某簡易垃圾填埋場地下水污染預(yù)測

■侯濤

（廣東省水文地質(zhì)大隊 廣東廣州 510510）

某簡易垃圾填埋場地下水污染預(yù)測

■侯濤

（廣東省水文地質(zhì)大隊 廣東廣州 510510）

為了更好了解簡易垃圾填埋場對周邊地下水環(huán)境的影響，本文首先對該簡易垃圾填埋場地下水現(xiàn)狀進(jìn)行了取樣分析，得出垃圾填埋場周邊地下水污染現(xiàn)狀，其次根據(jù)污染超標(biāo)因子，選取相關(guān)污染預(yù)測模型及參數(shù)，對地下水污染進(jìn)行預(yù)測，最后得出該簡易垃圾填埋場對周邊地下水污染特征及污染程度。

垃圾填埋場地下水污染

1 前言

垃圾填埋場按照工程措施是否齊全、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)能否滿足等條件可分為簡易填埋場、受控填埋場和衛(wèi)生填埋場三種類型。其中簡易垃圾填埋場對周圍環(huán)境污染最大，已有研究表明簡易垃圾填埋場排放沒有采取相關(guān)處理措施的滲濾液，會對地面水和土壤產(chǎn)生污染，而且會下滲污染地下水。

2 研究區(qū)概況

該垃圾填埋場三面環(huán)山，場邊線位置基本位于分水嶺上，場地邊界高差很大，最大填埋高度40米，目前，該垃圾填埋場并未按照規(guī)范的填埋工藝進(jìn)行填埋，填埋場沒有設(shè)置防滲系統(tǒng)和滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)，垃圾滲濾液通過地表漫流至東北側(cè)低洼區(qū)域，導(dǎo)致填埋場及下游一定范圍內(nèi)地表水及地下水受到污染。

根據(jù)野外地質(zhì)鉆探揭露，垃圾填埋場及周邊地區(qū)分布的地層為：上層花崗巖殘積土層，巖性多為砂、礫質(zhì)粘性土，厚度3.20~ 25.00m，平均厚度12.33m；下層原巖為花崗巖，主要分為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化三個巖帶，其中強(qiáng)風(fēng)巖平均厚度約7.6m，中風(fēng)化巖平均厚度約7.18m。

3 垃圾填埋場周邊地下水質(zhì)量現(xiàn)狀調(diào)查評價

為了更好的了解垃圾填埋場滲濾液對周邊地下水環(huán)境的影響，對垃圾填埋場及周邊布設(shè)4個監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行取樣監(jiān)測，其中監(jiān)測點(diǎn)J1、監(jiān)測點(diǎn)J2和監(jiān)測點(diǎn)J3分別位于垃圾填埋場周邊，監(jiān)測點(diǎn)J4為垃圾填埋場地下水上游一處下降泉，其監(jiān)測數(shù)據(jù)作為地下水的背景值，監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)如圖1所示。監(jiān)測結(jié)果如表1所示。

圖1 地下水監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)圖

表1 地下水水質(zhì)分析結(jié)果

根據(jù)地下水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，并與地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（Ⅲ類）對比，得出J1號監(jiān)測點(diǎn)超標(biāo)的指標(biāo)主要為亞硝酸鹽。J3號監(jiān)測點(diǎn)超標(biāo)的指標(biāo)主要有氨氮、氟化物、硝酸鹽和高錳酸鉀指數(shù)。其中位于垃圾填埋場下游的J3號監(jiān)測點(diǎn)，相關(guān)污染物指標(biāo)超標(biāo)嚴(yán)重，說明垃圾場排放的滲濾液已對下游地下水造成了較為嚴(yán)重的污染。

4 垃圾填埋場地下水污染預(yù)測

4.1 預(yù)測模型

該垃圾填埋場地下水污染途徑主要是通過大氣降水對垃圾的淋濾，污染物隨濾液入滲而污染地下水。這種污染屬間歇入滲型，其數(shù)學(xué)模型可采用一維穩(wěn)定流動二維水動力瞬時注入示蹤劑模型。其解析解如下式所示：

式中：x，y—計算點(diǎn)處的位置；t—時間，d；C(x，y，t)—t時刻x，y處的示蹤劑濃度，mg/L；M—承壓含水層的厚度，mmM—瞬時注入的示蹤劑質(zhì)量，g；u—水流速度，m/d；n—有效孔隙度，無量綱；DL—縱向彌散系數(shù)，m2/d；DT—橫向y方向的彌散系數(shù)，m2/d；π—圓周率。

4.2 計算參數(shù)選擇

場區(qū)區(qū)域地下水含水層可以概化為由強(qiáng)風(fēng)化花崗巖組成的塊狀巖類裂隙含水層。概化后的含水層厚度根據(jù)本次野外鉆孔情況，含水層厚度為7.6m。

根據(jù)地下水監(jiān)測結(jié)果確定污染物源強(qiáng)，氨氮 （NH4+-N）為14.00mg/l、硝酸鹽（NO3-）為43.62 mg/l、高錳酸鉀指數(shù)（CODMn）為110.59mg/l。采用年平均日降水量法計算滲濾液產(chǎn)生量，為了更能準(zhǔn)確評估垃圾填埋場最大垃圾滲濾量，按照最大風(fēng)險評估方法，I選擇為年平均最大降雨量進(jìn)行計算，其中計算公式如下：

式中：Qk為垃圾滲濾液年平均日產(chǎn)生量，m3/d；I為年平均日降雨量，mm/d；A為填埋場的面積，m2；B為填埋場垃圾滲濾液的滲出系數(shù)，一般取0.5。

根據(jù)區(qū)域氣候資料，年平均日最大降雨量為151mm/d；垃圾填埋場面積約44500m2；按照上式計算得垃圾滲濾液年平均日最大產(chǎn)生量約3.36m3/d。計算得到氨氮（NH4+-N）最大產(chǎn)生量為47.04g/d、硝酸鹽（NO3-）為146.56g/d、高錳酸鉀指數(shù)（COD）為317.58g/d。

場區(qū)含水層主要以強(qiáng)風(fēng)化巖為主的塊狀巖類裂隙水，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗參數(shù)n值取為0.4。依據(jù)試驗水文地質(zhì)參數(shù)和本次實(shí)測地下水水位繪制的等水位線圖，按照相關(guān)公式計算本場地地下水實(shí)際流速，滲透系數(shù)參考相關(guān)經(jīng)驗取值為10.5m/d，水利坡度為0.1，計算場地地下水實(shí)際流速為2.67m/d。利用NaCl做示蹤劑進(jìn)行了彌散試驗，求得縱向彌散系數(shù)為0.504m2/d。橫向彌散系數(shù)DT，根據(jù)經(jīng)驗一般DT/DL=0.1，DT取0.0504m2/d。

4.3 預(yù)測結(jié)果

預(yù)測評價標(biāo)準(zhǔn)選擇地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（Ⅲ類），其中氨氮（NH4+-N）為0.2mg/l、硝酸鹽（NO3-）為20 mg/l、高錳酸鉀指數(shù)（COD）為3mg/l，通過計算超過地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（Ⅲ類）中氨氮（NH4+-N）在39天內(nèi)可達(dá)污染最遠(yuǎn)，污染距離為104.4m；硝酸鹽（NO3-）在2天內(nèi)可達(dá)污染最遠(yuǎn)，污染距離為3.3m，高錳酸鉀指數(shù)（COD）在21天內(nèi)可達(dá)污染最遠(yuǎn)，污染距離為54.3m。

5 結(jié)論

根據(jù)對該簡易垃圾填埋場地下水監(jiān)測取樣，得到垃圾填埋場地下水下游的監(jiān)測井中氨氮、硝酸鹽和高錳酸鉀指數(shù)等相關(guān)指標(biāo)已嚴(yán)重超標(biāo)，說明垃圾場排放的滲濾液已對下游地下水造成了較為嚴(yán)重的污染。

通過對相關(guān)超標(biāo)因子進(jìn)行地下水污染預(yù)測，根據(jù)相關(guān)預(yù)測模型和參數(shù)，得出該簡易垃圾填埋場中氨氮污染距離可達(dá)104.4m；硝酸鹽的污染距離可達(dá)3.3m，高錳酸鉀指數(shù)污染距離可達(dá)54.3m，說明該簡易垃圾填埋場滲濾液的泄漏已對下游一定區(qū)域的地下水環(huán)境造成了污染。

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P641.4+3[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-10-306-1

侯濤（1987~），男，助理工程師，研究方向為水工環(huán)地質(zhì)。