城市固體廢棄物填埋沉降

摘 要：衛(wèi)生填埋法是目前城市固體廢棄物處理的主要方法。本文對填埋場沉降的原理、危害進(jìn)行了論述，并對當(dāng)前設(shè)計(jì)填埋場的幾種方法進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：城市固體廢棄物 填埋場 沉降

中圖分類號：X83 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)12(a)-0000-00

*作者簡介：唐浩，男，漢族，1979年出生，學(xué)士，工程師，湖北省武漢市，武漢市環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，環(huán)境工程類研究設(shè)計(jì)。

城市固體廢棄物一般是指城市具名日常生活中或?yàn)槌鞘腥粘Ｉ钐峁┓?wù)的活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢棄物。目前對城市固體廢棄處理采用的方法主要以衛(wèi)生填埋法為主，該方法雖然是最經(jīng)濟(jì)和最可行的方法，但由于垃圾成分的復(fù)雜性、不均勻性、孔隙率較大等特性而引起填埋場沉降的現(xiàn)象。

1填埋沉降的機(jī)理及危害

從填埋場的沉降機(jī)理來看，可以把填埋場的沉降分成三個(gè)部分：一是應(yīng)力壓縮沉降，包括有外荷載引起的主壓縮沉降以及由于MSW骨架發(fā)生蠕動(dòng)、錯(cuò)位及盈動(dòng)等位置的改變而發(fā)生的次壓縮沉降；二是由于MSW中的有機(jī)物發(fā)生分解失去骨架作用從而發(fā)生的沉降；三是填埋場底部的襯墊層在上部負(fù)荷的作用下而發(fā)生的沉降。其中對于主壓縮沉降的時(shí)間比較短，次壓縮的時(shí)間比較長，而對于有機(jī)物的分解其所需要得時(shí)間就性對來說更加的漫長。

顯然，填埋場堆體的沉降，可以增大填埋容量，延長服務(wù)年限，穩(wěn)定廢棄物的堆體。但同時(shí)也帶來了一系列的問題，主要體現(xiàn)在：（1）覆蓋層破壞。覆蓋層是指在填埋場完成作業(yè)后，在其頂部所設(shè)的覆蓋保護(hù)層。填埋場中MSW堆體的沉降和不均勻沉降會(huì)導(dǎo)致覆蓋層發(fā)生開裂，以致雨水進(jìn)入填埋場中或堆體中的有害氣體從細(xì)縫中逸出，不僅污染了空氣，還影響了后續(xù)的開發(fā)和利用；（2）破壞填埋場的各種管線。在城市固體廢棄物的堆體中設(shè)有排水溝、排水管道及排氣管道，填埋場中MSW堆體的沉降和不均勻沉降都會(huì)對這些設(shè)施造成破壞導(dǎo)致填埋場排水、排氣的不暢通，降低了其有效應(yīng)力。增長了填埋堆體次壓縮的時(shí)間，不僅影響到填埋場的穩(wěn)定性，而且延長了填埋場的穩(wěn)定時(shí)間；（3）破壞底部的防滲墊層。滲濾液滲透到地下，會(huì)對土壤造成嚴(yán)重的污染，所以在下面都會(huì)設(shè)置包括粘土襯墊、工模襯墊、復(fù)合襯墊等多個(gè)過程的防滲層，填埋場中MSW堆體的沉降和不均勻沉降會(huì)造成土工膜撕裂、黏土層產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重破壞填埋場襯墊系統(tǒng)的防滲功能。

2 如何合理的設(shè)計(jì)填埋場

為了更好地解決城市固體廢棄物堆體的沉降和不均勻沉降。當(dāng)前對影響填埋場沉降的因素進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要包括：（1）填埋場底部土層的厚度及密實(shí)度；（2）堆體及土體覆蓋層的初始密度或孔隙比；（3）城市固體廢棄物中可分解的廢棄物含量；（4）填埋高度；（5）滲濾液水位及其變化；（6）環(huán)境因素，如大氣濕度、氧氣含量、溫度等等。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)這些因素之間又是相互作用、相互影響的。因此，在具體的研究過程中，很難得到具體的處理方法，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，提出一些處理問題的方法。

2.1 通過模型進(jìn)行計(jì)算

國內(nèi)外的許多學(xué)者專家對城市固體廢棄物沉降的理論進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，提出了許多的理論，希望可以對沉降現(xiàn)象進(jìn)行一定的預(yù)測。其中比較典型的是Sowers模型、Gibson模型、雙曲線模型、符合壓縮沉降模型、應(yīng)力降解模型。

比如Gibson流變模型。該模型認(rèn)為填埋場的沉降與應(yīng)力增量成正比，在計(jì)算時(shí)，假設(shè)計(jì)算單元是有一個(gè)彈簧和一個(gè)粘壺并聯(lián)而成。其計(jì)算公式為：

其中： 表示填埋場沉降應(yīng)變；S表示沉降值；H0表示填埋場初始高度；表示壓應(yīng)力；a表示主壓縮參數(shù)；b表示次壓縮參數(shù)；表示次壓縮速率，表示主壓縮，表示次壓縮的極限；t1表示主壓縮結(jié)束的時(shí)間。

2.2 通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算

所謂通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，就是先把樣品在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行模擬，得到相關(guān)的參數(shù)，然后再代入模型中，通過驗(yàn)證，選擇合適的計(jì)算模型。研究的出發(fā)點(diǎn)就是從影響沉降的因素入手（上面提到的六點(diǎn)影響因素），但在實(shí)驗(yàn)中有許多值得注意的地方，比如城市固體廢棄物是高度的非均勻性材料，具有組成復(fù)雜，成分多樣，大孔結(jié)構(gòu)，高壓縮性等特點(diǎn)，如果破碎則其土工性質(zhì)也將發(fā)生變化；再如壓力也具有不均勻性，如何選擇壓力也是一個(gè)很重要內(nèi)容。

在計(jì)算時(shí)，一般是從以下三個(gè)方面入手：a.各影響因素對城市固體廢棄填埋場沉降的影響；b. 新鮮與已降解城市固體廢棄物主壓縮實(shí)驗(yàn)；c. 降解壓縮實(shí)驗(yàn)。在得到相關(guān)的參數(shù)后，再進(jìn)行模型的選擇。

2.3 通過已有監(jiān)測數(shù)據(jù)來進(jìn)行計(jì)算

目前還有許多專家學(xué)者，通過對已有填埋場沉降的監(jiān)測結(jié)果，來預(yù)測新填埋場的沉降。其具體過程與2.2比較相似，只是數(shù)據(jù)的來源不同，一個(gè)來源于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一個(gè)來源于相似填埋場的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)。比如Sharma在長期監(jiān)測三個(gè)填埋場后得出填埋堆體在自重和外荷載作用下的次壓縮系數(shù)，在相似填埋場的設(shè)計(jì)上具有極高的使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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