垃圾渗滤液对地下水环境影响的数值模拟预测

垃圾渗滤液对地下水环境影响的数值模拟预测王浪1，张曼2(1．安徽省化工研究院，安徽合肥230041；2．合肥工业大学化学与化工学院，安徽合肥230009)摘要：垃圾渗滤液极易造成地下水污染，严重威胁工农用水安全。以某垃圾填埋场为研究对象，利用GMS软件的MODFLOW和MT3D模块建立了该垃圾填埋场区域地下水流场和溶质运移数值模型，以COD和氨氮作为预测因子，预测垃圾填埋场100d和1000d后地下含水层中的污染物迁移情况。结果表明：100d后，评价区污染物COD的最大迁移距离约l200m，地下水受到污染的总面积为50810m2；1000d后COD的最大迁移距离约2600m，地下水受到污染的总面积为268160in：。100d后污染物氨氮的最大迁移距离约1500rn，地下水受到污染的总面积为63020mz；1000d后氨氮最大迁移距离约2650in，地下水受到污染的总面积为274520n12。该研究可为渗滤液污染地下水的防治提供理论参考。关键词：垃圾渗滤液；数值模拟；地下水污染；GMS软件doi：10．3969／j．issn．1008—553X．2019．04．028中图分类号：X703；X523文献标识码：A文章编号：1008—553X(2019)04—0089—05随着我国经济快速发展及庞大的人口基数，垃圾产量急剧增加，尤其近几年增长速度近乎与GDP相当川，预计到2030年可达到3．29亿吨，因此，及时、安全地处理生活垃圾已成为当务之急。由于卫生填埋法具有费用低、技术较成熟、处理量大、操作简便等优点[2-31，多数国家以卫生填埋作为处理城市固体废弃物的最基本方式[41。但垃圾填埋过程中会产生一种高浓度、多组分、成分复杂的垃圾渗滤液[51。垃圾渗滤液经各种途径进人地表或地下水体，造成地表水质恶化、土壤功能失调、地下水失去利用价值，严重威胁饮用水和工农业用水安全161，所以如何预测地下水的污染情况成为研究热点。DmitryV．同提出了一种分析模型，用于评估由含有水溶性有毒物质的表层沉积物泄漏引起的地下水污染风险，结果表明，该模型具有良好的数值精度和实用的便利性，可用于监i贝4和预测垃圾填埋场和工业固体废物存储区附近的地下水污染。Jakimavieiute等[81采用FEFLOW软件对某核电站反应堆下方地下水中3H运移情况进行模拟研究，结果表明：lO年后3H不会造成扩散。Milnes等191采用FEFLOW软件对塞浦路斯南部地区构建了地下水流和溶质运移模型，研究了地下水盐化污染，结果表明。该区域地下水盐化污染主要是由海水人侵造成的。赵春兰等【10】以冕宁县漫水湾垃圾填埋场为例，分别采用了Modflow和MT3D软件模拟分析了正常工况和事故工况条件下渗滤液中COD和NH，一N在地下水中的运移过程，并预测了垃圾封场20年后渗滤液中COD和NH，一N浓度情况。赵威⋯】、常向萍等【1z也运用数学模型揭示了有机污染物在含水介质中的迁移转化规律。基于上述研究，本文以典型盆地地形下的垃圾填埋场为研究对象，对其垃圾渗滤液中的COD及氨氮作为污染物及预测因子，采用MODFLOW和MT3D模拟软件分别建立地下水水流和溶质运移模型，对污染物的迁移进行预测分析，为该垃圾场地下水污染的防治提供参考。1研究区概况研究区位于盆地中部偏北，绵阳市东南部，地处亚热带季风性湿润气候区，累年平均气温16．6'E，平均降雨量870．7mm。地势为西北部高，东南部低，地形起伏大，海拔1000～3000m，属四川盆地盆中丘陵。研究区主要为含水岩组，岩性以砂岩、泥岩为主，各岩石呈不等厚层状。大气降水是地下水的主要来源，地下水接受补给后，一般根据地形顺谷坡由高向低径流，最后排泄至研究区周边的涪江。2数值模型的建立2．1垃圾填埋场的水文地质概念模型(1)含水层概化根据研究区地层结构及水文地质条件，含水层分为第四系全新统坡洪积而成的粉质黏-I-_(Q制枷)、淤泥质粉质粘-I-(Q3a)孔隙潜水含水层，以及白垩纪下统苍溪组收稿日期：2019—06—08作者简介：王浪(1991一)，男．硕士研究生，从事环境影响评价工作，15256012624，1205523821@qq．corn。万方数据90总第220期2019年第4期(第45卷)安徽化工(K。。)基岩裂隙潜水含水层。由于第四系全新统淤泥质粘土、含粉质粘土卵石层为上部弱含水层，且调查期地下水位基本维持在两层界面处；白垩纪下统苍溪组基岩裂隙含水岩组为下部含水层。因此将评价区含水层结构概化为两层结构。(2)边界条件概化图1为研究区水文地质概念模型图，概化范围以垃圾填埋场所在区域面积约3．5kmz的小型水文地质单元，单元内北侧、西侧都为支沟，因此将其概化为第一类边界，即水头边界；西北侧为山脊，视为分水岭，将其全部概化为第二类隔水边界；其余