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)定造成嚴重影響,因此,研究垃圾填埋場內水分運移規(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的非飽和土力學問題,對此問題的研究也具有重要的學術價值. 本文圍繞填埋場中"水"的問題,進行了室內試驗、現(xiàn)場測試和有限元分析

2、,所做工作和主要結論如下: (1)首先介紹了土中飽和-非飽和滲流的相關理論,以庫岸邊坡為例,進行了水位升降情況下的飽和.非飽和滲流分析,結果表明,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,在室內測定了其土-水特征曲線和飽和滲透系數(shù),推導了其非飽和滲透系數(shù)并進行了試驗驗證.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)在低基質吸力時存在陡降段,這與垃圾的大孔隙特性對應.試驗研究表明,基于土-水特征曲線預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,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排層和垃圾壩透水棱體的滲透性能對填埋場內滲濾液水位的影響規(guī)律,分析表明,導排系統(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)場實測結果接近,水位計算結果與現(xiàn)場監(jiān)測結果接近,年滲濾液產(chǎn)量計算結果與HELP模型接近

5、,日產(chǎn)量計算結果比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行雙套環(huán)試驗,確定了匯水區(qū)域內山坡表土入滲系數(shù)和入滲深度；提出了考慮復雜氣候條件進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,提出減小導排層淤堵的設計建議； 在七子山垃圾填埋場進行抽水試驗,

6、測得其飽和滲透系數(shù)約為3× 10<'-4>cm/s,與室內試驗結果吻合,確定抽水影響半徑約為 20m.利用有限元程序對填埋場中的抽水豎井進行模擬分析,結果表明,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鍵. (7) 結合蘇州七子山垃圾填埋場工程實例,研究了填埋場內高滲濾液水位對堆體穩(wěn)定和滲濾液滲漏的影響.結果表明,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鍵. 本文通過室內和現(xiàn)場試驗對垃圾的飽和及非飽和水力特性進行了研究,揭示了大孔隙介質持水和導水特性,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,具有重要的學術價值；本文結合工程實際,分析了現(xiàn)階段我