衛(wèi)生填埋選址地質(zhì)問題初探范文

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《礦產(chǎn)與地質(zhì)雜志》2014年第三期

1廣西城鎮(zhèn)生活垃圾適宜處理方法分析

1.1垃圾成分垃圾成分（有機(jī)物、無機(jī)物、有毒有害物）、熱值、含水率、顆粒大小等影響垃圾處理工藝的選擇。據(jù)調(diào)查，廣西桂林市的植物類、果皮類、殘余食物等可堆肥有機(jī)物55％～60％，塑料、紙張、竹木、纖維、紡織物等可焚燒有機(jī)物15％～20％，金屬、玻璃、橡膠等可回收利用物8％～10％，塵土、沙石、瓦礫等無機(jī)填埋物一般低于22％［2］。南寧市下轄的邕寧、橫縣、賓陽、隆安、馬山、上林、武鳴各縣，其植物類、果皮類、殘余食物等可堆肥有機(jī)物47％～56％、塑料、紙張、竹木、纖維、紡織物等可焚燒有機(jī)物14％～21％，金屬、玻璃、橡膠等可回收利用物1％～3％，塵土、沙石、瓦礫等無機(jī)填埋物25％～36％［1］。從上述垃圾組成看，縣城垃圾中有機(jī)組分與城市垃圾較為接近，但可回收利用組分明顯偏少，而無機(jī)填埋物明顯偏多，熱值一般低于4000kJ／kg，顯示縣城垃圾更適宜衛(wèi)生填埋。

1.2自然條件廣西以山地丘陵為主，海拔500m以上山地面積共127280．25km2，占總面積53．7％；丘陵面積51649．75km2，占總面積21．9％，以海拔250～500m的丘陵為多；平原面積34079km2，占總面積14．6％，分布零散，且規(guī)模都不大；臺地和水面規(guī)模較小，分別占總面積的8．1％和1．5％［3］。廣西山地或不宜耕種的土地較多，為垃圾填埋處理提供了較大空間，其地形地貌特點(diǎn)以及垃圾堆肥的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性局限了垃圾堆肥的推廣。此外，廣西臨近北部灣，為亞熱帶季風(fēng)氣候，區(qū)域空氣濕度大，雨季時(shí)間相對偏長，氣候氣象以及地形地貌條件不利于空氣擴(kuò)散，垃圾焚燒在多數(shù)地域有一定局限。

1.3社會經(jīng)濟(jì)廣西為我國西部欠發(fā)達(dá)地區(qū)，2012年全年生產(chǎn)總值為13031．04億元，其中第一產(chǎn)業(yè)增加值2172．37億元，第二產(chǎn)業(yè)增加值6333．09億元，第三產(chǎn)業(yè)增加值4525．58億元，“三產(chǎn)”比例分別為16．7％、48．6％和34．7％，人均地區(qū)生產(chǎn)總值27943元，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入21243元［3］，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對落后，多數(shù)城市及縣城經(jīng)濟(jì)條件較差，制約了垃圾焚燒處理的推廣。鑒于廣西自然、社會經(jīng)濟(jì)、城鎮(zhèn)垃圾成分以及垃圾處理環(huán)境問題、建設(shè)投資、運(yùn)行成本等具體情況（表1），結(jié)合廣西城鎮(zhèn)化水平不高、大部分城鎮(zhèn)財(cái)政收入較低、山地或不宜耕種的土地較多等實(shí)際，以及國內(nèi)外垃圾處理進(jìn)展，廣西絕大部分中小城市、縣城、建制鎮(zhèn)在未來一段時(shí)間內(nèi)適宜優(yōu)先選擇衛(wèi)生填埋法處理城鎮(zhèn)生活垃圾。

2廣西城鎮(zhèn)生活垃圾填埋場選址中可能存在的地質(zhì)問題

廣西城鎮(zhèn)生活垃圾適宜衛(wèi)生填埋，但填埋存在填埋場選址問題。廣西在地貌上為桂西北高原至東南沿海丘陵過渡的斜坡地帶，并在全境分別呈現(xiàn)中山、中低山、低山、丘陵、濱海平原梯級逐次降低的地帶分布，以及峰林谷地、峰叢谷地、巖溶平原、山間盆地、紅層盆地等多種多樣的局域地貌特征，同時(shí)在局地形成了山地、平原、溝谷、河流、陡坡、緩坡、石山、土坡、洼地、巖溶漏斗、巖溶塌陷等微觀地形，易誘發(fā)巖土崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)作用。

2.1巖溶巖溶山區(qū)是地質(zhì)條件復(fù)雜的特殊地質(zhì)區(qū)域。廣西巖溶發(fā)育，柳州、桂林、賀州、玉林、南寧、崇左、宜州、河池以及百色等地巖溶大量存在［4］。巖溶石山易被溶蝕成峰叢、峰林、孤峰谷地和巖溶平原，形成千瘡百孔的溶洞暗河、巖溶漏洞、巖溶塌陷、土洞、裂隙等，其土層薄，地下水豐富，在大量抽吸地下水和水位急劇下降時(shí)，易引發(fā)土洞的發(fā)展和地面塌陷的發(fā)生；在溶洞受到流體的快速流動或振動（如爆破時(shí)）、溶洞內(nèi)急速形成負(fù)壓而發(fā)生地面塌陷。在垃圾填埋過程中，因地基荷載增加、填埋體內(nèi)部壓力增大，可能誘發(fā)和導(dǎo)致巖溶地面塌陷、垃圾滲濾液向下和水平滲漏，出現(xiàn)場地穩(wěn)定性和地下水環(huán)境污染問題。巖溶風(fēng)化形成的土體類型有溶蝕殘余堆積粘土、殘坡積粘土和軟土三類。溶蝕殘余堆積粘土類土體－紅粘土主要分布在谷地、平原區(qū)，硬塑－可塑為主，中偏低壓縮，部分具有中－低脹縮性能；殘坡積粘土夾碎石土體主要分布在低山丘陵斜坡和谷地，硬塑－可塑，中壓縮；軟土廣泛分布在巖溶谷地，平原區(qū)基巖面上（多呈透鏡狀）和溶溝、溶槽中，軟塑－流塑，高偏中壓縮。其中谷地、平原區(qū)覆蓋土層－紅粘土有相當(dāng)一部分具有中－低脹縮性，在特殊干旱的氣候條件下易引發(fā)地裂，如來賓、武宣、柳州等地［4，5］。谷地、平原區(qū)下伏溶溝、溶槽發(fā)育，基巖面起伏大，致使土層厚薄嚴(yán)重不均，在重荷下易引發(fā)和遭受地基不均勻沉降災(zāi)害。可見，巖溶區(qū)選址存在巖溶地基與圍巖的穩(wěn)定性問題、巖溶滲漏與場地防滲問題、土層厚薄不均及其不均勻沉降災(zāi)害等工程地質(zhì)問題。

2.2塌陷地面塌陷是地質(zhì)災(zāi)害的主要災(zāi)種之一，在廣西主要為巖溶塌陷。廣西巖溶塌陷的區(qū)域分布以柳州為中心，北起桂林、陽朔，南到黎塘，東南到貴縣、桂平、玉林、靈山等淺層巖溶與土洞發(fā)育地區(qū)［4，5］。在暴雨、洪水、地震、重力等因素作用下，地下水位變幅增大，水動力條件急劇變化，使上覆土層的天然狀態(tài)受到破壞而導(dǎo)致塌陷發(fā)生。人工爆破和建筑打樁所引起土石及地下水的震動會對土層產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊力，能在很短的時(shí)間內(nèi)可使土層失去平衡而產(chǎn)生塌陷，如桂林柘木塌陷為人工爆破誘發(fā)所致［6］。2012年，柳州市南郊發(fā)生的大規(guī)模巖溶塌陷系自然、人為二種因素疊加的結(jié)果。此外，礦坑排水、抽水、蓄水引水、地表水下滲、振動加載等人為因素也可大量誘發(fā)巖溶塌陷災(zāi)害。如廣西玉林柴油機(jī)廠廠區(qū)大強(qiáng)度排水及過量抽汲地下水，導(dǎo)致場區(qū)周邊塌坑大量發(fā)育［1］。巖溶塌陷對垃圾填埋場場址穩(wěn)定性帶來嚴(yán)重影響。

2.3滑坡滑坡是指場地由于地層結(jié)構(gòu)、河流沖刷、地下水活動、人工切坡等因素影響，致使部分或全部土體或巖體在重力作用下，沿著地層軟弱面或軟弱帶整體向下滑動的不良地質(zhì)現(xiàn)象。廣西濕熱多雨，又經(jīng)受過多期地質(zhì)作用，山地巖石裂隙、節(jié)理發(fā)育，風(fēng)化、破碎強(qiáng)烈，巖土孔隙多、滲透性強(qiáng)，孔隙水、裂隙水較為豐富，加之地貌隆起、很多高山巖層的產(chǎn)狀傾斜，如廣西西部、北部和東南部的許多山區(qū)，具備了滑坡形成的內(nèi)在因素［5］，而近年來廣西社會經(jīng)濟(jì)、工程建設(shè)等活動不斷推進(jìn)，致使廣西區(qū)域環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害處于較活躍狀態(tài)，引發(fā)滑坡的外部條件也逐步增多，致使山區(qū)溝谷型、斜坡型垃圾填埋場及其周邊、進(jìn)場道路易出現(xiàn)滑坡。

2.4泥石流泥石泥是產(chǎn)生在山地溝谷和斜坡地帶常見的斜坡變形和物質(zhì)運(yùn)動現(xiàn)象，其形成需要同時(shí)具備三個(gè)條件：①豐富的松散固體物質(zhì)，并能以滑坡、崩塌、山崩、垮落等方式轉(zhuǎn)移至溝谷內(nèi)（形成泥石流的物質(zhì)基礎(chǔ)）；②流域內(nèi)溝谷陡峭、溝谷縱比降大，有利于水流的匯集和泥石的垮落，以及二者的相互摻和迅猛下瀉（形成泥石流的地形條件）；③溝谷上游區(qū)段發(fā)生暴雨、冰雪融化或湖庫潰壩等自然災(zāi)害，能夠提供充沛的水源，并倚助俯沖地形提供的強(qiáng)大勢能，沖刷掏空谷坡和河岸松散堆積物（形成泥石流的動力學(xué)條件）。三者相輔相成，缺一不可。廣西西部和東北部地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造作用強(qiáng)烈，褶皺、斷裂發(fā)育，有大規(guī)模的巖漿侵入和構(gòu)造變質(zhì)作用發(fā)生，地形隆起，山勢陡峻（坡度多在25℃以上），地勢高差大，溝谷切割深，河流水力坡度大［4，5］。巨大的高差、陡坡、深谷地形地貌構(gòu)成了大量的臨空面，有利于山坡物質(zhì)勢能的釋放與能量轉(zhuǎn)換，為水、泥、石的相互摻和提供了地形地貌基礎(chǔ)；在區(qū)域斷裂、褶皺的強(qiáng)烈擠壓下，以及自然風(fēng)化、植物根辟作用下，這些山體巖層裂隙和節(jié)理普遍發(fā)育，巖石破碎、風(fēng)化強(qiáng)烈，山體穩(wěn)定性能差；加之這些區(qū)域碎屑巖、變質(zhì)巖和巖漿巖廣泛分布，山前堆積物、崩積物以及風(fēng)化殼物質(zhì)眾多，為泥石流發(fā)生、發(fā)展提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)；廣西西部和東北部臨近南嶺南坡，為我國北方南下冷空氣和南海北上暖濕氣流相互對流的地帶，從而成為廣西主要的豐沛降水帶，充沛的降水為山區(qū)滑坡、崩塌、泥石流災(zāi)害的形成提供了充足的水源條件。由于這些地區(qū)已經(jīng)同時(shí)具備了泥石流形成的三個(gè)條件，當(dāng)連續(xù)集中的降水使土壤含水量處于飽和狀態(tài)后，后期短時(shí)間高強(qiáng)度降水或持續(xù)降水都能直接激發(fā)滑坡、崩塌、泥石流等災(zāi)害的產(chǎn)生。

2.5紅層紅層是一種外觀以紅色為主色調(diào)的陸相碎屑沉積地層，形成于侏羅紀(jì)－第三紀(jì)濕熱環(huán)境，為內(nèi)陸碎屑沉積建造，由一套砂巖、粉砂巖、泥巖、頁巖組成，其物質(zhì)成分變化很大，以泥質(zhì)膠結(jié)為主，也有鈣質(zhì)和鐵質(zhì)膠結(jié)，以紅色、棕紅色、磚紅色為顯著特征，主要分布于南寧、寧明、上思、百色、田陽、田東、容縣、來賓等地［4，5］。巖體類型為堅(jiān)硬－較堅(jiān)硬中厚層狀砂巖、礫巖夾薄層狀軟弱泥巖，堅(jiān)硬、較堅(jiān)硬中厚層狀－薄層狀砂巖、礫巖、泥巖夾石膏；紅層盆地上未成巖的粘土巖、粉砂質(zhì)粘土巖及它們的風(fēng)化物，粘土巖及其風(fēng)化物為強(qiáng)脹縮土，粉砂質(zhì)粘土巖及其風(fēng)化物為中等脹縮土。在區(qū)域構(gòu)造作用下，上述區(qū)域巖層往往褶皺強(qiáng)烈，多中高傾角，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，其遇水后巖體及結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度大幅度降低，極易發(fā)生失穩(wěn)。紅層通常系泥巖、泥質(zhì)粉砂巖等巖層組成，巖層多為軟巖與硬巖相間，互層狀產(chǎn)出，層間結(jié)合力弱，具有明顯各向異性，在壓剪應(yīng)力作用時(shí)呈現(xiàn)明顯的塑性變形特征；泥巖、頁巖含有大量高嶺石、伊利石、蒙脫石等粘土礦物，當(dāng)?shù)乇硭疂B入巖石的孔隙中時(shí)，這些粘土礦物顆粒的吸附水膜便會增厚，引起巖石體積的不均勻性膨脹，產(chǎn)生不均勻應(yīng)力，同時(shí)部分膠結(jié)物會被稀釋、軟化或溶解，致使巖石顆粒碎裂解體。紅層失水后體積收縮，發(fā)生不均勻收縮，產(chǎn)生偏應(yīng)力，形成新的裂隙，并使原有裂隙擴(kuò)大，交錯(cuò)成裂隙網(wǎng)，而加速碎裂。鑒于紅層巖土水穩(wěn)定性差，易出現(xiàn)崩解軟化、快速風(fēng)化、膨脹變形等工程地質(zhì)問題，導(dǎo)致垃圾填埋場庫區(qū)場地穩(wěn)定性、壩址穩(wěn)定性以及道路邊坡穩(wěn)定性等變差，甚至出現(xiàn)地裂、崩塌、滑坡等，而對填埋場選址、施工帶來影響。

2.6軟土軟土一般是指天然孔隙比大于或等于1．0，且天然含水量大于液限的細(xì)粒土，或指天然含水量大、壓縮性高、承載力低的一種軟塑狀態(tài)的粘性土，一般分為軟粘土、淤泥、泥炭、泥炭土等類型，廣西北部灣的濱海平原（如北海、防城港等）、來賓、武宣、柳州、南寧等地的谷地、平原區(qū)，以及桂林的漓江階地、孤峰平原、峰林平原、峰林谷地均勻一定范圍分布［4、5］。軟土含水量一般介于34％～72％，含水率高；天然孔隙比在1．0～1．9之間，孔隙比大；壓縮系數(shù)0．005～0．02，具高壓縮性；有觸變性，一旦受到擾動，土的強(qiáng)度明顯下降，甚至呈流動狀態(tài)，易出現(xiàn)震陷；固結(jié)系數(shù)一般在4．0×10－3cm2／s左右，固結(jié)系數(shù)小，土體完成固結(jié)沉降所需的時(shí)間較長。因此，軟土地基常會帶來場地穩(wěn)定性、不均勻沉降問題。

3對廣西城鎮(zhèn)生活垃圾處理衛(wèi)生填埋

場選址的若干建議鑒于廣西區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、一些地區(qū)存在巖溶、崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)作用，為確保生活垃圾衛(wèi)生填埋場選址，提出以下建議：（1）重視地理信息系統(tǒng)、區(qū)域地質(zhì)和地形地貌特征的綜合研究。充分做好地理信息系統(tǒng)和地質(zhì)調(diào)查研究工作，確保垃圾填埋場待選場址符合當(dāng)?shù)爻鞘锌傮w規(guī)劃、城市衛(wèi)生專業(yè)規(guī)劃要求；充分利用天然地形以增大填埋庫容量；選擇交通、供電、運(yùn)距條件好，人口密度低、土地利用價(jià)值低、遠(yuǎn)離水源，有良好地工程地質(zhì)條件，易防洪、泄洪的地帶，并遠(yuǎn)離破壞性地震及活動構(gòu)造區(qū)，易坍塌、滑坡、隆起地帶，活動中的斷裂帶、巖溶發(fā)育區(qū)和溶洞區(qū)，涌浪影響區(qū)和濕地，各類自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、文物古跡區(qū)等敏感區(qū)域。（2）加強(qiáng)水文地質(zhì)勘察、充分論證垃圾填埋場選址區(qū)的滲漏性。廣西區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，山谷凹地邊坡陡峭，巖溶山區(qū)巖溶發(fā)育、地下水豐富，對地下裂隙、溶洞、斷層發(fā)育的地段實(shí)施帷幕灌漿垂直防滲不僅效果不理想，而且會大大增加工程量和工程造價(jià)。因此，加強(qiáng)水文地質(zhì)勘察，查清場底基部地層巖性及其滲透系數(shù)、地下水水位、地質(zhì)構(gòu)造的薄弱地帶；查明場區(qū)地下水類型、地下水位埋深或標(biāo)高、地下水流向，評價(jià)地下水對混凝土的腐蝕性；查明地下水的補(bǔ)給、逕流、排泄條件，劃分地表分水嶺和地下水分水嶺的界限，估算地下逕流量；按環(huán)境地質(zhì)要求劃分含水層和隔水層，對地層的滲透性進(jìn)行測試，評價(jià)填埋場運(yùn)營后地層的滲漏性及滲漏對地下水污染的可能性，并提供防止?jié)B漏方案的建議。（3）加強(qiáng)工程地質(zhì)勘察，十分重視環(huán)境地質(zhì)穩(wěn)定性對工程的影響。廣西區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育區(qū)、巖溶發(fā)育區(qū)易發(fā)生滑坡、地面塌陷、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，直接威脅填埋場及主壩、道路、建筑物的安全。做好選址區(qū)工程地質(zhì)勘察，查明擬建場地地層結(jié)構(gòu)、層序、巖土性質(zhì)、厚度，以及土層中軟土分布；查明基巖產(chǎn)狀、起伏情況、基巖的節(jié)理裂隙發(fā)育情況和巖體基本質(zhì)量分級；評價(jià)軟土、松散砂層、含漂石、卵石地層、膨脹土地層、軟硬不均地層及硬巖地層等對工程施工、建設(shè)、運(yùn)營的影響。選擇工程地質(zhì)條件相對穩(wěn)定的區(qū)段，確保填埋場建設(shè)及營運(yùn)能夠避開不良地質(zhì)地段。

作者：覃許江成官文梁寧書單位：廣西壯族自治區(qū)工程咨詢中心桂林理工大學(xué)廣西礦冶與環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心