城市生活垃圾填埋場(chǎng)中水分運(yùn)移規(guī)律研究.pdf

1、伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快,城市生活垃圾急劇增加,垃圾填埋場(chǎng)的數(shù)量也在不斷增加.目前我國(guó)南方垃圾填埋場(chǎng)內(nèi)的滲濾液水位普遍較高,過(guò)高的水位將會(huì)加劇滲濾液滲漏及污染物擴(kuò)散,同時(shí)亦對(duì)垃圾堆體穩(wěn)定造成嚴(yán)重影響,因此,研究垃圾填埋場(chǎng)內(nèi)水分運(yùn)移規(guī)律具有重要的現(xiàn)實(shí)意義.同時(shí),垃圾填埋場(chǎng)水分運(yùn)移是大孔隙介質(zhì)的非飽和土力學(xué)問(wèn)題,對(duì)此問(wèn)題的研究也具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值. 本文圍繞填埋場(chǎng)中"水"的問(wèn)題,進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和有限元分析

2、,所做工作和主要結(jié)論如下: (1)首先介紹了土中飽和-非飽和滲流的相關(guān)理論,以庫(kù)岸邊坡為例,進(jìn)行了水位升降情況下的飽和.非飽和滲流分析,結(jié)果表明,飽和滲透系數(shù)和土. 水特征曲線是影響岸坡滲流規(guī)律的重要參數(shù). (2)利用現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取得不同深度處的垃圾樣,在室內(nèi)測(cè)定了其土-水特征曲線和飽和滲透系數(shù),推導(dǎo)了其非飽和滲透系數(shù)并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證.與土相比垃圾的飽和含水量和殘余含水量較高,進(jìn)氣值很小,垃圾的飽和滲透系數(shù)隨填埋齡期

3、和上覆壓力的增大而減小,土-水特征曲線及滲透性函數(shù)在低基質(zhì)吸力時(shí)存在陡降段,這與垃圾的大孔隙特性對(duì)應(yīng).試驗(yàn)研究表明,基于土-水特征曲線預(yù)測(cè)垃圾的非飽和滲透系數(shù)是可行的. (3)針對(duì)我國(guó)南方垃圾填埋場(chǎng)存在上層滯水的現(xiàn)象,將垃圾視為非飽和多孔介質(zhì),用飽和一非飽和滲流理論分析垃圾填埋單元的水分運(yùn)移,揭示了中間覆蓋粘性土層是造成上層滯水的主要原因.分析結(jié)果還表明,降雨強(qiáng)度、中間覆蓋層滲透系數(shù)和垃圾初始含水量的變化對(duì)局部滯水的影響很大,滲

4、透系數(shù)過(guò)大和滲透系數(shù)過(guò)小的土料都不宜用作中間覆蓋層材料. (4)針對(duì)我國(guó)南方垃圾填埋場(chǎng)滲濾液水位普遍較高的現(xiàn)象,分析了填埋場(chǎng)滲濾液導(dǎo)排層和垃圾壩透水棱體的滲透性能對(duì)填埋場(chǎng)內(nèi)滲濾液水位的影響規(guī)律,分析表明,導(dǎo)排系統(tǒng)淤堵是造成滲濾液水位過(guò)高的主要原因.計(jì)算了七子山填埋場(chǎng)實(shí)際工況下的滲濾液水位和產(chǎn)量,計(jì)算得到填埋場(chǎng)非飽和區(qū)垃圾體積含水量約40﹪,與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果接近,水位計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果接近,年滲濾液產(chǎn)量計(jì)算結(jié)果與HELP模型接近

5、,日產(chǎn)量計(jì)算結(jié)果比HELP模型合理. (5)針對(duì)山谷型垃圾填埋場(chǎng)存在較大匯水區(qū)域的特點(diǎn),介紹了雙套環(huán)試驗(yàn)的原理和試驗(yàn)方法,在七子山垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行雙套環(huán)試驗(yàn),確定了匯水區(qū)域內(nèi)山坡表土入滲系數(shù)和入滲深度；提出了考慮復(fù)雜氣候條件進(jìn)行地下徑流量計(jì)算的方法,分析環(huán)庫(kù)截洪溝失效的原因,提出了合理截取淺層地下徑流的建議. (6) 針對(duì)滲濾液收集排放系統(tǒng)的淤堵機(jī)理,提出減小導(dǎo)排層淤堵的設(shè)計(jì)建議； 在七子山垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行抽水試驗(yàn),

6、測(cè)得其飽和滲透系數(shù)約為3× 10<'-4>cm/s,與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果吻合,確定抽水影響半徑約為 20m.利用有限元程序?qū)μ盥駡?chǎng)中的抽水豎井進(jìn)行模擬分析,結(jié)果表明,垃圾飽和滲透系數(shù)和土-水特征曲線對(duì)降水影響較大,抽水井井徑對(duì)降水影響很小,井間距對(duì)降水十分關(guān)鍵. (7) 結(jié)合蘇州七子山垃圾填埋場(chǎng)工程實(shí)例,研究了填埋場(chǎng)內(nèi)高滲濾液水位對(duì)堆體穩(wěn)定和滲濾液滲漏的影響.結(jié)果表明,過(guò)高的滲濾液水位降低了一期堆體的穩(wěn)定性,有必要采取降水措施

7、增加安全儲(chǔ)備；在水位達(dá)到堆體高度一半時(shí)二期堆體的安全系數(shù)將小于1,將發(fā)生沿襯墊系統(tǒng)界面的失穩(wěn)滑動(dòng)； 滲濾液水位過(guò)高將加快污染物遷移,防滲帷幕滲透系數(shù)和灌漿深度的控制對(duì)防止污染物向防滲帷幕下游滲漏極為關(guān)鍵. 本文通過(guò)室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)垃圾的飽和及非飽和水力特性進(jìn)行了研究,揭示了大孔隙介質(zhì)持水和導(dǎo)水特性,通過(guò)飽和.非飽和滲流分析,揭示了垃圾填埋場(chǎng)水分運(yùn)移規(guī)律,并得到現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證,具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值；本文結(jié)合工程實(shí)際,分析了現(xiàn)階段我