蘇州市七子山垃圾填埋場擴建工程雨污分流系統改造的研究

金晶+劉力奇+劉勇+洪慧蘭+羅彬+彭炎

摘要：針對蘇州七子山垃圾填埋場老場缺乏有效雨污分流措施的問題，在改擴建工程中對新的雨污分流系統進行了改造和優化，提出了垃圾填埋場實現雨污分流的幾點措施，主要有：①改造老場截洪溝，同時針對新場擴建庫區修建合理可靠的截洪設施，盡可能減少庫區范圍外地下水進入填埋庫區;②結合填埋場地形條件，合理劃分填埋庫區，科學選擇地表水排水工藝，盡可能減少大氣降水進入填埋作業區;③合理劃分填埋作業單元，填埋作業過程中及時進行日覆蓋、中間覆蓋與封場生態修復，盡量減少暴露面積;④結合填埋作業發展規劃，合理修建永久性、半永久性、臨時性地表水導排溝渠，有效導排進入填埋庫區的雨水等。在填埋場擴建工程中，通過對現有截洪溝的改造，以及截流、分區、覆蓋、導排等“堵”、“排”相結合的工程措施，最終實現了擴建后填埋場的良好雨污分流，證明了以上措施對實現垃圾填埋場的雨污分流達到了設計的作用和效果，對于我國垃圾填埋場改建以及雨污分流的措施探討和研究具有借鑒意義。

關鍵詞：填埋場擴建;雨污分流;截洪溝;中間覆蓋

中圖分類號：X705

文獻標識碼：A文章編號：1674-9944（2014）12-0174-04

1引言

蘇州市七子山垃圾填埋場是蘇州市區唯一的大型垃圾填埋處置場所，是我國第一批按照建設部1988年部頒標準《城市生活垃圾衛生填埋技術標準》（CJJ17-88）建設的生活垃圾衛生填埋場。老場于1993年投入運營，設計總庫容470萬m3，累計填埋垃圾約780萬t。隨著蘇州市日產生活垃圾量的大幅上升，填埋場已不堪重負。此外，填埋現場常有污水和異味，對周圍環境存在污染隱患。因此該場于2009年完成封場并在原址進行填埋場的改擴建工程（新場），消納蘇州城區生活垃圾。

雨污分流是垃圾填埋場，尤其是多雨地區垃圾填埋場系統的重要組成部分。通過雨污分流，將未受污染的“外來水”截流并排到場外，避免其進入填埋場增大滲濾液量[1]，降低污水處理成本，提高填埋場穩定性。其中“外來水”包括場外地表徑流、周邊地下徑流以及在填埋場的運行過程中的場內地表徑流[2，3]。

根據現場情況，老場雨污分流系統存在著截洪溝不能攔截山體雨水、填埋作業缺乏有效雨污分流措施的問題。本方案通過新場雨污分流系統建設和老場截洪溝改造，為七子山填埋場構建一個完善高效的雨污分流系統。

2老場雨污分流系統概況

2.1老場雨污分流系統結構

在80m標高處設置永久截洪溝，40m和60m標高處設置臨時截洪溝，用于攔截導排庫區上部山體的地表徑流，分別在庫區東西側通過跌水段接入填埋庫區下游。截洪溝采用漿砌塊石梯形明渠，梯形最大斷面為1.5m×2.0m，東西兩段截洪溝在截污壩下游匯合，排入九龍塢小溪。

2.2存在的問題

2.2.1截洪溝截洪效果不理想

（1）七子山生活垃圾填埋場是山谷型填埋場，山體滲出水水量大，滲出點低于截洪溝標高。造成截洪溝僅能收集部分降水時候的雨水徑流，還有部分降水通過地下徑流從截洪溝底下通過后滲出地表進入填埋場（圖1）。

圖1山體地下水運動示意圖

圖2老場截洪溝底部滲漏

（2）由于沉降、凍融等的影響，部分地段截洪溝溝底、溝壁、溝堤等部位出現裂縫，大量地表水從截洪溝底部直接滲入填埋庫區（圖2）。

2.2.2庫區缺乏有效的雨污分流措施

填埋場在設計和運行階段對雨污分流的重要性估計不足，缺乏有效排水途徑，雨污分流效果差。大量雨水滯留在填埋區形成滲濾液，增大污水處理量的同時，惡化了填埋區環境。部分滲濾液進入截洪溝，使截洪溝變成滲濾液導排明溝（圖3、圖4）。

圖3填埋場內滲濾液積水

圖4部分截洪溝轉化為滲濾液導排明渠

3新場雨污分流系統設計

山谷型填埋場的雨污分流系統設計，應根據填埋場所在位置的水文地質條件、氣象資料、填埋垃圾組分等實際情況，采用合理的雨污分流措施，計算出截洪溝、錨固溝、排水溝、地下水及滲瀝液導排管的尺寸，確定地下水及滲瀝液導排層厚度，選擇合適的隔水和滲水材料的種類與規格。并針對老場出現的截洪和排水問題，采用改進截洪設施、優化填埋區運行方式、分區建設運營、及時覆蓋、增強填埋區雨水導排管網建設等措施。

3.1截洪

老場滲瀝液產量偏大的重要原因在于，由于地層中較厚的透水地層的存在，填埋庫區上游植被條件很好，地面徑流較小，大部分降水均轉化為地下滲流，而地下水又通過透水地層越過截洪溝進入填埋庫區，導致截洪溝導排地表徑流效果很差。擴建工程中，針對新場擴建庫區修建合理可靠的截洪設施，堵、排結合，減少雨水和地下水入場量。

3.1.1截洪溝系統組成

新場截洪溝設計，主要是由東西兩側兩個截洪溝系統組成。西側截洪溝系統由新建120m標高永久截洪溝、新建80～120m標高跌水段、老場30～80m改造后截洪溝、30m以下新建截洪溝組成;東側截洪溝系統由新建120m標高永久截洪溝、新建80～120m標高進場道路邊溝、老場30～80m標高進場道路邊溝、30m標高過路箱涵、老場30m標高以下進場道路邊溝組成。其他截洪溝系統有100m標高臨時截洪溝、80m標高臨時截洪溝、老場東側40～80m標高進場道路支路邊溝以及新場水平拓展庫區垃圾堆體周邊雨水排放溝等。

3.1.2截洪溝做法

新場截洪溝設計要點：解決老場截洪溝出現的地下徑流從溝底下通過截洪溝的問題;截水排水能力達到設計要求;因地制宜，節省成本，利用好防滲系統錨固溝、環場道路邊溝等。

（1）120m標高永久截洪溝。適當加大環庫平臺的寬度，基本清除表層松散覆土和強風化巖體至相對隔水層，在出露透水層中設置水平排水孔，將出露的透水土層中的地下滲流直接匯入截洪溝中，徹底切斷地下滲流的通道，有效減少下滲庫區的雨水量，如圖5和圖6所示。endprint

（2）老場截洪溝改建。一般做法是對部分溝段進行拆除或回填， 然后開挖去除部分表土構建新的平臺和截

圖5永久截洪溝

圖6老場截洪溝改建

洪溝。在靠近山體一側設置水平方向排水孔，孔內設導排管，將山體下滲水導排到截洪溝中。

老場80m標高截洪溝在豎向堆高達到80m前作為雨水截洪溝使用，垃圾填埋超過80m標高后兼作地下水和滲瀝液導排盲溝。該截洪溝在新場鋪設防滲膜時將進行拓寬加深，并回填碎石，通過鋪設防滲膜改建為上下兩層，上層作為新場滲瀝液導排盲溝，下層作為老場地下水導排盲溝。

老場西側80m標高以下截洪溝部分，80～30m標高之間的改建時在截洪溝靠近填埋場一側構筑錨固平臺，將防滲膜錨固在截洪溝內，再在防滲膜上面結合錨固要求做塊石漿砌護底。30m標高以下由于水平拓展庫區被廢除，沿垃圾壩外側修建新的雨水截洪溝。

老場東側80m標高以下截洪溝部分， 80～30m之間的截洪溝已經失效，部分地段演變為滲瀝液導排明溝。因此新場擴建工程中改變原地表水流向，將80m標高以上部分地表水用進場道路邊溝導排。80～30m之間的地表雨水引入進場道路邊溝，原截洪溝改建為防滲膜錨固溝，在溝內鋪設防滲膜將截洪溝分為上下兩層，回填碎石后上層作為新場滲瀝液導排盲溝，下層作為老場滲瀝液導排盲溝。30m標高以下部分由于水平拓展庫區的建設將被廢除，在老場進場道路30m標高平臺處敷設過路箱涵，地表雨水通過箱涵導入下游進場道路靠近山體一側的排水邊溝中。

（3）斷面設計。截洪溝斷面設置為梯形和矩形，各區段斷面的最大容許流量，必須大于通過累計匯水面積計算得到的該區段洪峰流量。根據《城市生活垃圾衛生填埋處理工程項目建設標準》，擴建工程建設規模為Ⅱ類，防洪等級為Ⅲ級，相應的防洪標準按50年重現期進行設計，100年重現期進行校核。設計洪峰流量采用公路科學研究所的經驗公式，對于匯水面積小于3km2的流域，流量按照下式計算。

Qp=CSF（m3/s）

式中：C為系數，對丘陵區，C=0.4～0.5，本工程取C=0.4;S為相應于設計頻率的1h降雨量（mm），本工程取S=9.9mm;F為匯水面積（km2）。

3.2分區

結合填埋場地形條件，合理劃分填埋庫區，實行分區分階段填埋，可減少填埋作業面，對已經完成填埋區域進行封場，同時在各區建設相對獨立的排水系統，可有效提高雨污分流效果。根據地形條件，將七子山填埋場分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個填埋庫區，通過基底構建，Ⅰ號庫區又劃分為兩個獨立的水文單元，全填埋場劃分為5個相對獨立的水文單元。

擴建工程填埋庫區主要由水平拓展庫區與豎向堆高庫區兩部分組成，在此基礎上將庫區按地形和標高劃分為4個分區，依次建設、運營及生態修復。

如圖7所示，Ⅰ號填埋區位于下游水平拓展庫區，和老場銜接;Ⅱ號填埋區位于原庫區45～80m標高范圍內的斜坡區域;Ⅲ號填埋區位于原庫區80m標高以上東側區域;Ⅳ號填埋區位于原庫區80m標高以上西側區域。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號填埋區均屬于豎向堆高庫區。

圖7填埋場分區劃分示意圖

填埋場不是一次全部建成后投產，而是邊填埋，邊建設，從I區到IV區分階段建設運營。一般在進行一個階段的作業時，對前一階段完成填埋的區域進行封場，下一個填埋區已經建設完成，再下一個填埋區正在建設中。此設計的優點是在一個填埋階段，對已封場區域，雨水通過封場表面完善的導排溝渠進行導排，對空場的區域，可利用填埋場的滲濾液收集系統作為雨水導排系統，作業區域則進行及時覆蓋和建設臨時導排系統，從而形成一個完善高效的雨污分流系統，過程如表1所示。

3.3覆蓋

合理劃分填埋作業單元，填埋作業過程中及時進行日覆蓋、中間覆蓋，對已完成階段性填埋作業的區域進行封場生態修復，從而實現填埋作業單元與非填埋作業單元的有效隔離，減少填埋區域暴露面積，降低污水量，如圖8所示。

中間覆蓋作業單元采用1mm PE膜進行覆蓋，PE膜采用袋裝粘土壓重。填埋作業及中間覆蓋后，作業單元表面形成不小于1%的排水坡度，將地表水導排至排水溝排出。中間覆蓋排水溝在各區域填埋達到設計標高時沿作業平臺構建，采用碎石+1mm PE膜結構形式，

圖8填埋作業單元雨污分流示意

斷面及坡度根據實際作業情況調整，中間覆蓋排水溝排入相應標高的進場道路邊溝或截洪溝，導排出庫區。

3.4導排

結合填埋作業發展規劃，合理修建永久性、半永久性、臨時性地表水導排溝渠。永久性和半永久性導排溝渠主要建設在已封場區域，作業區設置臨時性導排。在填埋作業及中間覆蓋時，根據現場實際情況還可采用其它一些輔助性的導排措施。如設置地表水導排明管/暗管、擋水壩、跌水井、雨水管，臨時性機械導排（利用水泵強制抽排）等。臨時性地表水導排明溝、擋水壩使用粘土或碎石構建，表層鋪設PE膜強化排水效果。圖9為導排明管。

圖9地表水導排明管

暴雨季節還應加強垃圾堆體內滲瀝液和周圍地下水位的監控，若達到控制警戒線時應采取輔助抽排措施及時導排庫區滲瀝液和降低周圍地下水位，以確保填埋場的穩定安全。

4污染控制與防治對策

為減少雨水產生的滲瀝液量，本工程采取雨水和污水各自獨立的收集導排系統。通過實施分區填埋，將作業單元與非作業單元的雨水實現分流，作業面以外的雨水經截洪溝收集導出場外，作業面以內的雨水經滲瀝液導排系統收集后導入滲瀝液調節池。通過雨污分流，減少了垃圾接受的降雨量，從而可大大減少滲瀝液產量。同時布置了地表水沉淀池，干凈的雨水經集中沉淀后排放，保護了地表水系。

5結論

針對蘇州七子山垃圾填埋場老場雨污分流系統存在著截洪溝不能攔截山體雨水、填埋作業缺乏有效雨污分流措施的問題。在填埋場擴建工程中，通過對現有截洪溝的改造，以及截流、分區、覆蓋、導排等“堵”、“排”相結合的工程措施，實現了擴建后填埋場的良好雨污分流，對于我國垃圾填埋場改建以及垃圾填埋場實現雨污分流的措施探討和研究具有重要的意義。

參考文獻：

[1]邱戰洪，何春木，朱兵見.不同降雨模式下山谷型垃圾填埋場水分運移及其穩定性研究[J].巖土力學，2012，33（10）：3151～3170.

[2]張弛，朱小娟，王增長.垃圾填埋場雨污分流的措施探討[J].環境科學與技術，2009，32（2）：203～205.

[3]王渝昆，謝強，張永興.重慶市長生橋衛生填埋場雨污分流措施研究[J].重慶建筑大學學報，2005，27（2）：72～75.endprint