城市生活垃圾填埋場中水分運移規(guī)律研究.pdf

1、伴隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快,城市生活垃圾急劇增加,垃圾填埋場的數(shù)量也在不斷增加.目前我國南方垃圾填埋場內(nèi)的滲濾液水位普遍較高,過高的水位將會加劇滲濾液滲漏及污染物擴散,同時亦對垃圾堆體穩(wěn)定造成嚴(yán)重影響,因此,研究垃圾填埋場內(nèi)水分運移規(guī)律具有重要的現(xiàn)實意義.同時,垃圾填埋場水分運移是大孔隙介質(zhì)的非飽和土力學(xué)問題,對此問題的研究也具有重要的學(xué)術(shù)價值. 本文圍繞填埋場中"水"的問題,進(jìn)行了室內(nèi)試驗、現(xiàn)場測試和有限元分析

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)場鉆孔取得不同深度處的垃圾樣,在室內(nèi)測定了其土-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)行了試驗驗證.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)吸力時存在陡降段,這與垃圾的大孔隙特性對應(yīng).試驗研究表明,基于土-水特征曲線預(yù)測垃圾的非飽和滲透系數(shù)是可行的. (3)針對我國南方垃圾填埋場存在上層滯水的現(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,降雨強度、中間覆蓋層滲透系數(shù)和垃圾初始含水量的變化對局部滯水的影響很大,滲

4、透系數(shù)過大和滲透系數(shù)過小的土料都不宜用作中間覆蓋層材料. (4)針對我國南方垃圾填埋場滲濾液水位普遍較高的現(xiàn)象,分析了填埋場滲濾液導(dǎo)排層和垃圾壩透水棱體的滲透性能對填埋場內(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高的主要原因.計算了七子山填埋場實際工況下的滲濾液水位和產(chǎn)量,計算得到填埋場非飽和區(qū)垃圾體積含水量約40﹪,與現(xiàn)場實測結(jié)果接近,水位計算結(jié)果與現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果接近,年滲濾液產(chǎn)量計算結(jié)果與HELP模型接近

5、,日產(chǎn)量計算結(jié)果比HELP模型合理. (5)針對山谷型垃圾填埋場存在較大匯水區(qū)域的特點,介紹了雙套環(huán)試驗的原理和試驗方法,在七子山垃圾填埋場進(jìn)行雙套環(huán)試驗,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)行地下徑流量計算的方法,分析環(huán)庫截洪溝失效的原因,提出了合理截取淺層地下徑流的建議. (6) 針對滲濾液收集排放系統(tǒng)的淤堵機理,提出減小導(dǎo)排層淤堵的設(shè)計建議； 在七子山垃圾填埋場進(jìn)行抽水試驗,

6、測得其飽和滲透系數(shù)約為3× 10<'-4>cm/s,與室內(nèi)試驗結(jié)果吻合,確定抽水影響半徑約為 20m.利用有限元程序?qū)μ盥駡鲋械某樗Q井進(jìn)行模擬分析,結(jié)果表明,垃圾飽和滲透系數(shù)和土-水特征曲線對降水影響較大,抽水井井徑對降水影響很小,井間距對降水十分關(guān)鍵. (7) 結(jié)合蘇州七子山垃圾填埋場工程實例,研究了填埋場內(nèi)高滲濾液水位對堆體穩(wěn)定和滲濾液滲漏的影響.結(jié)果表明,過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、增加安全儲備；在水位達(dá)到堆體高度一半時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； 滲濾液水位過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防止污染物向防滲帷幕下游滲漏極為關(guān)鍵. 本文通過室內(nèi)和現(xiàn)場試驗對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,通過飽和.非飽和滲流分析,揭示了垃圾填埋場水分運移規(guī)律,并得到現(xiàn)場驗證,具有重要的學(xué)術(shù)價值；本文結(jié)合工程實際,分析了現(xiàn)階段我