某非正規(guī)垃圾填埋區(qū)垃圾體量調(diào)查與研究

劉文強 黨偉民 牟業(yè)龍 王佳奇 鄭國磊 馬 為

（1.天津華北地質(zhì)勘查局；2.西北礦冶研究院）

20 世紀八九十年代，由于城市規(guī)模不斷擴大，城市生活垃圾和生活廢物爆發(fā)式增長，大量廢棄垃圾被非法填埋。近年來隨著政府對環(huán)保問題不斷重視，大量的非法填埋區(qū)存在著污染擴散風險，但是由于歷史原因，垃圾填埋過程中缺乏詳細的數(shù)據(jù)資料，因而無法準確獲知該類填埋區(qū)垃圾的埋深、形態(tài)和體量等精確信息［1］。本研究以華北濱海某非正規(guī)垃圾填埋區(qū)為例，選取高密度電法與工程勘察相結(jié)合的方法，對其埋深、形態(tài)和體量進行調(diào)查，為同類型垃圾填埋區(qū)的體量調(diào)查提供參考，也驗證了高密度電法與工程勘察相結(jié)合的方法在垃圾填埋場調(diào)查中的有效性。

1 場地概況

場地位于華北平原東北部，地塊總占地面積約為281 700 m2，平均海拔2.1 m 左右，現(xiàn)場地形起伏較小，高差為5 m 左右，局部有出露的垃圾堆體，目前已封場停止使用，未來規(guī)劃為一類居住用地。由于該填埋場位于濱海地區(qū)，人為工程活動帶來的影響較小，同時場區(qū)內(nèi)地形較平坦開闊，并有原生區(qū)土壤作為背景參考，有利于開展高密度法測量工作［2］。

場地第四紀以來受到多次河流遷徙改道、海退和海侵等海陸交互作用，在不同位置、不同時期沉積了不同性質(zhì)的沉積地層，但是前部地層相對穩(wěn)定，地層巖性變化不大。這些生成的沉積層即為研究區(qū)的地基土。從地質(zhì)成因上可以分為兩大類，即海相沉積層和陸相沉積層。研究區(qū)內(nèi)各海相沉積層和陸相沉積層的厚度差異變化不大；陸相地基土層總體上呈現(xiàn)出東部厚度小、西部厚度大的楔形沉積結(jié)構(gòu)；海相地基土層則與之相反，兩者互補變化。場地內(nèi)埋深21 m 以淺的巖性主要有人工填土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂等。

1.2 物性基本特征

場地為濱海區(qū)，受海水影響，整體視電阻率偏低［3］；填埋區(qū)主要為生活垃圾、塑料、建筑廢物等組成［4］，視電阻率值大于20 Ω·m；垃圾周圍主要為充填著大量含鹽水粉土或者粉質(zhì)黏土，視電阻率值為5～10 Ω·m，兩者存在明顯差異，該場區(qū)具備開展高密度電法工作的地球物理前提。

2 方法選擇

2.1 儀器及參數(shù)選擇

高密度電法的原理與常規(guī)直流電法完全相同，所不同的是一次布線、多點連續(xù)觀測，進行的是二維地電斷面測量，兼具剖面法和測深法的功能［5-6］。野外按照設(shè)計的剖面線分別進行測量，采集到含有地面下填埋垃圾層及原狀土層的綜合數(shù)據(jù)信息；室內(nèi)利用相應的軟件進行數(shù)據(jù)整理和反演處理，主要過程有數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換及編輯、程序參數(shù)設(shè)置、資料反演計算、輸出擬斷面圖及模型斷面等，以此得出能夠反映地下各種地質(zhì)體分布特征的地電斷面圖，結(jié)合已掌握的地質(zhì)資料及對場區(qū)的認識，對地電斷面圖進行客觀合理地解譯推斷，即達到探測與圈定的目的。

2.2 測線布設(shè)

本研究依據(jù)場地實際環(huán)境與工作條件等開展高密度電法探查工作，由北到南、從西至東依次布設(shè)，共完成了33條剖面線的測量，如圖1所示。

3 高密度電法測量成果

1 號剖面呈NW—SE 走向，有效長度為1 380 m，電阻率自上而下呈高阻、低阻、高阻的分布狀態(tài)，表面高阻主要反映的是建筑垃圾和生活垃圾，有少量素填土，深度為-6～-12 m，其中平距60～160 m處主要為建筑垃圾，深度為-8～-10 m；平距190～270 m 處主要為建筑垃圾和堿渣，深度為-6～-12 m；平距270～400 m 處主要為建筑垃圾，深度為-6～-12 m；平距450～640 m 處主要為建筑垃圾和堿渣，深度為-6～-12 m；平距770～810 m 處主要為建筑垃圾，深度為-6 ～-12 m；平距810～900 m 處主要為堿渣，深度為-6～-12 m；平距900～1 050 m 處主要為建筑垃圾和堿渣，深度為-6～-11 m；平距1 050～1 140 m 處主要為生活垃圾和堿渣，深度為-6～-12 m；平距1 140～1 360 m處主要為生活垃圾和建筑垃圾，深度為-6～-12 m。中部低阻主要反映的是含水的粉質(zhì)黏土和粉土層，深度為-10～-20 m；深部高阻反映的是粉質(zhì)黏土層，深度為-20～-24 m，該層粉質(zhì)黏土因處于半凝結(jié)、凝結(jié)狀態(tài)，且內(nèi)部含水量變少，導致電阻率較高。在該剖面的鉆孔有13 個，自左向右分別為XK42、XK50、K66、K115、K105、K87、K6、K11、K28、S10、K48、K62、S5 號孔，其中，XK42、XK50、K66、K87、K6、K48、K62號孔揭露了建筑垃圾深度，與高密度電法反演解譯的該垃圾層深度基本一致；K115、K105、K28 號孔揭露了堿渣深度，與高密度電法反演解譯的該拉基層深度基本一致；K115、K105、K11、K28、S10、K48、K62、S5 號孔揭露了生活垃圾深度，與高密度電法反演解譯的該垃圾層深度基本一致。

e 號剖面走向NEE 向，有效長度為1 020 m，中部因跨河流，平距500～700 m 處缺少數(shù)據(jù)，電阻率自上而下呈高阻、低阻、高阻的分布狀態(tài)。表面高阻主要反映的建筑垃圾、堿渣和生活垃圾，有少量素填土，深度為-5～-12 m。其中平距50～100 m 處主要為建筑垃圾，深度為-5～-9 m；平距100～160 m 處主要為堿渣和素填土，深度分別為-7～-12 m 和-5～-12 m；平距160～360 m 處主要為堿渣和建筑垃圾，深度分別為-8～-12 m 和-5～-10 m；平距360～500 m 處主要為建筑垃圾，深度為-5～-9 m；平距700～1 070 m 處主要為建筑垃圾和生活垃圾，深度分別為-5～-9 m 和-8～-10 m。中部低阻主要反映的是含水的粉質(zhì)黏土和粉土層，深度為-10～-22 m。深部高阻反映的粉質(zhì)黏土層，深度為-22～-26 m，該層粉質(zhì)黏土因處于半凝結(jié)、凝結(jié)狀態(tài)，且內(nèi)部含水量變少，導致電阻率較高。在該剖面的鉆孔有13 個，自左向右分別為X62、X63、X64、Q42、XK14、X66、QK127、Q43、Q44、QK85、QK45、QK84、QK46 號孔，其中，XK14、QK85、QK84、QK46 等孔揭露了建筑垃圾的深度，與高密度電法反演解譯的該垃圾層深度基本一致；Q42、QK127、Q43、Q44、QK45、QK84、QK46 等孔揭露了生活垃圾的深度，與高密度電法反演解譯的該垃圾層深度基本一致；X62、X63、X64 、X66 號孔揭露了堿渣深度，這些特征均勻與高密度電法反演解譯的深度基本一致，兩者間擬合度極好。

總體來看，研究區(qū)地電斷面特征基本一致，地質(zhì)綜合剖面與實際鉆探驗證情況均一致，由此反映為近地表淺部地質(zhì)體顯示為相對高阻層，厚度多為5～11 m，最厚處可達14.0 m 左右，分析認為該層主要為回填垃圾層的反映。通過進一步分析，不難發(fā)現(xiàn)在相同剖面或不同剖面的不同區(qū)段，高阻異常場值及形態(tài)展現(xiàn)出較大變化，這主要是由于不同成分的垃圾層及埋藏深度不同等各種因素所致。通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，在垃圾層下方存在一套相應層位厚度較大，且明顯的低阻層，電阻率值一般為0.3～3.5 Ω·m，埋深為3.0～15.0 m，通過鉆探發(fā)現(xiàn)，主要是由富含鹽堿水的粉質(zhì)黏土、粉土和淤泥質(zhì)黏土等引起。再往深部的電阻率值多為3.0～10.0 Ω·m 甚至更高，逐漸展示出上升的趨勢，分析認為是由于深部黏土層處于半凝結(jié)、凝結(jié)狀態(tài)，其內(nèi)部含水量變少所致，結(jié)合天津市地層基本層序資料綜合分析可知，該層為天津市地質(zhì)地層中的相對隔水層或者是持力層。

4 垃圾層勘查

4.1 三維地層（垃圾層）模型

利用voxler 三維繪圖軟件，結(jié)合物探高密度電阻率推斷斷面成果，以及實際現(xiàn)場鉆孔驗證地質(zhì)信息資料，綜合繪制了三維地層模型，如圖2所示。

4.2 垃圾填埋層空間分布

場地原為垃圾填埋場，依據(jù)高密度電阻率推斷斷面結(jié)果，結(jié)合鉆孔驗證數(shù)據(jù)，構(gòu)建三維垃圾層厚度模型（圖3），據(jù)此確定雜填土層基本為垃圾填埋層，垃圾種類包含各類建筑裝飾廢料、工程堆土、生活垃圾、混凝土殘塊等綜合垃圾。

4.3 垃圾填埋層厚度、面積確定

利用物探推斷斷面并結(jié)合鉆孔驗證結(jié)果進行了系統(tǒng)分析。物探推斷垃圾層平均厚度為7.50 m（圖4），中部厚度全區(qū)最大，南部僅地表存在垃圾堆層；全區(qū)鉆孔揭穿垃圾的厚度為5～12 m，厚度特征與電阻率結(jié)果一致性證實了高密度電法物理測量成果的真實性與可靠性。根據(jù)全區(qū)電阻率反演及鉆探勘查結(jié)果，所有鉆孔均揭露到填埋綜合垃圾，場地分布自然邊界即為其分布范圍。

5 結(jié) 語

以華北北部某非正規(guī)垃圾填埋場為例，通過相關(guān)資料分析，將高密度電法與工程勘察方法相結(jié)合對區(qū)內(nèi)垃圾埋深、形態(tài)等進行了調(diào)查分析，并構(gòu)建了三維地層模型，對于類似區(qū)域工程作業(yè)有一定的借鑒價值。