排滲墻在地下水污染控制工程的應用

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〔摘要〕在某渣堆地下水污染防控工程中，通過分析渣堆地質地層條件，創新性地提出在垂直防滲墻前設置排滲墻及收集井作為地下污水收集截獲系統。相比常見的輻射井管或井群方式，該系統具有強達百倍的收集能力，且施工簡單、作業安全。

〔關鍵詞〕排滲墻；污水收集截獲系統；地下水污染

1工程概況

某大型渣堆位于云南省者海鎮，堆存約3900kt廢渣。廢渣主要包括冶煉水淬渣、工業爐窯渣及少量建筑垃圾。根據毒性浸出試驗，該廢渣屬于第Ⅱ類一般工業固體廢物。渣堆長期無屏障堆放，其有害物質受大氣降水淋濾直接或間接地進入堆放場地附近的土壤環境。一些污染物在下滲的過程中，由于過濾、吸附和沉淀而被截留在土壤及深部土層里，難降解的重金屬在土層中積累起來，造成土壤及深部土層的污染。

2地下水污染特點

場區內地下水類型主要有第四系松散巖類孔隙水、玄武巖類孔洞裂隙水、以碳酸鹽巖為主的巖溶水3大類。渣堆區淺層地下水賦存在上部的第四系沖洪積層的含礫粘土孔隙中，主要接受豎向的降水入滲補給。含礫粘土層滲透系數在2.7×10-6cm/s左右。該渣堆主要的特征污染物是Zn和Cd。總體而言，垂直方向上主要受污染土層為素填土及洪積層含礫粘土層，地下水位以上重金屬含量較地下水水位以下重金屬含量高。隨著深度的加深，污染程度有遞減趨勢。而地下水位以下1～3m后，重金屬污染影響急劇減弱，影響深度主要集中在7m以上。

3方案選擇

污水收集截獲系統的設計重點在于截獲。常見的地下水截獲方式有排滲井、輻射排滲管、水平排滲管。但是，排滲井、排滲管更適用于透水性較好的廢渣或者尾礦（其滲透性系數為10-4~10-3cm/s量級）[4-5]，而本項目地下水賦存于透水性極差的含礫粘土層中，若采用排滲井或排滲管式，其集水效果將大大降低。根據《建筑基坑支護技術規程》[6]，潛水含水層的影響半徑可按下式計算：R＝2sw姨kH（1）式中：R為影響半徑，m；sw為井水位降深，m（當sw<10m時，取sw=10m）；k為含水層的滲透系數，m/d；H為潛水含水層厚度，m。該項目場地含水層為含礫粘土層，其滲透系數平均值為2.7×10-6cm/s，厚度約6m，則其影響半徑計算值約為2.4m。考慮到場地特點，筆者提出采用砂礫石排滲墻的型式對污染地下水進行截獲。水力截獲墻要求埋深超過含污水地層下約1～2m，且總深度大于7m。水力截獲墻垂直于地下水流向，當地下水經過該位置時，自然將其截獲并導至低點截獲井中。相比排滲管集水斷面而言，水力截獲墻的集水斷面相當于其百倍以上的斷面，截獲效果更佳，且施工簡單，作業安全。

4排滲墻方案

在渣堆西南側及東南側較低位置、垂直防滲體內側（渣堆內）約8m位置設置以截獲墻為主體的新型污水截獲系統。截獲井內徑3.0m，采用人工挖孔成井。井壁開孔，孔內預埋DN90HDPE管，HDPE管外側采用土工布包粗砂反濾。井內設置自動液位計自啟動泵，將地下水污水及時排至滲濾液處理站進行處理。截獲井東西兩側分別設置截獲墻，墻體埋深為9m，墻體坡向截獲井。截獲墻采用長臂挖掘機進行開槽,開槽寬度60cm。開槽后立即回填，底部5m回填砂礫石置換，其余再回填砂礫石。根據工勘資料，場地土層自穩高度可達5~7m，因此實際開槽深度定為6m，其余高度采用明挖型式處理。

5結論

綜上，在采用抽出處理系統處理污染場地地下污水時，建議采用以截獲墻為主的地下污水收集截獲系統。因為采用水力截獲墻＋截獲井的地下污水收集截獲系統，與井群、排滲管等設施相比，具有更優的收集功能，尤其是在污水含水層為粉質粘土或粘土等透水性較差的地層時，其收集能力是排滲管等設施收集能力的上百倍。同時，該系統其中截獲墻可采用開挖回填形式完成，連接管采用預留方式，施工簡單而工期短，造價便宜。隨著國家地下水污染治理、固體廢棄物場地治理的全面開展，采用以截獲墻為主的地下污水收集截獲系統將具有推廣意義。

參考文獻

［1］劉兆昌，張蘭生．地下水系統的污染與控制［M］．北京：中國環境科學出版社，1991．

［2］任增平．水力截獲技術及其研究進展［J］．水文地質工程地質，2001（6）：73-77．

［3］郇環，王金生．水力截獲技術研究進展［J］．環境污染與防治，2011，33（3）：83-87．

［4］郭金宏，黃辰龍．尾礦庫排滲設施類型歸納［J］．黑龍江水利科技，2014（3）：76-79．

作者：劉瀚和 曾憲坤 趙自越 單位：中國瑞林工程技術股份有限公司