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摘  要：本文介紹了世界各國(guó)垃圾填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)的構(gòu)造以及技術(shù)要求，以及我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域方面的研究和使用狀況，提出了適合我國(guó)國(guó)情的垃圾填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)的構(gòu)造。
關(guān)鍵詞：垃圾填埋場(chǎng)，防滲構(gòu)造，防滲材料，透水性能


1 前言
　　生活垃圾填埋過(guò)程中，由于雨水等流入垃圾中形成的滲濾水含有多種有害物質(zhì)，比如鉛，鋅，砷和鉻，以及滲濾水總有機(jī)碳濃度很高，一般都要超過(guò)1000mg/L，因此如果不經(jīng)處理直接排入地下水或河流中，將嚴(yán)重污染環(huán)境。世界各國(guó)對(duì)于垃圾填埋場(chǎng)的防滲系統(tǒng)都有不同的要求，但一般都是以橡膠，樹(shù)脂等高分子材料做成的土工膜為主，輔以其它防滲材料。圖1 是垃圾填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)的一個(gè)典型構(gòu)造。隨著科技的發(fā)展和新材料的不斷出現(xiàn)，歐美等國(guó)家采用單一防滲構(gòu)造的已經(jīng)很少，都把防滲層作為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)來(lái)考慮，土工膜與GCL土工毯，復(fù)合土等作為復(fù)合防滲層一起使用。本文將介紹世界各國(guó)垃圾填埋防滲復(fù)合層的做法和材料的主要性能要求。
2 歐美各國(guó)防滲系統(tǒng)構(gòu)造
　　表1中顯示的是歐美各國(guó)垃圾填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)的構(gòu)造以及材料性能。從表中可以看出，歐美國(guó)家普遍是土工膜和摻有膨潤(rùn)土的復(fù)合土而成的2層防滲層。由橡膠和樹(shù)脂類制成的高分子土工膜本身的防滲性能特別好，透水系數(shù)一般小于10_11cm/s.。但是土工膜的最大缺點(diǎn)是抗穿刺性差（關(guān)于土工膜穿刺性能的實(shí)驗(yàn)及其理論計(jì)算將在其它論文中敘述），特別是發(fā)展中國(guó)家生活垃圾很少分類，甚至不分類，里面含有鐵、玻璃、陶瓷等尖銳的東西，在填埋過(guò)程中由于機(jī)械的碾壓很容易使土工膜破損，造成滲濾液的外泄。與土工膜相比復(fù)合土最大的特性就是不怕金屬等堅(jiān)硬物，在土工膜被穿刺的情況下，能夠起到抗?jié)B的作用。歐美各國(guó)設(shè)置在土工膜下面的復(fù)合土厚度至少50cm以上，單獨(dú)的復(fù)合土層能夠保持多年不滲漏。比如，在土工膜破損的情況下，假設(shè)積聚在復(fù)合土上面的水位有30cm高，那么滲濾水透過(guò)復(fù)合土層需要的時(shí)間如下計(jì)算。
　　水頭差：i=（L+H）／L
　　垂直方向的流速：v=ki=k(L+H)/L
　　那么滲濾水穿透復(fù)合土層需要的時(shí)間：T=L/v=L2/K(L+H)
　　比如表中所列美國(guó)的防滲構(gòu)造，滲濾液穿透復(fù)合土層需要時(shí)間是TUS=12.7 年；法國(guó)的防滲構(gòu)造，穿透需要時(shí)間是 TFA=1.0 年左右。也就是說(shuō)在上面防滲層都損壞的情況下單靠最下面的復(fù)合t土也能保證12.7年和1.0年不滲漏。

表1 各國(guó)防滲層構(gòu)造
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┃　　國(guó)家　　┃　復(fù)合土厚度  cm　┃　透水系數(shù) 　cm/s ┃　　　防滲層構(gòu)造　┃
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┃Australian  ┃      60          ┃ 1×10_7          ┃ 土工膜＋復(fù)合土   ┃
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┃Belgium     ┃     100          ┃ 1×10_7          ┃ 土工膜＋復(fù)合土   ┃
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┃France      ┃     500          ┃ 1×10_5          ┃土工膜＋復(fù)合土    ┃
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┃Germany     ┃     75           ┃ 1×10_8          ┃土工膜＋復(fù)合土    ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━┫
┃Hungary     ┃     50           ┃ 1×10_7          ┃土工膜＋復(fù)合土    ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━┫
┃Italy       ┃    100           ┃ 1×10_7          ┃土工膜＋復(fù)合土    ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━┫
┃UK          ┃    100           ┃ 1×10_7          ┃ 土工膜＋復(fù)合土   ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━┫
┃USA         ┃     50           ┃ 1×10_7          ┃ 2層土工膜＋復(fù)合土┃
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┃Portugal    ┃     50           ┃ 1×10_7          ┃土工膜＋復(fù)合土    ┃
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┃Switzerland ┃     80           ┃ 1×10_7          ┃ 土工膜＋復(fù)合土   ┃    
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3 亞洲各國(guó)的做法
　　亞洲除了日本、韓國(guó)等國(guó)家有比較完備的防滲系統(tǒng)之外，中國(guó)、泰國(guó)在這方面發(fā)展也很快。位于日本東京青梅的日出垃圾填埋場(chǎng)代表了日本垃圾場(chǎng)建設(shè)的科技水平，防滲系統(tǒng)采用了2層TPO土工膜，一層GCL，最下面是一層50cm厚的摻有膨潤(rùn)土的復(fù)合土，嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)等于是4道抗?jié)B。最上面一層TPO破損造成滲漏的情況下，中間層GCL中的膨潤(rùn)土遇到滲濾水立即膨脹止水，阻止?jié)B濾液滲入地下水系統(tǒng)。GCL這種產(chǎn)品由于是2層無(wú)紡布中間夾了干燥的膨潤(rùn)土，在施工過(guò)程中特別是在邊坡上鋪設(shè)，很容易造成膨潤(rùn)土的分布不均勻影響到防滲效果，所以在GCL的下面又設(shè)置了一層TPO和摻膨潤(rùn)土的復(fù)合土，真正做到了萬(wàn)無(wú)一失。相對(duì)于日本的做法，韓國(guó)垃圾場(chǎng)防滲層的做法要簡(jiǎn)單的多。位于漢城（首爾）郊區(qū)的號(hào)稱世界上最大垃圾填埋場(chǎng)之一的漢城垃圾填埋場(chǎng)，是在平地上往上填埋，邊坡上堆放了大量的廢舊輪胎，這主要是為了緩沖填埋機(jī)械對(duì)防滲系統(tǒng)的的沖擊起保護(hù)作用。底面上采用黑色的無(wú)紡布保護(hù)材料，下面是HDPE土工膜，整個(gè)垃圾填埋場(chǎng)采用的是一道防滲材料。
　　國(guó)內(nèi)的某垃圾填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)中采用了相當(dāng)于3層防滲層的防滲系統(tǒng)，HKPE土工膜，GCL以及復(fù)合土層，在國(guó)內(nèi)這個(gè)做法應(yīng)該說(shuō)是相當(dāng)超前了。目前菲律賓對(duì)垃圾場(chǎng)防滲系統(tǒng)還沒(méi)有具體要求，有的垃圾場(chǎng)還沒(méi)有考慮這個(gè)問(wèn)題。位于馬尼拉市的垃圾填埋場(chǎng)，主要填埋沒(méi)有經(jīng)過(guò)焚燒的生活垃圾，由于沒(méi)有設(shè)計(jì)防滲系統(tǒng)，垃圾場(chǎng)中產(chǎn)生的滲濾液直接排入附近的河流，污染了地下水。據(jù)檢測(cè)，滲濾液的TOC含量高達(dá)900mg/L，含有重金屬的鹽化物的含量高達(dá)15000~17000mg/L，嚴(yán)重污染了周圍的環(huán)境。
4 對(duì)國(guó)內(nèi)垃圾填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一點(diǎn)看法
　　各國(guó)的情況不一樣，所以對(duì)于垃圾填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念也不一樣。歐美各國(guó)是以技術(shù)為本，即從技術(shù)性能出發(fā)來(lái)設(shè)計(jì)；而日本是以人為本，或者說(shuō)以垃圾周圍居民的認(rèn)知度為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)防滲層的構(gòu)造，所以一般情況下都設(shè)計(jì)得非常保守，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)技術(shù)本身的性能要求，普通都有3-4層的防滲層，以給垃圾場(chǎng)所在地的居民一種安全感。
　　從材料本身來(lái)看，高分子土工膜的防滲性能特別好，一般都在10_11cm/s和 10_1310cm/s 之間，1.5mm厚的材料能夠保持幾十年不滲漏，它的最大特點(diǎn)就是強(qiáng)度高，拉伸率可以達(dá)到300%以上，但是由于薄很容易被尖銳物刺穿。而摻有膨潤(rùn)土的復(fù)合土透水性能同樣很小，一般摻有10%膨潤(rùn)土的復(fù)合土的透水系數(shù)小于10_7cm/s ，而且作為防滲層的復(fù)合土厚度要求50cm以上，金屬等很難穿透這層復(fù)合土。但是它的最大不足之處就是追隨基礎(chǔ)變形的能力很小，也就是說(shuō)當(dāng)?shù)鼗�受到剪切變形產(chǎn)生裂縫的時(shí)候，復(fù)合土同樣產(chǎn)生裂縫而且還有很多問(wèn)題沒(méi)有搞清楚，特別是當(dāng)在邊坡上使用的時(shí)候存在穩(wěn)定性問(wèn)題，不少國(guó)家還沒(méi)有承認(rèn)GCL是一道防滲材料。因此結(jié)合防滲系統(tǒng)的技術(shù)要求以及我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，從滿足要求來(lái)設(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)，厚度1.5mm以上的土工膜和摻有膨潤(rùn)土的復(fù)合土組成垃圾場(chǎng)的防滲系統(tǒng)既能滿足性能要求，即正常情況下保持50年不滲漏，同時(shí)也是最經(jīng)濟(jì)的做法。
　　在這里還要指出國(guó)內(nèi)垃圾填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)誤區(qū)，即在基礎(chǔ)上直接鋪設(shè)GCL。這種做法是不科學(xué)的，而且起不到自修復(fù)功能。GCL的作用是當(dāng)上層土工膜破損的情況下，干燥的膨潤(rùn)土遇到滲濾水迅速膨脹，堵塞顆粒之間的空隙和內(nèi)部毛細(xì)孔，起到抗?jié)B作用。但如果GCL直接與基礎(chǔ)接觸，當(dāng)?shù)叵滤�位上升遇到GCL中的膨潤(rùn)土?xí)r，沒(méi)等上層土工膜破損臌潤(rùn)土已經(jīng)膨脹，失去了自修復(fù)功能。
參考文獻(xiàn)：
1）Bouazza. A., Vanlmpe. W.F and Van. D. B. M.:Hydraulic  Conductivity of Geosyntetic Clay Liner under Various Conditions, Proceeding International Congress on Environmental Geotechnics, pp.453-458m1996.