西藏垃圾填埋場蒸散覆蓋土壤儲水量分析

摘要：采用現(xiàn)場試驗的方法，開展了西藏蒸散覆蓋垃圾填埋場試驗，揭示不同植物生長條件下垃圾填埋場覆蓋層儲水量動態(tài)變化規(guī)律。結(jié)果表明，裸地土壤水分的變化主要發(fā)生在40 cm以上的土層內(nèi)，其余3種覆蓋層土壤的水分消耗發(fā)生在整個土層內(nèi)；計算出土壤水庫實際達到的最大儲水量分別為66.5 mm（處理1）、88.4 mm（處理4）、96.3 mm（處理3）和82.6 mm（處理2）。

關(guān)鍵詞：垃圾填埋場；植物；蒸散覆蓋；土壤儲水量；西藏

中圖分類號：X705 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）12-2771-04

Analysis on Water Storage of Evapotranspiration Cover Soil in Landfilling of Tibet

ZHANG Yu-yun，ZHANG Wen-xian，XIAO An-wei，ZHANG Cun

（School of Engineering Science， Tibet Agriculture Animal Husbandry College，Linzhi 860000，Tibet，China）

Abstract： Employing field-test method， the evapotranspiration cover experiments in landfill of Tibet were conducted， and the dynamic changes of water storage of cover soils under different plant growth conditions were revealed. The results showed that the soil water changes of bare land occurred mainly in soil layer over 40 cm， while that of other three cover soils occured in whole soil layers. The actual maximum water storage capacities of cover soils were 66.5 mm（Experiment 1）， 88.4 mm（Experiment 4）， 96.3 mm（Experiment 3）， and 82.6 mm（Experiment 2） respectively.

Key words： landfilling； plant； evapotranspiration cover； soil water storage； Tibet

西藏召開第五次援藏工作會議后，在經(jīng)濟、旅游、能源等方面出現(xiàn)了跨越式發(fā)展，在經(jīng)濟發(fā)展、生活水平提高的同時也出現(xiàn)了垃圾產(chǎn)量急劇增加的狀況。盡管目前我國已經(jīng)有了生活垃圾焚燒、垃圾回收及循環(huán)利用等新的垃圾處理方式，但西藏受到經(jīng)濟水平、傳統(tǒng)習慣等因素的制約，長期以來西藏的生活垃圾處理主要還是在城市周邊利用一些凹地、溝谷等簡單填埋，既未進行防滲處理，也沒有達到衛(wèi)生填埋，而垃圾填埋場滲瀝水污染則對城市及周邊地下水構(gòu)成了嚴重的威脅。美國早在1976年《資源保護和恢復(fù)法》中就有垃圾填埋場的建立、管理和關(guān)閉條款。美國環(huán)保總局采取的措施是對垃圾采取密封處理。1988年我國也開始制定垃圾填埋行業(yè)規(guī)定[1-4]。

目前國外已有研究表明騰發(fā)覆蓋系統(tǒng)能夠有效地控制滲瀝水的形成，對干旱和裂縫有較強的抵抗能力，以及相對簡單的建設(shè)結(jié)構(gòu)、較低的運行費用和方便使用附近地區(qū)的各種土壤[5，6]。徐迪民等[7]在研究垃圾滲瀝液的來源、水質(zhì)特點的基礎(chǔ)上，提出了防治結(jié)合的垃圾滲瀝液處理思路和措施，在調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，研究了垃圾填埋場滲瀝液回灌的影響因素、理論依據(jù)、作用和意義；錢易等[8]、Han等[9]重點開展垃圾填埋場難降解污水處理新技術(shù)的研究。但目前在西藏還未進行這方面的研究。因此，本研究采用現(xiàn)場試驗的方法，開展了西藏蒸散覆蓋垃圾填埋場試驗，分析了不同植物生長條件下垃圾填埋場覆蓋層含水量的變化過程，為計算蒸發(fā)、蒸騰量提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2010年3～11月在西藏農(nóng)牧學(xué)院實習農(nóng)場進行。試驗區(qū)控制面積3.0 m×9.0 m，試驗小區(qū)面積為1.0 m×1.0 m。蒸散覆蓋層土質(zhì)采用當?shù)氐纳橙劳?、壤土、黏性壤土。表?～20 cm為疏松的覆蓋層，以利于植物的生長，20～60 cm覆蓋土層進行了分層壓實。覆蓋土層以下為垃圾層，垃圾從林芝地區(qū)垃圾填埋場中挖取后，按測定容重進行裝填。垃圾層以下布置反濾層。試驗區(qū)覆蓋層和垃圾層之間設(shè)置了9套50 cm×50 cm的滲瀝液收集裝置，測定透過覆蓋土層的滲瀝水量，在垃圾層和土壤層不同深度埋設(shè)負壓計探頭，測定水流通量。降雨量采用自記式雨量筒測定。試驗坑設(shè)計為不同的覆蓋層結(jié)構(gòu)，覆蓋層厚為60 cm，3種土質(zhì)各20 cm（表1）。

1.2 測定方法

試驗采用TDR傳感器測定土壤含水率（體積含水率，cm3/cm3）和烘干法測量覆蓋層土壤含水率（質(zhì)量含水率，%），為了不影響植物生長，自制小型無損取土器，分別在0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm深度取土。試驗一區(qū)在覆蓋層和垃圾層的交界面設(shè)置了3組滲瀝水收集裝置，裝置做成漏斗狀，漏斗控制面積為50 cm×50 cm，表面設(shè)置濾網(wǎng)和反濾層，降雨透過覆蓋層形成的滲瀝水通過反濾層及濾網(wǎng)后進入漏斗，收集并測量滲瀝水量。采用自記式雨量筒測定降雨量，其被放置在試驗小區(qū)內(nèi)，據(jù)此測定降雨量。蒸散覆蓋層地表布置為水平結(jié)構(gòu)，降雨不產(chǎn)生徑流，完全滲入覆蓋土壤層。覆蓋層土壤含水率、騰發(fā)量、降雨量和水流通量每兩日測定一次，滲瀝水量和入滲量在降雨發(fā)生后及時測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理不同時間土壤含水率變化

圖1為各處理7月5日至8月1日的土壤含水率剖面圖，此階段土層經(jīng)歷了降雨入滲、深層滲瀝及隨后的土層水分消耗的全過程?？v觀4個處理的含水率剖面圖，處理1與其他3個處理的差別是明顯的，試驗1土壤水分的變化主要發(fā)生在0～40 cm的土層內(nèi)，表明來自0～40 cm的土壤水分已基本上可以滿足土地蒸發(fā)消耗的需要，處理2至處理4顯示出土壤水分的消耗發(fā)生在整個土層內(nèi)，這是由于存在植物根系自土層中吸水的緣故。

2.2 不同處理土壤含水率變化

由圖2可知，植物覆蓋層3月13日至4月5日以及10月1日以后，由于降雨較少，植物在3至4月沒到旺盛生長期，10月以后植物生活力逐漸減弱，土壤蒸發(fā)能力亦較弱，土壤含水量變化較均衡，且含水量較低；4月至9月，由于降雨量較多，土層含水量增多，植物生長旺盛，含水量變化增大；不同植物覆蓋層在0～20 cm土層中含水量相差較大，20～40 cm、40～60 cm土層中含水量相差不大，但不同植物覆蓋層各土層含水量基本呈現(xiàn)相同的變化趨勢。整個試驗期間，相比植物覆蓋土層，裸地由于無植物利用水分，含水量消減速度較慢，含水量一直較有植物覆蓋的高，但土壤含水量變化趨勢與有植物覆蓋的土層相同。

2.3 不同處理土壤水庫庫容變化

圖3為根據(jù)土壤實測含水率變化計算出的土壤可儲水量（土壤水庫容量）變化過程，土壤水庫庫容實際達到的可儲水量平均為66.5 mm（處理1）、82.6 mm（處理2）、96.3 mm（處理3）、88.4 mm（處理4）。植物生長將加速覆蓋層土壤水分消耗，增加儲水能力，在相同的覆蓋層土質(zhì)和厚度情況下，裸地覆蓋實際利用土壤水庫容量比植物覆蓋的小。夏季，植物生長的處理2覆蓋層厚度為40 cm時的可儲水量與裸地覆蓋層厚度為60 cm的試驗可儲水量變化規(guī)律基本相同，而進入深秋后，由于前期騰發(fā)作用，處理2覆蓋層土壤可儲水量維持在相對較低的水平。移栽植物葉面積較大的處理3覆蓋層水分在6～9月消耗尤為明顯，土壤可儲水量一直維持在較高的水平，因而可知，相比增加覆蓋層厚度，提高植物騰發(fā)能力對于覆蓋層水量調(diào)節(jié)的作用將更為明顯。進入秋季后，植物生活力逐漸減弱，蒸發(fā)能力亦同時減弱，4種處理可儲水量表現(xiàn)出相同的變化趨勢。降水后，土壤含水率逐漸增加，覆蓋層儲水能力降低，覆蓋層土壤無法滯蓄降水入滲情況下，形成深層滲瀝。總的來說，相比裸地處理，植物生長的處理對調(diào)節(jié)土壤水庫水量的作用更加明顯。

3 結(jié)論

1）根據(jù)土壤實測含水率變化計算土壤可儲水量（土壤水庫庫容）變化過程，土壤水庫實際達到的可儲水量平均為66.5 mm（處理1），88.4 mm（處理4），96.3 mm（處理3）和82.6 mm（處理2）。

2）植物生長將加速覆蓋層土壤水分消耗，增加儲水能力，相同的覆蓋層土質(zhì)和厚度情況下，裸地覆蓋試驗實際利用土壤水庫容量比植物覆蓋的小，植物生長對調(diào)節(jié)土壤水庫的水量作用明顯。

3）移栽植物葉面積較大的處理3在6～9月對覆蓋層水分的消耗尤為明顯，土壤可儲水量一直維持在較高的水平。

4）裸地土壤水分的變化主要發(fā)生在40 cm以上的土層內(nèi)，表明來自0～40 cm的土壤水分已基本上可以滿足土地蒸發(fā)消耗的需要，其余3種覆蓋層土壤水分的消耗發(fā)生在整個土層內(nèi)，這是由于植物根系自土層中吸水的緣故。

參考文獻：

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