某簡易垃圾填埋場地下水污染預測

■侯濤

（廣東省水文地質大隊 廣東廣州 510510）

某簡易垃圾填埋場地下水污染預測

■侯濤

（廣東省水文地質大隊 廣東廣州 510510）

為了更好了解簡易垃圾填埋場對周邊地下水環境的影響，本文首先對該簡易垃圾填埋場地下水現狀進行了取樣分析，得出垃圾填埋場周邊地下水污染現狀，其次根據污染超標因子，選取相關污染預測模型及參數，對地下水污染進行預測，最后得出該簡易垃圾填埋場對周邊地下水污染特征及污染程度。

垃圾填埋場地下水污染

1 前言

垃圾填埋場按照工程措施是否齊全、環保標準能否滿足等條件可分為簡易填埋場、受控填埋場和衛生填埋場三種類型。其中簡易垃圾填埋場對周圍環境污染最大，已有研究表明簡易垃圾填埋場排放沒有采取相關處理措施的滲濾液，會對地面水和土壤產生污染，而且會下滲污染地下水。

2 研究區概況

該垃圾填埋場三面環山，場邊線位置基本位于分水嶺上，場地邊界高差很大，最大填埋高度40米，目前，該垃圾填埋場并未按照規范的填埋工藝進行填埋，填埋場沒有設置防滲系統和滲濾液導排系統，垃圾滲濾液通過地表漫流至東北側低洼區域，導致填埋場及下游一定范圍內地表水及地下水受到污染。

根據野外地質鉆探揭露，垃圾填埋場及周邊地區分布的地層為：上層花崗巖殘積土層，巖性多為砂、礫質粘性土，厚度3.20~ 25.00m，平均厚度12.33m；下層原巖為花崗巖，主要分為強風化、中風化、微風化三個巖帶，其中強風巖平均厚度約7.6m，中風化巖平均厚度約7.18m。

3 垃圾填埋場周邊地下水質量現狀調查評價

為了更好的了解垃圾填埋場滲濾液對周邊地下水環境的影響，對垃圾填埋場及周邊布設4個監測點進行取樣監測，其中監測點J1、監測點J2和監測點J3分別位于垃圾填埋場周邊，監測點J4為垃圾填埋場地下水上游一處下降泉，其監測數據作為地下水的背景值，監測點布設如圖1所示。監測結果如表1所示。

圖1 地下水監測點布設圖

表1 地下水水質分析結果

根據地下水質監測結果，并與地下水質量標準（Ⅲ類）對比，得出J1號監測點超標的指標主要為亞硝酸鹽。J3號監測點超標的指標主要有氨氮、氟化物、硝酸鹽和高錳酸鉀指數。其中位于垃圾填埋場下游的J3號監測點，相關污染物指標超標嚴重，說明垃圾場排放的滲濾液已對下游地下水造成了較為嚴重的污染。

4 垃圾填埋場地下水污染預測

4.1 預測模型

該垃圾填埋場地下水污染途徑主要是通過大氣降水對垃圾的淋濾，污染物隨濾液入滲而污染地下水。這種污染屬間歇入滲型，其數學模型可采用一維穩定流動二維水動力瞬時注入示蹤劑模型。其解析解如下式所示：

式中：x，y—計算點處的位置；t—時間，d；C(x，y，t)—t時刻x，y處的示蹤劑濃度，mg/L；M—承壓含水層的厚度，mmM—瞬時注入的示蹤劑質量，g；u—水流速度，m/d；n—有效孔隙度，無量綱；DL—縱向彌散系數，m2/d；DT—橫向y方向的彌散系數，m2/d；π—圓周率。

4.2 計算參數選擇

場區區域地下水含水層可以概化為由強風化花崗巖組成的塊狀巖類裂隙含水層。概化后的含水層厚度根據本次野外鉆孔情況，含水層厚度為7.6m。

根據地下水監測結果確定污染物源強，氨氮 （NH4+-N）為14.00mg/l、硝酸鹽（NO3-）為43.62 mg/l、高錳酸鉀指數（CODMn）為110.59mg/l。采用年平均日降水量法計算滲濾液產生量，為了更能準確評估垃圾填埋場最大垃圾滲濾量，按照最大風險評估方法，I選擇為年平均最大降雨量進行計算，其中計算公式如下：

式中：Qk為垃圾滲濾液年平均日產生量，m3/d；I為年平均日降雨量，mm/d；A為填埋場的面積，m2；B為填埋場垃圾滲濾液的滲出系數，一般取0.5。

根據區域氣候資料，年平均日最大降雨量為151mm/d；垃圾填埋場面積約44500m2；按照上式計算得垃圾滲濾液年平均日最大產生量約3.36m3/d。計算得到氨氮（NH4+-N）最大產生量為47.04g/d、硝酸鹽（NO3-）為146.56g/d、高錳酸鉀指數（COD）為317.58g/d。

場區含水層主要以強風化巖為主的塊狀巖類裂隙水，根據相關經驗參數n值取為0.4。依據試驗水文地質參數和本次實測地下水水位繪制的等水位線圖，按照相關公式計算本場地地下水實際流速，滲透系數參考相關經驗取值為10.5m/d，水利坡度為0.1，計算場地地下水實際流速為2.67m/d。利用NaCl做示蹤劑進行了彌散試驗，求得縱向彌散系數為0.504m2/d。橫向彌散系數DT，根據經驗一般DT/DL=0.1，DT取0.0504m2/d。

4.3 預測結果

預測評價標準選擇地下水質量標準（Ⅲ類），其中氨氮（NH4+-N）為0.2mg/l、硝酸鹽（NO3-）為20 mg/l、高錳酸鉀指數（COD）為3mg/l，通過計算超過地下水質量標準（Ⅲ類）中氨氮（NH4+-N）在39天內可達污染最遠，污染距離為104.4m；硝酸鹽（NO3-）在2天內可達污染最遠，污染距離為3.3m，高錳酸鉀指數（COD）在21天內可達污染最遠，污染距離為54.3m。

5 結論

根據對該簡易垃圾填埋場地下水監測取樣，得到垃圾填埋場地下水下游的監測井中氨氮、硝酸鹽和高錳酸鉀指數等相關指標已嚴重超標，說明垃圾場排放的滲濾液已對下游地下水造成了較為嚴重的污染。

通過對相關超標因子進行地下水污染預測，根據相關預測模型和參數，得出該簡易垃圾填埋場中氨氮污染距離可達104.4m；硝酸鹽的污染距離可達3.3m，高錳酸鉀指數污染距離可達54.3m，說明該簡易垃圾填埋場滲濾液的泄漏已對下游一定區域的地下水環境造成了污染。

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P641.4+3[文獻碼]B

1000-405X（2015）-10-306-1

侯濤（1987~），男，助理工程師，研究方向為水工環地質。