垃圾填埋場封場地表水收集與導排工程設計探討

魏 穎，白佳倫

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065)

1 引言

隨著國家經濟的迅猛發展和人民的生活及消費水平逐漸提升，城市的垃圾產生量也在逐年攀升，同時垃圾成分也在不斷變化，生態環境污染日益嚴重[1～6]。垃圾填埋場到了使用壽命，需要進行封場和后期管理，封場是衛生填埋場建設中的一個重要環節[7]。我國目前還沒有城市生活垃圾填埋場封場的技術規范，對垃圾填埋場封場的研究也較少[8,9]。排水系統是生活垃圾衛生填埋場建設的核心內容之一，其設計與施工的好壞對于減少滲濾液的產量、提高垃圾堆體和邊坡的穩定性、降低填埋場對周邊水環境的污染具有重要意義[10]。本文結合南京市天井洼有機廢棄物處理廠封場及生態修復工程，介紹垃圾填埋場封場地表水收集與導排工程設計，主要包括地表水導排系統環向設計與縱向設計。

2 地表水導排工程概況

本項目位于江蘇省南京市，填埋場內部道路分為景觀登山道、四周環庫路以及錨固平臺植草磚道路，登山道設置為1.5 m寬，坡度保持在10%，為“s”型登山道路，不設臺階，均為青石板鋪設。環庫路與錨固平臺順接，構成生產性質的道路。其中環庫路坡度變化較多，錨固平臺標高一致，水平環狀布置。

四周的環庫路的標高基本保持現狀不變，堆體封場后四周錨固平臺與道路順接，垃圾堆體按1∶3收坡，每隔10 m高度設置一個臺階。南部設置4 級臺階，東部設置3 級臺階，頂部區域設5%～10%的排水坡度，固化污泥塘區域頂部適當造坡，滿足排水要求。

3 垃圾填埋場封場地表水排水系統設計

3.1 匯水區域劃分

為防止垃圾堆體區域以外的雨水進入垃圾堆體內，同時將封場覆蓋后的垃圾堆體上的雨水有序導排出場外指定區域，封場工程須將地表水有序地排至場外。

場內排水分為4大區域(如圖中所示區域4、區域5、區域6及區域7)，3個排水出口。匯水區域4由排水口1排出，匯水區域5由排水口2排出，匯水區域6和7由排水口3排出。

場外排水分為3大區域(區域1、區域2及區域3)。場外匯水區域1為北側山體區域，此區域雨水由北側截洪溝導排；場外匯水區域2為東側山體及部分北側山體區域，此區域雨水由東側截洪溝截流；場外匯水區域3為南側山體區域，此區域雨水由南側截洪溝截流。

場內及場外的匯水區域詳見圖1及圖2。

圖1 場內匯水分區

圖2 場外匯水分區

3.2 洪水流量計算

按照《生活垃圾衛生填埋處理技術規范》(GB50869-2013)[11]條文9.1.1規定：填埋場防洪系統設計應符合國家現行標準《防洪標準》(GB50201)[12]、《城市防洪工程設計規范》(CJJ50)[13]及相關標準的技術要求。防洪標準應按不小于50年一遇洪水水位設計，按100年一遇洪水水位校核。

根據《給水排水設計手冊》(第5期城鎮排水)2.4.1洪流量計算章節，針對市政環衛工程匯水面積相對小、對誤差不敏感的特點，一般采用公路科學研究所的小流域經驗公式：按洪水匯流計算規范，無實測流量資料的地區，匯水面積較小的流域，擬采用公路科學研究所經驗公式估算：

Qp=KpFm

(1)

式(1)中 ，Qp為設計洪峰流量(m3/s)；F為匯水面積(km2)；m為面積指數，當F<1 km2時，m=1；當1

表1 設計洪峰流量計算成果

3.3 截洪溝設計

本工程截洪溝采用矩形的斷面形式，截洪溝全程防滲漏，在結構形式選擇的時候，考慮到垃圾堆體長時間會產生沉降，因此結構形式選擇的是鋼筋混凝土結構，這種結構形式整體性能好，抗沖刷能力強，在沉降較大的軟土或垃圾堆體上應用較多。

截洪溝計算參照《室外排水設計規范》(GB50014-2006)(2016年版)[14]4.2水力計算章節)進行水力學計算，計算結果如表2。

表2 截洪溝水力計算成果

截洪溝設計斷面為矩形，基礎為20 cm厚、粒徑為5～40 mm碎石墊層，渠身采用C20鋼筋混凝土澆筑。排水溝每隔10 m設一道沉降縫，縫寬2 cm，瀝青嵌縫。

堆體排水明溝沿中間錨固平臺布設，通過5‰坡向流入縱向排水明溝，匯入環庫截洪溝，沿環庫錨固平臺布置，坡度與錨固平臺一致，最終匯入3處排水口，通過沉泥井接入排水管。

3.4 跌水坎設計

本工程堆體截滲溝沿錨固平臺布置，豎向按照1∶3放坡，縱向坡度很大，應考慮設置跌水。依據《給水排水設計手冊》(第7期城鎮防洪)8.2.4跌水章節規定：一般跌水高度在3.0m以內可采用單級跌水，超過3.0 m時宜采用多級跌水。

按照給水排水設計手冊進行計算，各部分尺寸見圖3。

圖3 跌水坎設計(圖中單位以cm計)

跌水渠采用鋼筋混凝土砌筑，豎向按照1∶3放坡，縱向采用多級跌水。每級跌水高度為25 cm，寬度為0.75 m。跌水渠墊層為10 cm厚C15混凝土墊層，渠壁及渠底為10 cm厚C25鋼筋混凝土結構。

4 結論

本工程通過洪水流量計算、截水溝布置、截洪溝結構選擇及跌水坎的設計，并經過項目區雨季的考驗，順利排水，通過工程設計總結，得出如下結論。

4.1 洪水流量計算

市政環衛工程匯水面積相對小，對誤差不敏感，在計算洪水流量時一般采用公路科學研究所的小流域經驗公式。

4.2 截洪溝布置

截洪溝布置采用環向截洪溝及豎向跌水坎相結合，構建成網狀排水系統，能夠保證雨季周圍山坡及垃圾堆體坡面的洪水順利排出。截洪溝布置與錨固平臺相結合進行設計。

4.3 截洪溝結構選擇

垃圾堆體長時間會產生沉降，截洪溝必須要有足夠的強度來抵抗沉降造成的拉斷現象，因此，截洪溝需要根據斷面尺寸進行配筋設計。

4.4 跌水坎設計

跌水坎根據堆體整形后的豎向坡度進行設計，一般垃圾堆體整形后坡度較大，屬于高邊坡跌水工程，一般跌水高度在3.0 m以內可采用單級跌水，超過3.0 m時宜采用多級跌水。