武汉市二妃山垃圾场污染地下水的可能性分析

根据达西定律垃圾渗滤液的下渗速度与水力梯度、渗透系数成正比，而水力梯度值大小取决于场底上方渗滤液的聚集高度[14]。我们1992年对武汉市郭茨口垃圾堆放场钻探调研结果证实了这一点[12][13]，在场底土层性状大致相同的情况下，位于堆放场中部，场底为垃圾场低凹处，下渗深度达140cm；而位于堆放场入口处堆放时间比其长近5年的钻孔处，下渗深度仅40cm。
由数学模型计算二妃山垃圾填埋场40年和60年趋稳所需粘土层渗透系数K值，及场底上方渗渗滤液聚集高度h的控制值。从图3可以看出当趋稳年限一定时，场底上方渗滤液聚集高度越高，若要阻止渗滤液下渗污染地上水，土层的K值应越小；趋稳年限长、h值大，当场底上方渗滤液聚集高度一定时，趋稳年限越长要求土层渗透系数K值应越小。说明减少填埋场趋稳年限，降低场底上方渗滤液聚集高度，对阻止渗滤液下渗污染地下水有利。

图3二妃山垃圾场40年、60年趋稳K值与h的关系
3.4填埋场的设计和管理
武汉市二妃山垃圾填埋场地质构造较为复杂。石英砂岩、硅质岩裂隙发育、下伏灰岩溶蚀严重。场底虽覆盖有10m的粘性土，但渗滤液仍可通过山坡处裸露地表的石英砂岩、硅质岩裂隙向内部渗透。为防止下渗污染在进行垃圾场底部处理时，先去掉表层堆积土，然后采用轮式压实机，反复碾压5～6遍。山坡处有岩石出露及其发育的裂隙出露的地方，进行开挖处理，喷浆灌浆防渗处理，再夯填1.5米厚的粘土，其渗透系数控制在10-8cm/s以下。高密度聚乙烯（HDPE）是80年代发展起来的广泛用于各项防渗漏工程中的塑料产品，填埋区在上述处理的基础上，再沿整个厍区铺设厚度为1.5mm的HDPE。
为降低场底上方渗渗滤液聚集高度，及时排出场内渗滤液，特加大渗滤液收集系统的坡度，盲沟和导渗层最小坡度分别为2.308%和30.77%，山坡底至盲沟最小坡度为6.13%。场底上方渗滤液聚集高度控制在7m以下，尽可能降低地下水污染的可能性。
4.渗滤液下渗污染可能性分析
二妃山垃圾填埋场场渗滤液下渗污染地下水，最有可能的部位为场区西南侧的的小山坡，此处山石裸露处高程较低仅57.40m，比盲沟最低处高程（50.10m）仅高7.30m；其次为场底粘土层最薄处厚度10.8m，渗透系数K=2.34×10-7cm/s。
HDPE膜的渗透系数小于10-11cm/s，静水耐压40.92m水柱，防渗能力达上百年，考虑到垃圾场内恶劣的环境条件——高温（垃圾发酵温度可达60～70℃）、高压和渗滤液的高腐蚀性，假设其防渗能力仅20年，此时场内渗滤液的Cl-和氨氮分别衰减至265.7mg/l和30.87mg/l，Cl-接近地面水Ⅴ标准。
HDPE防渗能力失效后渗滤液将通过横向扩散和纵向渗透渗过粘土层，产生污染地下水的可能性。横向扩散渗过1.5m厚粘土层需30万年，纵向渗透渗过10.8m厚粘土层需62年，此时（年限80年后）渗过土层的渗滤液中污染物经降解、吸咐、稀释已微乎其微，Cl-浓度为0.2657mg/l，氨氮仅为3.75×10-4mg/l，大大低于地下水质量Ⅰ类指标值。
5.结论
（1）垃圾渗滤液对地下水环境存在巨大的潜在危害性，其氨氮值超过地下水Ⅲ类指标500倍，且污染强度随着垃圾填埋量的增加而增大。
（2）垃圾渗滤液潜在污染危害年限长，渗滤液氨氮值衰减至地下水Ⅰ类指标需近60年的时间，其危害年限与垃圾成份有关。
（3）场内渗滤液水力梯度与场底防渗层渗透系数的设计管理有很大关系，水力梯度越大，对防渗层的要求越高，相应建设费用也越高。
（4）在严格按要求设计、施工和管理的情况下，武汉市二妃山垃圾卫生填埋场不会对地下水环境造成危害。
参考文献略