填埋场防渗帷幕污染防治数值模拟及性能评价研究_王艳明

文章编号：文章编号：1000-4874(2009)-05-0662-09填埋场防渗帷幕污染防治数值模拟及性能评价研究*王艳明，张乾飞（上海市政工程设计研究总院，上海200092,Email：zhang_qf.gp3@smedi.com）摘要：要：防渗帷幕是我国早期卫生填埋场采取的主要防渗措施，为提高已建填埋场的污染控制标准，有必要对防渗帷幕的实际防污性能进行系统评价，以便在老填埋场改扩建时采取可靠的防渗加固措施。借助变分原理，分别建立了填埋场渗沥液渗流和迁移扩散的有限元支配方程，并基于Eulerian-Lagrangian变换，采用特征分析法和有限元法联合求解溶质浓度场。以苏州市七子山垃圾填埋场扩建工程为例，对老场防渗帷幕加固前后的污染防治性能进行了比较。结果表明，在防渗帷幕加固后，老场渗沥液渗漏约有99%控制在塑性混凝土防渗墙上游及下覆基岩中，基本上不会对下游地下水及土壤产生污染；当新增塑性防渗墙厚度取0.4m时，渗透系数达1×10-7cm/s时，在50年的设计使用年限内满足填埋场污染控制要求。本文采用有限元方法对防渗帷幕污染防治性能进行数值模拟，对提高老场污染控制水平具有指导意义。关键词：词：卫生填埋场；防渗帷幕；迁移扩散；数值模拟；污染防治中图分类号：中图分类号：P731.22;O353.2文献标识码：文献标识码：AStudyonnumericalsimulationandpropertyevaluationofpollutionpreventionfromverticalbarriercurtainsinsanitarylandfillsWANGYan-ming,ZHANGQian-fei(ShanghaiMunicipalEngineeringDesignInstitute,Shanghai200092,China)Abstract：Verticalbarriercurtainswereusuallyadoptedtopreventleakofleachatefromlandfillinearlylandfillsbuilt.Itisnecessarytoevaluatetheactualeffectofcurtainssystematicallyinordertotakereliablereinforcementforimprovingthestandardofcontaminationcontrolwhilethereconstructionorexpansionofexistinglandfills.Thegoverningequationsoffiniteelementanalysisforseepageflowandtransportofleachateinlandfillswereestablishedrespectivelybasedonthevariationalprinciple,andthesoluteconcentrationfieldwassimulatednumericallybymeansofparticletrackingmethodandfiniteelementmethodonthebasisof收稿日期：收稿日期：2008-09-22(2009-05-03修改稿修改稿)作者简介：作者简介：王艳明(1968–),男,高级工程师,硕士.通讯作者：通讯作者：张乾飞,E-mail:zhang_qf.gp3@smedi.comDOI:10.16076/j.cnki.cjhd.2009.05.007王艳明，等：填埋场防渗帷幕污染防治数值模拟及性能评价研究6631引言填埋处置是目前我国垃圾终端处理的主要工艺之一，我国于20世纪90年代初开始卫生填埋场的建设，第一批建设的卫生填埋场有杭州市天子岭垃圾填埋场、苏州市七子山垃圾填埋场等，这些填埋场基本上于1991～1995年期间建成投入运营，至今大多有将近15年左右的运营历史。限于当时经济条件的限制，并没有采取现代卫生填埋场标准推荐的人工合成材料防渗系统和渗沥液导排系统，而是通过天然地基辅以防渗帷幕作为主要防渗方式。防渗帷幕通常采用高压帷幕灌浆工艺，通过灌入水泥浆液以封堵地基土中的孔隙。早期用于垃圾填埋场的防渗帷幕渗透系数通常仅能达到1×10-6cm/s，低于现代卫生填埋场的1×10-7cm/s标准。经过十几年的运行，帷幕的防渗效果在高水头高浓度渗沥液的侵蚀作用下逐渐降低，势必对周边环境土壤和地下水带来不利影响。另一方面，早期建造的垃圾卫生填埋场导排系统，经过多年运行后，或多或少存在一定的淤堵现象，导致垃圾堆体中渗沥液导排不畅，垃圾坝前渗沥液水位较高，这些不利因素都对防渗帷幕的实际防渗效果产生一定负面影响，不利于防渗帷幕正常防渗功能的发挥。如何改善老填