断裂带中心部分为断层泥，结构致密，相对隔水，为阻水断层；另一条断层通过垃圾场主坝右坝肩底，沿右岸坡壁发育，主要由页岩和灰岩接触构成，呈北东向展布。

查阅区域地质资料，该区域历史上无地震记录，不存在新构造运动，场地抗震设防烈度为6度，属于抗震一般地段。

1.5 地下水及岩层渗透性

垃圾填埋场区域地下水按含水介质及其组合划分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩岩溶水三大类。其中以松散岩类孔隙水为主。

垃圾场区域地下水的埋藏较浅，一般不大于10 m。区内地下水动态变化较大，泉流量、地下水位主要受大气降雨等因素控制，呈季节性变化。地下水以库岸周边山脊为分水岭，库区为一独立的水文地质单元，库岸斜坡地下水向库区径流后，与库区地下水汇合，向主坝前缘冲沟径流，沿垃圾场门前公路地下管网径流，汇入主河流。

本次查漏工作主要对基岩进行了压水试验，绘制出P—Q曲线，再根据SL 31—2003水利水电工程钻孔压水试验规程附录C，利用压水试验数据计算岩体渗透系数，其公式为：

其中，K为岩体渗透系数，m/d；Q为压入流量，m3/d；H为试验水头，m；L为试验段长度，m；r0为钻孔半径，m。

根据以上公式计算结果，中风化页岩渗透系数0 m/d～0.283 6 m/d，透水性弱～极微；中风化石灰岩渗透系数2.380 3 m/d～5.721 4 m/d，透水性中等～强；中风化石灰岩夹页岩，透水性弱～中等。

2 垃圾场区及周边污染现状

根据对垃圾填埋场可能渗漏及其影响范围内取水样检测分析，了解到垃圾场区及周边污染现状。各分区的污染现状如表1所示。

表1 垃圾场各区污染现状统计表

3 查漏解决方案

本次查漏工作依据现行国家标准规范，以工作目的为指导，通过工程地质测绘、水文地质调查、勘探和试验等工作，查明垃圾场工程地质和水文地质条件，分析渗滤液渗漏原因和渗漏路径，提出防渗工程措施建议，为防渗工程设计提供科学的地质依据。本次查漏工作技术路线图如图2所示。

4 渗漏原因分析

垃圾填埋场渗滤液渗漏，是一系列原因综合作用的结果。首先是库区内防渗土工膜的破损，导致渗滤液向下入渗至第四系孔隙水中，这也是最主要的原因；其次是主坝的防渗性差，被污染的地下水能透过主坝向下渗流；最后是库区内汇聚的大量地下水能将污染物质远距离运移至冲沟下游。

库区防渗土工膜破损原因有：1)施工和运营过程中被尖状物质刺破；2)土工膜局部拼接部位焊接不牢；3)局部坡度较大地段的土工膜在垃圾重力作用下被拉破；4)局部防渗系统沉降过大，给土工膜施加侧向拉力致使其拉裂破损；5)填埋库区底部地下水丰富，水位较高，浮力较大，土工膜被地下水浮力剪破。

据钻探及压水试验资料，主坝以中风化页岩为地基持力层，中风化页岩为相对隔水层，而坝体为浆砌毛石砌体，且砂浆饱满度差，防渗性能差，库区地下水通过主坝下部坝体和砂浆垫层空隙向下游渗漏。

库区边缘截洪沟至地表分水岭范围内的大气降雨形成的地表径流，以及副坝上游流入副坝导流管的地表水流渗入填埋库区底部补给地下水的水量较大，导致库区地下水量增大。大量地下水携带渗滤液渗出主坝并沿主坝前缘冲沟远距离径流至下游主河流内。

5 防渗措施建议

针对垃圾填埋场渗漏原因、路径并结合场地的实际情况，提出如下防渗措施建议：

1)截：复核截洪沟的排水能力，修复或重新设计施工截洪沟局部地段，截取地表水，减少进入填埋库区的地表径流。

2)疏：重新设计库区上游地表水导流管，以减少进入库区和调节池的水量，减轻渗滤液处理负担。

3)挡：在主坝下游冲沟约50 m处设防渗混凝土截污坝，坝底和坝肩需嵌入下部页岩相对隔水层一定深度，将上游遭受污染的地下水截流。

4)净：在截污坝后缘设置污水收集池，并通过管道输送至调节池，处理合格后再排放。

6 结语

1)山谷型垃圾填埋场多修建在自然冲沟交汇区域，该区域出露的基岩富水性弱、隔水性好，地质构造简单，断裂构造弱发育。

2)该典型垃圾填埋场库区出露基岩以页岩为主，但南部局部出露石灰岩，且有断层通过库区边缘。

3)垃圾填埋场污染现状为：库区上游、南东侧及北西侧尚未受到污染；主坝处及前缘冲沟内地表水和第四系地下水已被污染，由于页岩相对隔水，下部基岩内地下水未被污染。

4)渗滤液渗漏原因：一是库区内防渗膜的破损，导致渗滤液下渗；其次是主坝的防渗性差，被污染地下水透过主坝向下渗流；最后是库区内汇聚的大量地下水能将污染物质远距离运移至冲沟下游。

5)防渗措施建议：a.截，截流地表水，减少地表径流入渗库区；b.疏，修复导流管，防止地表水下渗库区底部；c.挡，在主坝下游冲沟50 m处设防渗混凝土截污坝；d.净，设置污水收集池，将被污染地下水重新处理合格后再排放。