岩溶山区的垃圾场选址适宜性评价方法

如题所述

一、岩溶山区垃圾场选址影响分析[6~14,18~22]

岩溶地区在中国分布面积较广,约有90.7万km2,占国土面积的9.45%,其中分布着大量的城镇。在这些地区,气温偏高,降雨量丰沛,植被茂盛,岩溶作用强烈,岩溶地貌发育,环境地质条件复杂。这里溶洞、落水洞、洼地、漏斗、残丘及岩溶塌陷普遍,松散土层稀少而埋藏浅薄,地形切割陡而不深,斜坡一般较稳定。山间小流域地貌或流域洼地发育,小流域间主要以经历地壳上升剥蚀后残存的一些山峰为分水岭地带[19~22]

由于岩溶地区土地资源稀少、交通条件相对落后,经济发展也往往比较滞后。这使区内的城市垃圾处置产生了困难。采用焚烧法、堆肥法处置,成本较高难以承受,况且这样处置对垃圾种类的限制较大,无法适应更广泛的垃圾处理。从成本低廉角度考虑,填埋处置城市垃圾是这一地区最经济、有效的方法。但在岩溶地区进行垃圾填埋场的选址,还将受到以下因素的突出影响。

(一)地质环境条件影响[6~7,19~22]

在岩溶地区,对垃圾填埋场选址产生影响的地质环境条件有,岩土水力穿透性或水力连通性、地下水赋存形式、岩溶易塌陷性、滑坡易发性、地基土稳定性、泥石流易发性、崩塌易发性、地形地貌、小流域部位等,可概括为水污染防护性、场地稳定性、地形地貌等3个方面影响因子。

1.水污染防护性影响

岩溶地区地质环境条件极其复杂,岩溶地貌发育,这里岩溶地质作用和非岩溶地质作用现象并存,第四系松散土层分布稀少而厚薄不一,地表岩土结构复杂多变,地下水体垂直循环厚度较大,地下水以岩溶管道泉、地下暗河、基岩裂隙水、构造裂隙水、松散介质孔隙水等多种形式赋存,且易与地表水发生转换[13~15]。在这一地区进行城市垃圾的填埋处置,容易发生污染渗漏,直接威胁区内地下水或地表水的安全。在进行垃圾填埋选址时,其重要任务之一就是要对拟选场地的水污染防护性进行评价。可重点考虑从岩土渗透性或水力连通性及岩土厚度和地下水赋存形式等对垃圾填埋场的影响方面开展。对于单一包气带土层分布而言,可将土层渗透性和厚度的联合影响以岩土水力停留时间影响来代替。此水力停留时间越长,岩土阻滞污染液下渗和迫使其得以净化的能力就越强;对于单一岩层分布来说,可将岩层的水力连通性和厚度的联合影响以岩溶发育、节理裂隙发育、断裂构造分布等的影响来代替,它们越发育,则越不利于垃圾填埋场的选址;而对于土层、岩层联合分布来说,可分别针对岩土水力停留时间、岩溶发育、节理裂隙发育、断裂构造分布等的影响进行考察,取用它们中防渗性能较好者作为评价计算参数;对于地下水赋存形式的影响,当为地下暗河和岩溶管道泉时,垃圾污染液易发生在地下暗河或岩溶管道泉的入口地带,在选择垃圾填埋场址时,可考虑适当远离。当为松散介质地下水时,由于松散孔隙遍布,水力连通性好,污染液的侧、下渗范围影响较大,在选择垃圾填埋场址时,需考虑远离。

2.地形地貌影响

地形地貌是影响垃圾填埋场选址的又一重要因素,在建设垃圾填埋场时,不同地形地貌场地的工程投入不同,建场费用亦不同。在岩溶地区,山谷、洼地等的侧护条件较好,容积与汇水面积比较大,污染不易传播,场地的工程处理与建设费用少。而在台地、坡地地带,既无侧护条件,又易传播污染,它们不利于垃圾填埋场的选址。另外,岩溶地区的山间小流域沟谷较多,它们长短、大小不一,有溪流、泉水及潜水分布,垃圾填埋场应选择在它们的下游部位,可以减小对水体的污染。

3.场地稳定性影响

场地稳定性也是影响垃圾填埋场选址的重要因素之一,稳定的场址有利于垃圾填埋场的建设和使用。在岩溶地区,岩溶塌陷普遍,沟壑众多,地形切割显著,斜坡稳定性复杂多变,地基土变化较大,水土流失严重,区内容易发生岩溶塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、地基土不稳定等地质灾害,给垃圾填埋场的建设和使用带来不利影响。

(二)场地可利用性影响[6~10,19~22]

从土壤的自净化能力方面考虑,垃圾填埋场宜选择在有第四系土层覆盖的地带。但在石漠化严重的岩溶地区,土地稀少而珍贵。即便是这很少的覆盖土层,也大多分布在低洼、汇水地带,这些低洼地带又多是良田分布区,土地的利用价值很高,不便选做垃圾填埋场址。对于填埋垃圾而言,适宜选择在荒山、荒地等非良田地带,而且要远离尚未开采的地下蕴矿区和洪泛区地带。

(三)其他因素影响[6~7,19~22]

除上述讨论因素外,在岩溶地区进行垃圾填埋场的选址评价时,还需要考察场地环境保护条件、交通运输条件、场地建设条件、社会环境效应等方面因素的影响。就这些因素对垃圾填埋场的选址影响而言,与在平原地区的垃圾填埋场选址[2]影响类同,在此不赘述。本文仅重点针对在岩溶地区进行垃圾填埋场的选址评价中影响突出的空气污染隔离、修路难易、场地容积与汇水面积比等因素作补充分析。

1.空气污染隔离影响

在岩溶地区对垃圾填埋选址产生有利影响的负地形很多,例如,凹地、洼地、山谷、沟壑等,它们中的一些为三面或四面环山,环护条件较好,有利于对空气污染的隔离与选址;一部分则无山遮挡,环护条件差,不利于对空气污染的隔离。

2.修路难易影响

岩溶地区地形起伏较大,陡崖、深壑、沟谷、河流纵横,修路的难易程度不同,这给选出场地的未来交通条件或修路成本构成了较大影响,因此,也需要给予量化评价。

3.容积与汇水面积比影响

岩溶地区广泛分布的负地形大多深浅不一、容量悬殊。例如,两个相同面积的负地形地带,其汇水面积和容量的差异可能较大。但对垃圾填埋场的建设成本而言,场地容积与汇水面积比值越大,需投入的截流汇水的单位成本就越低,越有利于垃圾填埋场的选址。

从以上可以看出,岩溶地区不但土地稀少,地质环境条件也极为复杂。区内岩溶作用强烈,稍有不慎,就会发生垃圾液渗漏污染地下水或地表水现象,增大了拟选场地的环境风险,加剧了垃圾填埋场的选址难度,使岩溶地区的城市垃圾处置陷入了困境。

因此,亟待解决这一地区的垃圾填埋处置的选址困难问题。然而,现行的垃圾填埋场选址评价方法,在环境地质条件复杂的岩溶地区还难以适用,还有待改进和发展,才能满足实际需要。

二、岩溶山区垃圾场选址评价原则[6~16,18~22]

岩溶地区垃圾填埋场建设的宗旨与一般垃圾场地的建设宗旨一致,但根据岩溶地区的环境特点,我们认为还需在以下方面作补充或加强工作。

1.地质环境条件

岩溶地区的垃圾填埋场址除需考虑应选择在地下水位埋深大,远离水源地800m以上,与供水井的距离至少大于50m,包气带土层厚度大,底部黏土层渗透系数较小(在10-7cm·s-1以下)的地方外,还需重点考虑选择在岩溶发育或岩石节理、裂隙、深大断裂发育较低的地区,同时场地需避开可能存在的边坡失稳、泥石流、地面塌陷、岩溶塌陷等易发区域。对地下潜水水质越差、水量越小的地方及包气带土层对垃圾淋滤液净化作用大的地方均可优先考虑。

2.环境保护条件

垃圾填埋场除需考虑应选择在对地表水造成污染很小,垃圾的渗出液不可随意排入土地或农田中,不宜堆放在河流两岸,应远离居民区500m以上,远离飞机场10km以上的地方外。还应尽量选择在负地形区域,例如,凹地、洼地、山谷、沟壑等,它们一般为三面或四面环山,环护条件较好,有利于实施空气污染隔离。

3.规划区与城市的距离

垃圾填埋场一般宜远离城市为好,但在岩溶地区,对于空气污染隔离条件好的场地,可酌情减小。

4.交通运输条件

从经济上考虑,交通便利的地方,运输成本低。而在无路的情况下,应考虑修路的难易程度,一般要求场地距已有公路不超过500m。

5.场地建设条件

填埋垃圾场选址的建场条件考察除与一般垃圾场地建场类同外,还需考虑场地容积与汇水面积的比值,越大越好。

6.场地可利用性

岩溶地区土地资源尤其珍贵,垃圾场选址应尽可能不占用良田,利用废弃土地、荒地或使用便宜土地等。

三、岩溶山区垃圾场选址评价方法[6~16,18~22]

(一)岩溶山区垃圾场选址评价思路

在继承发扬垃圾填埋场选址一般应主要考虑环境地质条件、环境保护条件、交通运输条件、场地建设条件、社会环境等影响因素基础上,针对岩溶地区复杂的地质环境条件,重点对水污染防护性和场地稳定性影响方面进行了修改、调整与完善,补充了针对场地的可利用性条件影响评价。具体如下:先依据地形地貌、场地容量条件进行粗选,选出候选靶区。再根据场地的可利用性、环境地质条件、交通运输条件、环境保护条件、场地建设条件、社会环境影响等方面情况,结合建设部《城市生活垃圾卫生填埋技术标准》(CJJ17—2004)[8]、中华人民共和国国家标准《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889—2008)[10]、《中华人民共和国固体废物污染环境防护法》[12]、《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》(建标[2001]101号)[9]、《中华人民共和国大气污染防治法》(2004)[11]及社会经济发展和城市发展规划等,利用一定的成熟分析法则,对候选靶区进行量化打分评价,最后根据每个候选区得分的大小,对它们的适宜性进行优劣排序,选出适宜性较好的未来垃圾填埋场地,实现对岩溶山区未来垃圾填埋场的优选评价。

(二)岩溶山区垃圾场选址评价方法

1.岩溶山区垃圾场选址的层次分析评价模型构架

根据以上分析,借鉴现行一般垃圾填埋场选址评价方法及其层次评价体系的构建特点,构建适用于岩溶地区的垃圾填埋场选址评价方法和相应的层次分析模型。新构建的评价方法共设6大类评价因子层面和28小类评价因子,并按影响因子的不同特点,构架为A、B、C三层分析模型(图4-4-1)。其相应的层次分析计算方法,依然采用前述层次分析评价模型(4-2-1)、(4-2-2)式进行。

2.岩溶山区垃圾场选址评价因子的实际权值标准构建

按照上述在岩溶地区选址垃圾填埋场的影响因子特点,结合岩溶地区的城市发展规划、经济实力、土地资源及环境地质条件等,构建相关影响因子的实际贡献权重标准值如下(表4-4-1~表4-4-9)。

图4-4-1 岩溶山区城市垃圾填埋场优选评价层次结构模型图

(1)对社会环境影响

表4-4-1 对社会环境影响权值确定

续表

注:(CJJ17—2004)代表建设部《城市生活垃圾卫生填埋技术标准》(CJJ17—2004)。

(2)场地建场条件影响

场地建场条件对垃圾场地选址产生影响。其影响的权重分值确定如下:

表4-4-2 建场条件权值确定

(3)交通运输条件影响

表4-4-3 交通运输条件权值确定

续表

(4)场地保护条件影响

表4-4-4 境保护条件权值确定

注:(CJJ17—2004)代表建设部《城市生活垃圾卫生填埋技术标准》(CJJ17—2004)。

(5)环境地质条件影响

表4-4-5 环境地质条件影响-地貌类型权值确定

表4-4-6 环境地质条件影响———水污染防护性权值确定

注:本表适宜于在山区中的垃圾场选址情况对水污染防护性影响的权值计算。

表4-4-7 环境地质条件影响-水污染防护条件权值确定

续表

注:本表适宜于在山区盆地内的垃圾场选址情况对水污染防护性影响的权值计算。

表4-4-8 环境地质条件影响-场地稳定程度权值确定

(6)场地可利用性条件影响

表4-4-9 场地可利用性条件权值确定

注:(CJJ17—2004)代表建设部《城市生活垃圾卫生填埋技术标准》(CJJ17—2004)。

3.岩溶山区垃圾场选址评价标准

根据有关研究成果和成功的实践经验,适宜性的等级标准采用百分制是较适合的。表4-3-7是填埋处置场(区)适宜性等级标准。

4.岩溶山区垃圾场选址评价流程

1)首先依据地形地貌条件、场地容量条件及交通条件等进行初选,选出候选靶区。

2)其次根据场地可利用性条件、环境地质条件、交通运输条件、环境保护条件因子、场地建设条件、社会环境效应等情况,结合建设部《城市生活垃圾卫生填埋技术标准》(CJJ17—2004)[8]、中华人民共和国国家标准《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889—2008)[10]、《中华人民共和国固体废物污染环境防护法》[12]、《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》(建标[2001]101号)[9]、《中华人民共和国大气污染防治法》(2004)[11]及社会经济发展和城市发展规划等,按照构架的层次结构(图4-4-1示),将影响垃圾填埋选址的各评价因子及其递阶归属子因子,进行同层或同一归属层下的重要性排序,并依据9标度心理判断值构造判断矩阵,对各层次影响因子的理论权值进行量化计算,再会同各子因子影响的实际权值一起纳入上述(4-2-1)、(4-2-2)式中计算,得到各候选目标场地的适宜性分值。

3)最后,根据各目标场地的适宜性分值大小进行优劣排序,优选出评价分值在60分以上的场地作为垃圾填埋场地,实现对拟选场地的优选评价。

四、岩溶山区垃圾场选址评价应用实例[19]

下面就上述分析提出的选址评价方法,在垃圾填埋选址较困难的昆明岩溶地区进行实例应用分析。

(一)昆明市环境地质概况

昆明市位于滇池盆地中,滇池是盆地中最大的水体,滇池流域以流水侵蚀-堆积地貌和岩溶地貌为主,盆地四周山地出露岩类以碳酸盐岩、火山岩、碎屑岩为主,尤其碳酸盐岩分布较广,岩溶地貌发育。盆地西侧边缘有第四纪活动断裂通过,是控制盆地发育的主要构造断裂。盆地内松散覆盖层之下管道型岩溶强烈发育,岩溶水和地热资源较丰富。

(二)岩溶山区垃圾填埋场选址适宜性评价模型构建

根据资料分析及现场踏勘情况,拟评选垃圾填埋场址全部位于山区,且多为碳酸盐岩发育地区,可采用岩溶山区评价模型对待。针对该区岩溶山区环境地质特点,我们应用前述相关垃圾填埋场选址评价方法构建了如图4-4-1所示的层次评价结构图。

(三)评价模型中各层影响因子理论权重计算

利用层次分析法,依照岩溶地区环境地质特点,按照地质环境条件、场地可利用性、环境保护条件、交通运输条件、建场条件、社会影响等为第一层面组合,再依此层面各因子的下属因子集合分别为次一级层面组合,再次一级的递阶层面组合依次类推,得到一系列呈递阶式排列影响的不同层面因子组合。再按9标度法则构造出一系列判断矩阵,通过一定方式的计算及相关检验,得到影响岩溶地区垃圾填埋场选址评价因素及其递阶归属子因子间的相对权重值(表4-4-11)。

(四)昆明市岩溶山区未来垃圾填埋场选址适宜性评价

根据本文推出的岩溶地区垃圾填埋场选址评价方法,结合昆明市环境地质特点,我们首先依据相关资料及实地踏勘调查,初步选出了麦积塘、青竹村、龙打坝等7个垃圾填埋候选场地,各候选场地的环境条件见表4-4-10。

结合表4-4-10实际环境情况,对应表4-4-1~表4-4-9查出各候选场地按层次分析模型评价的基层影响因子的实际贡献权值,连同前已计算出的理论权值,一同代入(4-2-1)、(4-2-2)式计算,即可得到各候选场地的适宜性评价分值,见表4-4-11。

表4-4-10 昆明市岩溶山区未来垃圾填埋场候选场址环境概况表

续表

由表4-4-11评价分值,对应表4-3-7可得出昆明市盘龙区青竹村台地、西山区龙打坝东南平地、石林县上蒲草西南山坡、石林县上蒲草西北凹地、石林县碳化厂东洼地等5个场地可作为昆明市岩溶山区较适宜的填埋垃圾后备场地。其中,盘龙区青竹村台地和石林县上蒲草西北凹地两个场地为较适宜级场地,西山区龙打坝东南平地、石林县上蒲草西南山坡、石林县碳化厂东洼地为勉强适宜级场地。

表4-4-11 昆明市岩溶山区候选垃圾填埋场址适宜性评价分值表

五、结论

通过以上分析及应用实例验证,该垃圾填埋场选址评价方法较适宜作为岩溶山区城市固体垃圾无害化、减量化填埋处置的选址评价方法,它具有较强的针对性、可操作性和实用性。在岩溶山区只要垃圾填埋处置的防护措施适当,此法完全能实现垃圾的无害化、资源化和减容化。

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