不確定性條件下垃圾填埋場(chǎng)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型構(gòu)建研究

張曉凱　張志飛　王振

關(guān)鍵詞：垃圾填埋場(chǎng)；地下水污染；廢物類(lèi)型；知識(shí)粒度；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

中圖分類(lèi)號(hào)：X820.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

目前中國(guó)每年的垃圾清運(yùn)量已經(jīng)超過(guò)2億噸，主要使用填埋法處理垃圾。填埋法的優(yōu)點(diǎn)包括技術(shù)相對(duì)成熟、投資較小等，因此應(yīng)用十分廣泛。然而在處理過(guò)程中通常會(huì)產(chǎn)生刺激性廢液與氣味，并且存在垃圾滲濾液危害。如果對(duì)垃圾滲濾液的處理不夠妥當(dāng)，會(huì)對(duì)地下水造成嚴(yán)重的污染。目前，垃圾滲濾液污染地下水的情況已經(jīng)越來(lái)越嚴(yán)重。大部分垃圾填埋場(chǎng)地下水的汞含量與錳含量大幅超標(biāo)，色度、濁度以及其他指標(biāo)也同樣超標(biāo)。因此，對(duì)垃圾填埋場(chǎng)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行調(diào)查分析與評(píng)價(jià)可以說(shuō)是勢(shì)在必行。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，能夠及時(shí)對(duì)污染源進(jìn)行隔離，并且對(duì)垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行恢復(fù)與治理，保護(hù)群眾的生命與健康安全。對(duì)于該問(wèn)題的研究，目前的研究成果已經(jīng)越來(lái)越多。很多學(xué)者都投身到該項(xiàng)研究中，學(xué)者們的研究方向不同，包括判定毒害物質(zhì)的定性分析、滲濾液的遷移模型、健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型等?，F(xiàn)綜合已取得的研究成果，在不確定性條件下構(gòu)建評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域的污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

1垃圾填埋場(chǎng)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

1.1污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型構(gòu)建準(zhǔn)備

構(gòu)建可靠、科學(xué)的評(píng)價(jià)模型是實(shí)施其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。首先以系統(tǒng)論原理為依據(jù)，將評(píng)價(jià)模型劃分為三個(gè)層次，分別為目標(biāo)層即垃圾填埋場(chǎng)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)、一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)以及二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。接著根據(jù)垃圾滲濾液的滲漏特點(diǎn)，與其他的基本評(píng)價(jià)程序相結(jié)合，制定構(gòu)建評(píng)價(jià)模型的準(zhǔn)備程序，具體見(jiàn)圖1。

其中確定的六個(gè)一級(jí)指標(biāo)分別為危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)、含水層脆弱性相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)、包氣帶抗污評(píng)價(jià)指標(biāo)、地下水危害評(píng)價(jià)指標(biāo)、地下水污染負(fù)荷危害指標(biāo)、風(fēng)險(xiǎn)受體暴露評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.2污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

遵循實(shí)用性與簡(jiǎn)單性相結(jié)合、動(dòng)靜結(jié)合性與主導(dǎo)型相結(jié)合的指標(biāo)體系構(gòu)建原則，在不確定性條件下構(gòu)建地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。由于大多數(shù)垃圾填埋場(chǎng)設(shè)置的側(cè)部、底部、頂部蓋層防滲工程措施都是不合格的，同時(shí)垃圾的可生化性與含水率又難以確定，因此將危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)化為三個(gè)。將含水層脆弱性對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)定為地下水埋深等七個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。將包氣帶抗污對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)定為垂向滲透系數(shù)等兩個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。在不確定條件下分析地下水污染危害性，將地下水危害對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)定為地下水水量等三個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。由于在分析風(fēng)險(xiǎn)受體暴露性時(shí)，含水層到填埋場(chǎng)的垂直距離和一個(gè)含水層脆弱性相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)相重合，該指標(biāo)為地下水埋深，因此將風(fēng)險(xiǎn)受體暴露評(píng)價(jià)指標(biāo)定為水平距離。在不確定條件下對(duì)污染負(fù)荷危害性進(jìn)行分析，將污染負(fù)荷危害對(duì)應(yīng)指標(biāo)定為污染物種類(lèi)等五個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。綜合以上分析，構(gòu)建地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，具體見(jiàn)表1。

對(duì)于含水層脆弱性相應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)其對(duì)應(yīng)的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)并進(jìn)行評(píng)分，具體如下：將含水層水力傳導(dǎo)系數(shù)分為三個(gè)級(jí)別，第一個(gè)級(jí)別是0 m/d～12m／d，評(píng)分為4；第二個(gè)級(jí)別是12～40 m/d，評(píng)分為8；第三個(gè)級(jí)別是40～80 m/d，評(píng)分為10；將含水層巖性分為十個(gè)級(jí)別，從厚到薄評(píng)分逐漸增加；將含水層凈補(bǔ)給量分為十個(gè)級(jí)別，從大到小評(píng)分逐漸降低；將地下水埋深分為十個(gè)級(jí)別，從小到大評(píng)分逐漸降低。

對(duì)于包氣帶抗污評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)其對(duì)應(yīng)的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)并進(jìn)行評(píng)分，具體如下：將粘性土層厚度分為十個(gè)級(jí)別，從小到大評(píng)分逐漸降低；將垂向滲透系數(shù)分為十個(gè)級(jí)別，從大到小評(píng)分逐漸降低。

對(duì)于地下水危害評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)其對(duì)應(yīng)的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)并進(jìn)行評(píng)分，具體如下：將地下水用途、地下水水質(zhì)分為四個(gè)級(jí)別，按照潔凈程度評(píng)分逐漸降低；將地下水水量分為十個(gè)級(jí)別，從大到小評(píng)分逐漸降低。

對(duì)于地下水污染負(fù)荷危害指標(biāo)，對(duì)其對(duì)應(yīng)的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)并進(jìn)行評(píng)分，具體如下：將區(qū)域內(nèi)地下水實(shí)際用途分為四個(gè)級(jí)別，按照潔凈程度評(píng)分逐漸降低；將污染物種類(lèi)分為五個(gè)級(jí)別，按照污染嚴(yán)重程度評(píng)分逐漸降低；將污染物數(shù)量分為十個(gè)級(jí)別，從大到小評(píng)分逐漸降低；將污染源與地下水流向的位置關(guān)系分為十個(gè)級(jí)別，按照近遠(yuǎn)程度評(píng)分逐漸降低。

對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)受體暴露評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)其對(duì)應(yīng)的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)并進(jìn)行評(píng)分，具體如下：將水平距離分為四個(gè)級(jí)別，按照近遠(yuǎn)程度評(píng)分逐漸降低。

2模型評(píng)價(jià)性能測(cè)試

2.1實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地分區(qū)

對(duì)于構(gòu)建的評(píng)價(jià)模型，對(duì)其評(píng)價(jià)性能進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)選在某大型垃圾填埋場(chǎng)處，該處有多個(gè)沖積沉積形成的采砂坑，從九十年代開(kāi)始作為垃圾填埋場(chǎng)使用。早期建筑垃圾與生活垃圾都是直接填埋的，未采用其他工程防護(hù)措施，目前已經(jīng)形成了六個(gè)較大的填埋場(chǎng)地。填埋場(chǎng)地的分布見(jiàn)圖2。

各場(chǎng)地的面積數(shù)據(jù)如下：填埋1區(qū)面積：1225m²；填埋2區(qū)面積：412m²；填埋3區(qū)面積：325m²；填埋4區(qū)面積：1021m²；填埋5區(qū)面積：401m²；填埋6區(qū)面積：301m²。

2.2整體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

首先利用構(gòu)建的評(píng)價(jià)模型對(duì)該處整體地下水污染風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在評(píng)價(jià)中首先對(duì)各指標(biāo)實(shí)際權(quán)重進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

根據(jù)權(quán)重實(shí)際計(jì)算結(jié)果對(duì)該處實(shí)施綜合評(píng)價(jià)，綜合評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，該處整體地下水污染風(fēng)險(xiǎn)較高，各月的風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)在0.8上下，說(shuō)明該處需要積極對(duì)垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行恢復(fù)與治理。

2.3分區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

選擇八月份，分別對(duì)六個(gè)填埋場(chǎng)地進(jìn)行地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4的評(píng)價(jià)結(jié)果表明，在六個(gè)填埋場(chǎng)地中，填埋1區(qū)與填埋4區(qū)的地下水污染風(fēng)險(xiǎn)較大，說(shuō)明二者是主要的污染源來(lái)源。

3結(jié)語(yǔ)

垃圾填埋場(chǎng)在長(zhǎng)時(shí)期的穩(wěn)定化過(guò)程中，容易產(chǎn)生大量填埋氣體及垃圾滲濾液，對(duì)附近的土地、植被、地下水的污染影響較大。在垃圾填埋場(chǎng)污染問(wèn)題的研究中，為了提高污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)在不同地區(qū)的適應(yīng)性，構(gòu)建了一種不確定性條件下的地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。根據(jù)系統(tǒng)論原理將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型劃分三個(gè)層次，即垃圾填埋場(chǎng)地下水污染風(fēng)險(xiǎn)、一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)以及二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。再依據(jù)垃圾滲濾液的特性，構(gòu)建在不確定性條件下地下水污水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。采用知識(shí)粒度設(shè)計(jì)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算方法，根據(jù)計(jì)算的污染評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值，根據(jù)迭置指數(shù)法的方法與原理，通過(guò)加權(quán)求和法實(shí)現(xiàn)了綜合性的污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。測(cè)試該模型可知該模型能夠?qū)崿F(xiàn)綜合性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與分區(qū)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。