摘要：以四川省某危險(xiǎn)廢物安全填埋場(chǎng)項(xiàng)目為研究對(duì)象，對(duì)其一二期的選址、水文和巖土勘察、物探、設(shè)計(jì)及運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等積累了10多年的技術(shù)資料進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。該項(xiàng)目針對(duì)性地采取了塑料排水板排水固結(jié)法協(xié)同地下水導(dǎo)排的軟土地基處理方案、雙人工復(fù)合襯層防滲及四周截水等技術(shù)措施，對(duì)比采取措施前后的項(xiàng)目區(qū)地表水、地下水及周邊土壤等環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，證明該項(xiàng)目所采取的措施取得了良好效果，地下水水量和水位發(fā)生了趨好變化，地下水污染風(fēng)險(xiǎn)防控能力得到了增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：柔性填埋場(chǎng)；水文地質(zhì)條件；地下水污染

柔性安全填埋場(chǎng)是危險(xiǎn)廢物集中處置及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制的重要設(shè)施，因具有處理量大、建設(shè)和運(yùn)行成本低、操作便捷等優(yōu)勢(shì)而被廣泛建設(shè)使用。但填埋場(chǎng)引發(fā)的地下水污染問(wèn)題也逐漸凸顯，已成為重要的人為地下水污染源之一[1]。研究表明[2][3]，填埋場(chǎng)自身的水文地質(zhì)環(huán)境是控制污染擴(kuò)散的重要因素，如包氣帶滲透系數(shù)及厚度、潛水層滲透系數(shù)及厚度、泉眼、地下水埋深、水單元特征等。本文以四川省某危險(xiǎn)廢物柔性安全填埋場(chǎng)為研究對(duì)象，深入分析了該填埋場(chǎng)周邊約5.75km2面積的低山丘陵區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境，并進(jìn)一步探討了其對(duì)地下水環(huán)境可能產(chǎn)生的影響。基于研究結(jié)果，該填埋場(chǎng)針對(duì)性地采取了綜合的地下水污染防控措施，運(yùn)行10多年效果良好，對(duì)于同類項(xiàng)目的選址與設(shè)計(jì)等具有重要借鑒意義。

1 項(xiàng)目概況

四川省某危險(xiǎn)廢物柔性安全填埋場(chǎng)位于成都市龍泉驛區(qū)龍泉山構(gòu)造帶中段，屬剝蝕淺切脊?fàn)畹蜕降孛?，四周高中間低，可分為山地、坡地、谷地3個(gè)地貌單元。填埋場(chǎng)面積約7.1萬(wàn)m2，總庫(kù)容約70.2萬(wàn)m3，庫(kù)底標(biāo)高613～622m，邊坡標(biāo)高621～646m，封場(chǎng)標(biāo)高650m，最大填埋高度約30m，如圖1、圖2所示。該項(xiàng)目建設(shè)分兩期實(shí)施，一期于2013年建成使用，二期于2019年建成使用，目前還在填埋中。

2 地質(zhì)環(huán)境分析

2.1 調(diào)查區(qū)背景

調(diào)查區(qū)范圍如圖3所示，以項(xiàng)目區(qū)溝谷為中心，下游南側(cè)500m為界，四周至地表分水嶺，構(gòu)成一個(gè)含項(xiàng)目區(qū)在內(nèi)的具有補(bǔ)、徑、排條件且邊界完整的水文地質(zhì)單元，面積約5.75km2，按地貌劃分為2個(gè)大區(qū)，Ⅰ區(qū)（溝底）面積0.27km2；Ⅱ區(qū)（坡地）面積5.48km2。項(xiàng)目區(qū)處于相對(duì)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，單元面積0.54km2，其中Ⅲ區(qū)（溝底）面積0.052 km2，Ⅳ（坡地）面積0.488 km2。

2.2 項(xiàng)目區(qū)地質(zhì)

項(xiàng)目區(qū)位于龍泉山中段，主要為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）上段的砂、泥巖互層結(jié)構(gòu)，部分區(qū)域分布有第四系松散堆積層。侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）包括全風(fēng)化泥巖、強(qiáng)風(fēng)化泥巖、強(qiáng)風(fēng)化砂巖、中等風(fēng)化泥巖、中等風(fēng)化砂巖；第四系松散堆積層包括回填土、素填土、可塑粉質(zhì)粘土、軟塑粉質(zhì)粘土、粘土，厚度1～9m。項(xiàng)目區(qū)的土、巖特性參數(shù)值見(jiàn)表1。

全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖石層在深度6.0～13.0m出現(xiàn)溶蝕孔洞，分布厚度12～17m，溶孔直徑1～15mm（以5～10mm居多），無(wú)充填，呈星點(diǎn)或順層分布，含風(fēng)化孔隙裂隙水。溶蝕孔洞分布以溝谷部為主，有大量出現(xiàn)；谷坡有少量零星出現(xiàn)。如果項(xiàng)目的防滲系統(tǒng)出現(xiàn)滲漏或擊穿，那么溝谷區(qū)域的溶蝕孔洞就容易積聚污染物，造成深層影響。

2.3 水文地質(zhì)

2.3.1 地下水類型

根據(jù)調(diào)查區(qū)含水介質(zhì)的性質(zhì)和空間展布特征，可知地下水類型主要為風(fēng)化帶孔隙裂隙水，構(gòu)造裂隙水和白堊系夾關(guān)組紅層承壓水次之。

2.3.1.1 風(fēng)化帶孔隙裂隙水

風(fēng)化帶孔隙裂隙水分布在四方山斷層以東大部分地區(qū)，是調(diào)查區(qū)主要的地下水類型，發(fā)育深度一般在26.38m以上，8.59～26.38m是地下水強(qiáng)烈交替循環(huán)帶。地下水將石膏溶蝕、攜走，從而形成溶孔、溶隙，并與風(fēng)化裂隙構(gòu)成裂隙孔隙網(wǎng)絡(luò)，為地下水的儲(chǔ)集、運(yùn)移創(chuàng)造了有利條件。地下水主要賦存在溝谷地帶，縱向水力坡度（15.55‰）較小，由于被第四系粘性土覆蓋而具微承壓性，使得地下水在從丘坡到溝谷的過(guò)程中，由潛水轉(zhuǎn)化為微承壓水。

2.3.1.2 構(gòu)造裂隙水

構(gòu)造裂隙水主要賦存在龍泉山斷裂與四方山斷裂之間的區(qū)域，受2條斷層影響，該區(qū)域地層由東向西逐漸變陡，傾角由10°變至44°，區(qū)域內(nèi)構(gòu)造裂隙較為發(fā)育，連通性好，為地下水提供了良好的導(dǎo)、儲(chǔ)水空間。由于巖層單斜，傾角由緩至陡，因此有利于地下水遠(yuǎn)程順層補(bǔ)給。構(gòu)造裂隙水接受補(bǔ)給后順著裂隙和層面不斷向埋藏區(qū)徑流，在溝谷切割形成的陡坎下或低洼地形成泉水流出地表。

2.3.1.3 紅層承壓水

紅層承壓水（K）分布于山前山麓地帶與平原臺(tái)之下，遠(yuǎn)離項(xiàng)目區(qū)，且與風(fēng)化帶孔隙裂隙水水力聯(lián)系不大。

2.3.2 補(bǔ)、逕、排條件

如圖4所示，調(diào)查區(qū)為一個(gè)含項(xiàng)目區(qū)在內(nèi)的具有獨(dú)立補(bǔ)、徑、排系統(tǒng)的水文地質(zhì)單元，接受大氣降水補(bǔ)給，并順地勢(shì)向溝谷低洼處徑流，最終在谷底地帶形成地下水埋藏區(qū)。地下水除了在南側(cè)邊界處徑流排泄外，還會(huì)在S3號(hào)泉點(diǎn)處順裂隙和層理排泄。

2.3.3 S3號(hào)泉點(diǎn)成因

S3號(hào)泉位于項(xiàng)目區(qū)以西約1500m的同安鎮(zhèn)萬(wàn)家村2社太平團(tuán)溝谷側(cè)，水流量5～10L/s，

現(xiàn)為萬(wàn)家村2個(gè)社400余人的生活用水水源。該泉處于龍泉山斷裂與四方山斷裂之間，受構(gòu)造影響，巖體裂隙較發(fā)育，泉口測(cè)得裂隙主要有2組。裂隙產(chǎn)狀一是傾向98°，傾角63°，為縱向裂隙；二是傾向163°，傾角75°，為橫向裂隙，泉水在裂隙交匯處出露，屬構(gòu)造裂隙水。補(bǔ)給來(lái)源是大氣降水，補(bǔ)給區(qū)域除泉后山坡外，還有鄰谷區(qū)高于泉口高程的區(qū)域。泉后山嶺地帶是龍泉山箱狀背斜膝狀部位，巖層在此褶皺較強(qiáng)，巖體的縱向裂隙發(fā)育，十分有利于地下水的補(bǔ)給和賦存。大氣降水入滲補(bǔ)給地下水后，沿風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙和層間裂隙構(gòu)成的導(dǎo)水系統(tǒng)由東向西往低勢(shì)能區(qū)運(yùn)移，當(dāng)導(dǎo)水通道被阻斷，地下水則溢出地表，如圖5所示。

2.4 工程物探

為進(jìn)一步查清含水層情況，采用高密度電法、激發(fā)極化法和電測(cè)井相結(jié)合進(jìn)行物探。①覆蓋層整體較薄，部分基巖出露，中段覆蓋層最厚達(dá)6m，為粉質(zhì)粘土，電阻率12～18Ω·m，極化率0.6～0.8，不含水；②泥巖風(fēng)化帶最厚段為中下段達(dá)8～10m，電阻率10～15Ω·m，極化率1.2～2.4，主要含水層；③上段完整泥巖最厚達(dá)30～40m，中、下段較薄，電阻率18～25Ω·m，極化率1.0～1.6，弱含水層；④泥巖下部為泥質(zhì)粉砂巖，不含水；⑤含水層為泥巖風(fēng)化帶，下部泥巖為弱含水層，含水層下部為咸水層具一定礦化度，含水層上部為淡水層。

3 地下水影響分析

3.1 含水層劃分及其影響

3.1.1 含水層劃分

根據(jù)水文地質(zhì)條件，將含水層劃分為包氣帶、潛水含水層、隔水層。

3.1.1.1 包氣帶

以粉質(zhì)黏土為主的第四系覆蓋層，透水性弱，形成山區(qū)溝谷中風(fēng)化孔隙裂隙含水層（帶）的相對(duì)隔水頂板，厚度2～10m。

3.1.1.2 潛水含水層

淺層風(fēng)化帶孔隙裂隙水含水巖組，透水性強(qiáng)，巖性為泥巖夾粉砂巖、強(qiáng)風(fēng)化砂巖，巖層產(chǎn)狀較為平緩，巖石風(fēng)化裂隙發(fā)育，形成溶孔、溶隙，發(fā)育深度一般在26.38m以上。

3.1.1.3 隔水層

風(fēng)化帶孔隙裂隙含水層（帶）底板以巖石完整和含脈狀石膏為特征而界定，其下伏隔水層頂板深度在13.00～26.38m。

3.1.2 含水層影響

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的地下水污染特征得出，包氣帶、潛水含水層與地下水污染控制關(guān)聯(lián)緊密。包氣帶的粉質(zhì)黏土層因滲透性弱而成為相對(duì)隔水頂板，但屬于軟土，承載力較差，需在保障其不被破壞的情況下才能形成天然防滲層，以及作為避免地下水深層污染的良好屏障。潛水含水層特點(diǎn)明顯，溝谷區(qū)域的全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化巖石層內(nèi)有較多溶蝕孔洞，可能會(huì)造成深層污染問(wèn)題，是項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)注重點(diǎn)。

3.2 S3號(hào)泉點(diǎn)影響

S3號(hào)泉雖然距離項(xiàng)目區(qū)邊界較遠(yuǎn)，但補(bǔ)給區(qū)、通道與項(xiàng)目區(qū)存在間接聯(lián)系，且與力裕水庫(kù)有關(guān)聯(lián)。由于項(xiàng)目區(qū)谷底高程607～620m，高于S3泉點(diǎn)高程（588m）19～32m，使得部分淺層風(fēng)化孔隙裂隙水和大氣降水會(huì)下滲并沿巖層裂隙網(wǎng)絡(luò)徑流，且淺層風(fēng)化孔隙裂隙水可能在局部范圍與構(gòu)造裂隙水導(dǎo)通，因此存在越嶺補(bǔ)給S3號(hào)泉點(diǎn)的可能。如圖6所示，S3號(hào)泉補(bǔ)給區(qū)東抵與項(xiàng)目區(qū)毗鄰的力裕水庫(kù)，水庫(kù)常年有水，最低水位標(biāo)高608m，高于泉口20m，對(duì)S3號(hào)泉存在一定的補(bǔ)給作用，因而項(xiàng)目區(qū)對(duì)S3號(hào)泉和力裕水庫(kù)存在越嶺污染可能性，是項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的又一個(gè)關(guān)注重點(diǎn)。

4 地下水污染防治措施及效果

根據(jù)水文地質(zhì)環(huán)境分析和環(huán)境影響評(píng)價(jià)，項(xiàng)目在技術(shù)上采取了綜合污染防治監(jiān)控措施。如，下游隘口設(shè)擋渣壩；填埋場(chǎng)庫(kù)底設(shè)軟土地基處理及地下水導(dǎo)排協(xié)同系統(tǒng)；填埋場(chǎng)庫(kù)區(qū)內(nèi)鋪設(shè)防滲系統(tǒng)；四周設(shè)截水系統(tǒng)、滲漏及地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。

4.1 擋渣壩

擋渣壩設(shè)計(jì)參數(shù)為壩頂高程620m，壩基613m，壩高7m，采用加筋土工格柵黏土碾壓壩，壩體內(nèi)側(cè)坡比1：1.0鋪設(shè)防滲系統(tǒng)，外側(cè)坡比1：1.5的方格形漿砌石截水骨架內(nèi)鋪草皮護(hù)坡，壩基采用水泥攪拌樁對(duì)7～10m厚的可塑和軟塑狀粉質(zhì)黏土層進(jìn)行加固，提高了防滲性能和承載力，如圖7所示。

4.2 軟土地基處理及地下水導(dǎo)排協(xié)同系統(tǒng)

根據(jù)水文地質(zhì)特點(diǎn)，填埋場(chǎng)庫(kù)底深厚軟土地基處理方案與地下水導(dǎo)排系統(tǒng)協(xié)同考慮。軟土地基的處理采用塑料排水板堆載排水固結(jié)法[4]，其上設(shè)置地下水導(dǎo)排系統(tǒng)，利用塑料排水板、砂墊層、卵石層、導(dǎo)流盲溝和HDPE穿孔管等構(gòu)成了立體排水系統(tǒng)。在填埋堆載的壓力下，土層越來(lái)越密實(shí)，庫(kù)底黏土層的防滲性能也有所提高。

4.3 防滲系統(tǒng)

防滲是保障填埋場(chǎng)環(huán)境安全的關(guān)鍵措施，一方面可控制填埋場(chǎng)內(nèi)滲濾液滲入地下水和土壤，另一方面也能防止因外水進(jìn)入填埋廢物層而浸出大量污染物。經(jīng)綜合考慮下伏土層厚度與飽和滲透系數(shù)、地下水與水位條件、安全需求等，將防滲系統(tǒng)設(shè)計(jì)為雙人工復(fù)合襯層系統(tǒng)[5]。由于填埋場(chǎng)場(chǎng)底是易受污染且擴(kuò)散快速的區(qū)域，因此通過(guò)在平整基礎(chǔ)上先鋪設(shè)1m壓實(shí)土再建設(shè)防滲系統(tǒng)的方式，實(shí)現(xiàn)了地下水導(dǎo)排系統(tǒng)與防滲系統(tǒng)的有效隔離及緩沖。

4.4 截水系統(tǒng)

從填埋場(chǎng)庫(kù)區(qū)最高點(diǎn)645m處沿東、西側(cè)設(shè)環(huán)庫(kù)截洪溝，匯水面積約0.6km2，東、西側(cè)截洪溝最大匯水流量分別為9.01m3/s、6.52m3/s。截水系統(tǒng)按100a防洪標(biāo)準(zhǔn)考慮，包括截洪溝、跌水段、消能池及邊坡防護(hù)等。截洪溝應(yīng)與錨固溝整體考慮，避免雨水沿坡腳縫隙下滲至庫(kù)區(qū)內(nèi)；邊坡防護(hù)采用掛網(wǎng)噴漿硬面，坡腳與下方截洪溝有效鏈接。截水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)項(xiàng)目區(qū)降雨的有效收集導(dǎo)排，避免了越山嶺補(bǔ)給的可能性。

4.5 滲漏及地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

滲漏及地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)填埋場(chǎng)作業(yè)過(guò)程中的環(huán)境問(wèn)題。

4.5.1 滲漏監(jiān)測(cè)

對(duì)6.4mm厚土工復(fù)合排水網(wǎng)格收集層和dn200HDPE穿孔管及導(dǎo)排盲溝穿擋渣壩后，設(shè)滲漏收集井。

4.5.2 地下水監(jiān)測(cè)

根據(jù)地下水流向（由東北向西南），沿填埋場(chǎng)四周布置5處地下水監(jiān)測(cè)井/點(diǎn)，即①上游本底井1口；②西、東側(cè)污染擴(kuò)散井各1口；③擋渣壩和調(diào)節(jié)池中間設(shè)污染監(jiān)視井1口；④調(diào)節(jié)池下游設(shè)污染監(jiān)視井1口；⑤地下水導(dǎo)排管出口。在填埋場(chǎng)運(yùn)行及封場(chǎng)后管理期內(nèi)，每季度檢測(cè)水質(zhì)、水位、井深1次。

4.6 效果分析

采取措施前，地下徑流由南側(cè)邊界排泄出項(xiàng)目區(qū)，按式（1）所示的達(dá)西公式進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算。

式中 K——含水層滲透系數(shù)（按抽水試驗(yàn)計(jì)算，取平均值0.477m/d）；——含水層水力坡度（項(xiàng)目區(qū)水力坡度，取平均值15.8/280=5.64％）；W——含水層斷面面積（擋渣壩處斷面面積約為956.9m2）；θ——地下水流向與排泄邊界夾角（近似90°）。

計(jì)算結(jié)果為Q徑流=365×0.477×0.0564×

956.9×sin90°=9396.3m3/a。

采取措施后，地下水導(dǎo)排管監(jiān)測(cè)的年流出水量在4134～2859m3之間，項(xiàng)目區(qū)地下水流出量減少了50%以上，且正在逐年趨于穩(wěn)定。

地下水監(jiān)測(cè)井豐水期水位變化情況表2所示，采取上述措施后項(xiàng)目區(qū)地下水產(chǎn)生量大大減少，地下水水位也有所下降，水位距離防滲層底的間距更加明顯，防止污染擴(kuò)散的能力得到增強(qiáng)。

根據(jù)2015年3月一期環(huán)?？⒐を?yàn)收、2017年2月-12月二期擴(kuò)建、2018年1月環(huán)評(píng)檢測(cè)、2021年3月二期環(huán)保竣工驗(yàn)收，以及從2013年6月運(yùn)行以來(lái)的每季度第三方檢測(cè)報(bào)告等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，除了填埋場(chǎng)周邊力裕水庫(kù)和小溪溝現(xiàn)狀地表水水質(zhì)受當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)面源影響，導(dǎo)致CODCr（1.4倍）和TP（4.66倍）超標(biāo)外，其他指標(biāo)均可達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）中III類標(biāo)準(zhǔn)；地下水導(dǎo)排管出口及周邊監(jiān)測(cè)井的地下水水質(zhì)均可達(dá)到《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 14848-2017）中Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)；填埋場(chǎng)周邊5處和調(diào)節(jié)池下游100m處監(jiān)測(cè)采樣，土壤pH、陽(yáng)離子交換量、鎘、汞、砷、鉛、六價(jià)鉻、鋅、鎳、銅等的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)滿足《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（GB 15618-2018）中要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，四川省某危險(xiǎn)廢物柔性安全填埋場(chǎng)項(xiàng)目建設(shè)，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的水文地質(zhì)環(huán)境采針對(duì)性的綜合技術(shù)措施。同時(shí)，建議地質(zhì)條件復(fù)雜的填埋場(chǎng)引入新技術(shù)、新手段，如地質(zhì)雷達(dá)、地球物理層成像技術(shù)，以查清軟土層厚度及分布、基巖節(jié)理和裂隙、溶洞、潛水、地下水分布等。另外，項(xiàng)目區(qū)臨近水文單元中的S3泉眼和力裕水庫(kù)受項(xiàng)目區(qū)影響，應(yīng)在項(xiàng)目相關(guān)設(shè)計(jì)中重視鄰避環(huán)境效應(yīng)；項(xiàng)目區(qū)下伏巖土含水層中包氣帶和潛水層是重要的水文層，同時(shí)也是污染防控技術(shù)措施針對(duì)的重點(diǎn)?？傊?xiàng)目區(qū)地表水、地下水及周邊土壤等環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，針對(duì)性地構(gòu)建的綜合防污屏障取得了良好效果。

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作者簡(jiǎn)介

李瑞華（1982—），男，漢族，山東菏澤人，高級(jí)工程師，碩士，主要從事固體廢棄物和水污染治理工程的咨詢?cè)O(shè)計(jì)工作。

加工編輯：王玥

收稿日期：2024-06-18