高密度電阻率法在垃圾填埋場滲漏檢測中的應用探究

王金亮

（天津華北地質勘查局核工業二四七大隊 天津 301800）

目前我國垃圾處理技術與其他國家一樣，主要采用填埋、堆肥、焚燒等方法，其中，大部分城市垃圾采用堆放或填埋的方式進行處理。填埋處理是中國當前乃至今后很長一段時間內生活垃圾的主要處理手段，當前填埋處理量占中國生活垃圾處理總量的80%以上[1]。隨著我國工業化和城鎮化進程的加快，未來生活垃圾的產生量以及填埋量還將會大幅度增長。

通過填埋的方式處理垃圾，在有效緩解與日俱增的垃圾的同時，也給周圍的環境帶來了較大破壞。這其中，最主要的便是填埋場的滲漏污染問題。目前，許多新建的填埋場大多采用人工單層防滲系統，難以有效解決垃圾填埋場的滲漏問題。而要解決垃圾填埋滲漏問題，除了新建填埋場中應用新的防滲技術之外，還需要我們對已建填埋場滲漏的點位及其對周圍環境的污染現狀進行查明和掌握，以此作為垃圾填埋場污染評估和防治的依據，這也是當前物探工作的研究熱點之一。目前，工作中常用到的測漏污染檢測方法有：淺層地震檢測法、高密度電阻率法、地質雷達探測法、瞬變電磁法等等。其中，高密度電阻率法應用較為廣泛。

1 垃圾填埋場滲漏污染特點

城市垃圾在填埋之后，降水以及垃圾本身所含的水量較為豐富等因素，使得水容易與垃圾產生淋濾作用，使得垃圾中的污染物溶解或懸浮于滲濾液中，從而造成了二次污染。具體來說，垃圾填埋場的滲漏污染主要呈現出以下特點：一是從滲漏液的污染物含量來看，有機污染物的濃度和重金屬含量較高，成分也較為復雜，氨氮含量會隨著填埋時間的推移而增加；二是從滲濾液污染物的流向來看，填埋場中滲漏點處的污染比其他地方嚴重，而且會隨著時間的推移不斷向周圍擴張，滲漏通道往往是與滲漏點的圍巖裂隙破碎、節理密級帶相連通，最終流向了垃圾填埋場的周圍的地勢低洼處或下游；三是從污染物的滲漏擴散速度來看，其與水力的梯度、滲透的系數以及水動力彌散的系數息息相關，由此可見，在多雨季節，垃圾填埋場的滲漏污染更為嚴重。

2 高密度電阻率法

高密度電阻率法（multi-electroderesistivitymethod）是集電剖面法與電測探的觀測特點為一體的地學層析成像技術，它兼具剖面法與電測探法的效果，并具有點距小、數據采集密度大、能直接反映基巖起伏狀態等優點[2]。被廣泛應用于采空區、斷裂構造以及巖溶、垃圾填埋場滲漏的調查和研究中。這種方法的工作原理是以巖土（體）的電性差異為基礎的一種電探方法，根據在施加電場作用下地層傳導電流的分布規律，推斷地下具有不同電阻率的地質體的賦存情況，見圖1。

圖1 高密度電阻率法工作原理示意圖

地下介質視電阻率通過下式進行計算[3]：

式中：ρ——巖土層視電阻率，Ωm；

ΔV——電位差，V；

I——供電電流，A；

K——裝置系數（與電極間距有關）。

3 高密度電阻率法應用于垃圾填埋場滲漏檢測的技術要求及意義

3.1 前提條件

地下含水層、含水裂隙帶以及巖溶破碎帶會與圍巖隔水層之間存在著較為明顯的電性差異，這為電阻率法探測地下含水部位提供了必要的物質條件。被污染的地下水由于大量污染物的介入，會使電性特征產生改變，那些含有無機污染物的水中多以帶電離子形式存在，增加了水體的導電性。實驗表明，沒有受到污染的水體的電阻率一般為20~100Ωm，但含有無機污染物的水體中的電阻率一般是＜10Ωm，含有有機污染物的水體中又多以大分子化合物的形式溶解于水體中，地下水的導電性會大大減小，通常有機污染的水體電阻率將增加為10~100Ωm[4]。由這些特征可以得出：含水地層或構造破碎帶往往會與圍巖間有著較為明顯的電性差異，而污染水體與無污染水體之間也存在著較為明顯的導電性差異，通過這一原理，可以為高密度電阻率法查明垃圾污染滲漏通道的具體點位、水流特征以及污染暈的分布規律都提供了用武之地。

3.2 技術要求

高密度電阻率法在垃圾填埋場滲漏破損探測中，是一種勘探信息量較為豐富、分辨率較高的地球物理勘探法。首先是將不同電勢施加到土工膜（泥土或水）上面及其下面。覆蓋土工膜的泥土或水的電勢場相對均勻。土工膜作為一種很好的絕緣體，在存在孔洞時電場導通，通過移動測量儀探測導通位置，精確定位產生滲漏孔洞的點。其次是要保證電極良好地接地性，在數據采集前要做到保證每個電極的接地電阻＜10Ωm；再次，是在野外測試的時候，要全面的填寫野外班報，保證后期質量的監控以及數據的處理；第四是要對采集全程及時掌握監控，發現異常要及時處理，保證采集的數據真實可靠。

3.3 施工要求

高密度電阻率法應用到垃圾填埋場滲漏檢測中，在現場數據采集時需要做到：一是考慮地形的影響。垃圾填埋場一般選擇在一些地勢低洼或者較為便宜的山溝直接進行填埋，這時在勘探測量時要注意地形變化，做好安全預案；二是考慮探測體埋深過大問題。根據電法的相關理論，當探測體的規模與埋深達到一定比例之后才能被探測到，例如當規模較小、埋深較大時一般不容易被儀器接收，理論的探測徑深比為1:6；第三是注意多解性問題。探測體電阻率和埋深之間存在S等值和T等值關系，要確定好參數，否則會導致結果誤差較大；第四是要注意旁側影響。實踐中，如果兩個相鄰的測點，靠近山體或水邊所測得的曲線形態變化較大，通常情況下，場地開闊的，一般選擇四極裝置，四極裝置可以最大限度地使用測量場地，反之，最好使用三極裝置（AMN、MNB），三極裝置一般要比四極裝置節約一半的測量用地[5]。

3.4 節能環保意義

高密度電阻率法可以幫助人們及時的探知垃圾填埋場滲漏點的具體位置，并且能夠準確探明滲漏處的污染物水質特征以及水流特征，準確確定滲漏通道的具體流向，這為人們及時準確知曉垃圾填埋場的滲漏狀況提供了第一手資料，為具體的防滲、減滲措施的運用提供了參考依據，具有積極的現實意義。

4 結語

高密度電阻率法應用到垃圾填埋場滲漏液的檢測中，充分利用了垃圾滲濾液的滲漏污染物物性差異的特點，為高密度電阻率法的運用提供了基礎。雖然與常規電阻率法原理相同，但高密度電阻率法實現了對采集數據的快速、高效、自動化處理，因此保證了檢測效率和檢測質量的提升，通過實踐發現選用偶極和溫納兩種裝置類型組合測量效果更佳；此外，通過合理選擇布線極距、隔離系系數能夠有效提升探測的分辨率；運用梯度帶緩陡特點，掌握垃圾滲漏破碎帶的污染程度，為人們及時掌握滲漏狀況，采取有效應對措施提供了有效途徑。

[1]蔡博峰,劉建國，曾憲委.等.基于排放源的中國城市垃圾填埋場甲烷排放研究[J].氣候變化研究進展,2013,9（6）.

[2]鄧超文.高密度電法的原理及工程應用[J].韶關學院學報(自然科學版),2007,28(6).

[3]蘇永軍,胡清龍,容嬌君.等.高目睹電阻率法技術與研究[J].西部探礦工程,2007,(10).

[4]程業勛,劉海生,趙章元.城市垃圾污染的地球物理調查[J].工程地球物理學報,2004,1(1).

[5]吳燦燦,曹靜,王芳,等.高密度電阻率法的綜合應用[J].科技經濟市場,2009,(7).