高密度電法在非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)勘探的應(yīng)用

黃 燕 徐軍輝 馬斌業(yè) 王榮榮 田 平

（浙江卓錦環(huán)保科技股份有限公司，浙江 杭州310006）

非正規(guī)填埋場(chǎng)一般依地勢(shì)而建，利用自然條件堆填，沒有進(jìn)行規(guī)范的設(shè)計(jì)和建設(shè)[1]，極易引起土壤和地下水污染。由于堆存的垃圾無臺(tái)賬記錄，在對(duì)非正規(guī)填埋場(chǎng)進(jìn)行治理前，需要查明其體量、空間分布等[3]。目前，我國(guó)尚未出臺(tái)非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)勘察的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，傳統(tǒng)的場(chǎng)地勘測(cè)多采用鉆探方式，其高費(fèi)用、長(zhǎng)周期的缺陷限制了對(duì)污染場(chǎng)地全方位的快速檢測(cè)[1]。而新興的地球物理方法，利用地層之間物理性質(zhì)差異，通過觀測(cè)和研究各種物理場(chǎng)的變化規(guī)律，可達(dá)到地質(zhì)勘探、環(huán)境監(jiān)測(cè)等目的。并且，其具有經(jīng)濟(jì)、快速、準(zhǔn)確、檢測(cè)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)[2]。

新興的物探方法根據(jù)勘探原理可分為重力勘察、磁法勘察、電法勘察、地震勘察、放射性勘察等。其中電法勘察的物理基礎(chǔ)在于地層導(dǎo)電性、介電性、電化學(xué)活動(dòng)性、導(dǎo)磁性等的差異，具有場(chǎng)源形式多、方法變種多、工作領(lǐng)域廣等特點(diǎn)。高密度電法作為電法勘探的一種，是利用不同介質(zhì)間的導(dǎo)電率差異探測(cè)地下情況，具有點(diǎn)距小、數(shù)據(jù)采集密度大、施工效率高的特點(diǎn)[3]，在管線探測(cè)、物探找水、劃分地層、巖溶調(diào)查等方面具有廣泛應(yīng)用[4]。

一般來說，非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)中，填埋物質(zhì)與原土層之間有較大的導(dǎo)電性差異，填埋產(chǎn)生的滲濾液如侵入場(chǎng)內(nèi)土壤，也會(huì)使土壤導(dǎo)電性與原土壤產(chǎn)生差異。因此采用高密度電法探測(cè)非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)的體量和空間分布具有可行性。

本文以某非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)的勘探為例，說明高密度電法在非正規(guī)垃圾填埋廠的應(yīng)用，并為類似非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)的快速勘探提供參考。

非正規(guī)填埋場(chǎng)概況：

某廢棄采石場(chǎng)，從2012 年9 月份開始作為一座非正規(guī)的填埋場(chǎng)投入使用。該非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)屬山谷型填埋場(chǎng)地，占地面積約50000m2。

儀器設(shè)備：

本次高密度電法勘查采用的是重慶奔騰物探儀器廠生產(chǎn)的WDA-1 型超級(jí)數(shù)字直流電法儀主機(jī)，配以WDZJ-120 多路電極轉(zhuǎn)換器，構(gòu)成高密度電阻率測(cè)量系統(tǒng)。

測(cè)線布置：

測(cè)區(qū)各測(cè)線依照勘查設(shè)計(jì)布置，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。本次物探工作共完成高密度電法測(cè)線12 條，測(cè)線使用測(cè)繩量距離，測(cè)線位置如圖1 所示。

圖1 測(cè)區(qū)測(cè)線平面位置圖

裝置選擇：

1-1' 和2-2' 測(cè)線采用了施倫貝謝爾和溫納兩種工作裝置進(jìn)行對(duì)比觀測(cè)，通過對(duì)比分析（見圖2），兩種裝置反演的電阻率剖面基本一致，施倫貝謝爾裝置觀測(cè)點(diǎn)數(shù)較多，底部信息更豐富，最終其他測(cè)線均選擇施倫貝謝爾裝置觀測(cè)。

反演成果解釋：

反演資料顯示巖土與其視電阻率阻值具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，回填介質(zhì)表現(xiàn)為低阻，視電阻率值一般小于80Ω·m，回填物含塊石時(shí)，電阻率相對(duì)較高；凝灰?guī)r為高阻，視電阻率值一般大于80Ω·m，最大可達(dá)數(shù)千Ω·m，當(dāng)基巖裂隙發(fā)育，存在地表水下滲時(shí)，電阻率相對(duì)較低。

反演成果與鉆孔資料對(duì)比：

本次勘探除高密度電法外，還結(jié)合了鉆孔的方式，用于綜合判斷該非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)的填埋物質(zhì)及體量?，F(xiàn)選取其中一個(gè)鉆孔DK2，對(duì)比臨近測(cè)線3-3' 的反演成果，考察高密度電法在非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)勘探的可行性。

圖2 施倫貝謝爾裝置（上）和溫納裝置（下）反演電阻率斷面圖對(duì)比

DK2 與測(cè)線3-3 的相對(duì)位置如圖3 所示。圖4 所示紅線即為DK2 臨近測(cè)線位置，通過該位置剖面反演成果和表1 鉆探成果對(duì)比可知，反演成果與鉆探成果吻合度較高。0～6m 土壤不含回填物或含建筑垃圾，視電阻率表現(xiàn)為10～30Ω·m；6～10.8m 含回填物質(zhì)，視電阻率表現(xiàn)為3～7Ω·m，10.8m 以下為基巖。從反演成果圖和鉆探記錄的對(duì)比可知，高密度電法適用于本次非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)的勘探。

圖3 鉆孔與測(cè)線相對(duì)位置圖

圖4 3-3'測(cè)線視電阻率反演成果解釋圖

結(jié)果與討論：

該非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)中填埋成分相對(duì)復(fù)雜，不同固體廢物的導(dǎo)電性差異較大，適宜用高密度電法進(jìn)行物探。在本次勘探過程中，測(cè)試了溫納裝置和施倫貝謝爾裝置，最終結(jié)果顯示施倫貝謝爾裝置測(cè)點(diǎn)數(shù)較多，底部信息更豐富，因此其他測(cè)線均采用施倫貝謝爾裝置。多數(shù)文獻(xiàn)中，均報(bào)道在高密度電法的多種裝置探測(cè)比較中，溫納裝置優(yōu)于其他裝置，其在垂直方向上的分辨效果較好，且信號(hào)抗干擾能力較強(qiáng)[7]～[10]。在本文實(shí)例中，所勘探場(chǎng)地垂直深度最大僅為十幾米，且在水平上地質(zhì)變化也較大，因此實(shí)測(cè)結(jié)果顯示施倫貝謝爾裝置優(yōu)于溫納裝置。同時(shí)，本文將填埋場(chǎng)鉆探結(jié)果與高密度電法反演結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，兩者吻合度較高，進(jìn)一步證實(shí)高密度電法適用于本次非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)的勘探。

表1 鉆孔DK2 土層分布情況

本文以某非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)的勘探為例，說明高密度電法適用于勘探堆體成分相對(duì)復(fù)雜，不同固廢導(dǎo)電性差異大的非正規(guī)填埋場(chǎng)。對(duì)于勘探裝置的選擇，需要綜合考量填埋物填埋深度，場(chǎng)地填埋物及地質(zhì)情況的水平差異程度，并根據(jù)實(shí)地試驗(yàn)結(jié)果來確定。