西藏垃圾填埋场蒸散覆盖土壤储水量分析

西藏垃圾填埋场蒸散覆盖土壤储水量分析摘要：采用现场试验的方法，开展了西藏蒸散覆盖垃圾填埋场试验，揭示不同植物生长条件下垃圾填埋场覆盖层储水量动态变化规律。

结果表明，裸地土壤水分的变化主要发生在40 cm以上的土层内，其余3种覆盖层土壤的水分消耗发生在整个土层内；计算出土壤水库实际达到的最大储水量分别为66.5 mm（处理1）、88.4 mm（处理4）、96.3 mm（处理3）和82.6 mm（处理2）。

关键词：垃圾填埋场；植物；蒸散覆盖；土壤储水量；西藏Analysis on Water Storage of Evapotranspiration Cover Soil in Landfilling of TibetAbstract：Employing field-test method，the evapotranspiration cover experiments in landfill of Tibet were conducted，and the dynamic changes of water storage of cover soils under different plant growth conditions were revealed. The results showed that the soil water changes of bare land occurred mainly in soil layer over 40 cm，while that of other three cover soils occured in whole soil layers. The actual maximum water storage capacities of cover soils were 66.5 mm（Experiment 1），88.4 mm（Experiment 4），96.3 mm（Experiment 3），and 82.6 mm（Experiment 2）respectively.Key words：landfilling；plant；evapotranspiration cover；soil water storage；Tibet西藏召开第五次援藏工作会议后，在经济、旅游、能源等方面出现了跨越式发展，在经济发展、生活水平提高的同时也出现了垃圾产量急剧增加的状况。

尽管目前我国已经有了生活垃圾焚烧、垃圾回收及循环利用等新的垃圾处理方式，但西藏受到经济水平、传统习惯等因素的制约，长期以来西藏的生活垃圾处理主要还是在城市周边利用一些凹地、沟谷等简单填埋，既未进行防渗处理，也没有达到卫生填埋，而垃圾填埋场渗沥水污染则对城市及周边地下水构成了严重的威胁。

美国早在1976年《资源保护和恢复法》中就有垃圾填埋场的建立、管理和关闭条款。

美国环保总局采取的措施是对垃圾采取密封处理。

1988年我国也开始制定垃圾填埋行业规定[1-4]。

目前国外已有研究表明腾发覆盖系统能够有效地控制渗沥水的形成，对干旱和裂缝有较强的抵抗能力，以及相对简单的建设结构、较低的运行费用和方便使用附近地区的各种土壤[5，6]。

徐迪民等[7]在研究垃圾渗沥液的来源、水质特点的基础上，提出了防治结合的垃圾渗沥液处理思路和措施，在调研国内外相关文献的基础上，研究了垃圾填埋场渗沥液回灌的影响因素、理论依据、作用和意义；钱易等[8]、Han等[9]重点开展垃圾填埋场难降解污水处理新技术的研究。

但目前在西藏还未进行这方面的研究。

因此，本研究采用现场试验的方法，开展了西藏蒸散覆盖垃圾填埋场试验，分析了不同植物生长条件下垃圾填埋场覆盖层含水量的变化过程，为计算蒸发、蒸腾量提供基础数据。

1 材料与方法1.1 试验设计试验于2010年3～11月在西藏农牧学院实习农场进行。

试验区控制面积3.0 m×9.0 m，试验小区面积为1.0 m×1.0 m。

蒸散覆盖层土质采用当地的沙壤土、壤土、黏性壤土。

表层0～20 cm为疏松的覆盖层，以利于植物的生长，20～60 cm 覆盖土层进行了分层压实。

覆盖土层以下为垃圾层，垃圾从林芝地区垃圾填埋场中挖取后，按测定容重进行装填。

垃圾层以下布置反滤层。

试验区覆盖层和垃圾层之间设置了9套50 cm×50 cm的渗沥液收集装置，测定透过覆盖土层的渗沥水量，在垃圾层和土壤层不同深度埋设负压计探头，测定水流通量。

降雨量采用自记式雨量筒测定。

试验坑设计为不同的覆盖层结构，覆盖层厚为60 cm，3种土质各20 cm（表1）。

1.2 测定方法试验采用TDR传感器测定土壤含水率（体积含水率，cm3/cm3）和烘干法测量覆盖层土壤含水率（质量含水率，%），为了不影响植物生长，自制小型无损取土器，分别在0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm深度取土。

试验一区在覆盖层和垃圾层的交界面设置了3组渗沥水收集装置，装置做成漏斗状，漏斗控制面积为50 cm×50 cm，表面设置滤网和反滤层，降雨透过覆盖层形成的渗沥水通过反滤层及滤网后进入漏斗，收集并测量渗沥水量。

采用自记式雨量筒测定降雨量，其被放置在试验小区内，据此测定降雨量。

蒸散覆盖层地表布置为水平结构，降雨不产生径流，完全渗入覆盖土壤层。

覆盖层土壤含水率、腾发量、降雨量和水流通量每两日测定一次，渗沥水量和入渗量在降雨发生后及时测定。

2 结果与分析2.1 不同处理不同时间土壤含水率变化图1为各处理7月5日至8月1日的土壤含水率剖面图，此阶段土层经历了降雨入渗、深层渗沥及随后的土层水分消耗的全过程。

纵观4个处理的含水率剖面图，处理1与其他3个处理的差别是明显的，试验1土壤水分的变化主要发生在0～40 cm的土层内，表明来自0～40 cm的土壤水分已基本上可以满足土地蒸发消耗的需要，处理2至处理4显示出土壤水分的消耗发生在整个土层内，这是由于存在植物根系自土层中吸水的缘故。

2.2 不同处理土壤含水率变化由图2可知，植物覆盖层3月13日至4月5日以及10月1日以后，由于降雨较少，植物在3至4月没到旺盛生长期，10月以后植物生活力逐渐减弱，土壤蒸发能力亦较弱，土壤含水量变化较均衡，且含水量较低；4月至9月，由于降雨量较多，土层含水量增多，植物生长旺盛，含水量变化增大；不同植物覆盖层在0～20 cm土层中含水量相差较大，20～40 cm、40～60 cm土层中含水量相差不大，但不同植物覆盖层各土层含水量基本呈现相同的变化趋势。

整个试验期间，相比植物覆盖土层，裸地由于无植物利用水分，含水量消减速度较慢，含水量一直较有植物覆盖的高，但土壤含水量变化趋势与有植物覆盖的土层相同。

2.3 不同处理土壤水库库容变化图3为根据土壤实测含水率变化计算出的土壤可储水量（土壤水库容量）变化过程，土壤水库库容实际达到的可储水量平均为66.5 mm（处理1）、82.6 mm （处理2）、96.3 mm（处理3）、88.4 mm（处理4）。

植物生长将加速覆盖层土壤水分消耗，增加储水能力，在相同的覆盖层土质和厚度情况下，裸地覆盖实际利用土壤水库容量比植物覆盖的小。

夏季，植物生长的处理2覆盖层厚度为40 cm 时的可储水量与裸地覆盖层厚度为60 cm的试验可储水量变化规律基本相同，而进入深秋后，由于前期腾发作用，处理2覆盖层土壤可储水量维持在相对较低的水平。

移栽植物叶面积较大的处理3覆盖层水分在6～9月消耗尤为明显，土壤可储水量一直维持在较高的水平，因而可知，相比增加覆盖层厚度，提高植物腾发能力对于覆盖层水量调节的作用将更为明显。

进入秋季后，植物生活力逐渐减弱，蒸发能力亦同时减弱，4种处理可储水量表现出相同的变化趋势。

降水后，土壤含水率逐渐增加，覆盖层储水能力降低，覆盖层土壤无法滞蓄降水入渗情况下，形成深层渗沥。

总的来说，相比裸地处理，植物生长的处理对调节土壤水库水量的作用更加明显。

3 结论1）根据土壤实测含水率变化计算土壤可储水量（土壤水库库容）变化过程，土壤水库实际达到的可储水量平均为66.5 mm（处理1），88.4 mm（处理4），96.3 mm（处理3）和82.6 mm（处理2）。

2）植物生长将加速覆盖层土壤水分消耗，增加储水能力，相同的覆盖层土质和厚度情况下，裸地覆盖试验实际利用土壤水库容量比植物覆盖的小，植物生长对调节土壤水库的水量作用明显。

3）移栽植物叶面积较大的处理3在6～9月对覆盖层水分的消耗尤为明显，土壤可储水量一直维持在较高的水平。

4）裸地土壤水分的变化主要发生在40 cm以上的土层内，表明来自0～40 cm 的土壤水分已基本上可以满足土地蒸发消耗的需要，其余3种覆盖层土壤水分的消耗发生在整个土层内，这是由于植物根系自土层中吸水的缘故。

参考文献：[1] US EPA. Technical Guidance Document：Final Covers on Hazardous Waste Landfills and Surface Impoundments（Report Number EPA/530-SW-89-047）（R）. Washington DC：Office of Solid Waste and Emergency Response，US EPA，1989.[2] US EPA. Design and Construction of RCRA/CERCLA Final Covers（Report Number EPA/625/4-91/025）（R）. Cincinnati，Ohio：US Environmental Protection Agency，1991.[3] 40CFR257-PART 257，Criteria for classification of solid waste disposal facilities and practices（S）.[4] US EPA. Introduction to Phytoremediation（Report Number EPA/600/R-99/107）（R）. Washington，DC：Office of Research and Development，US EPA，2000.[5] KOERNER R M. Leachate in landfills：the stability issues[J]. Geotextiles and Geomembranes，2000，18（5）：293-309.[6] CHADWICK D G JR，ANKENY M D，GREER L M，et al. Field test of potential RCRA-equivalent covers at the Rocky Mountain Arsenal，Colorado[A]. Proceedings from SWANA’S 4th Annual Landfill Symposium[C]. Silver Spring，MD：Solid Waste Association of North America，1999.[7] 徐迪民，李国建，于晓华，等. 垃圾填埋场渗滤水回灌技术的研究──Ⅰ.垃圾渗滤水填埋场回灌的影响因素[J]. 同济大学学报（自然科学版），1995，23（4）：119-128.[8] 钱易，米祥友.现代废水处理新技术[M]. 北京：中国科学技术出版社，1993.[9] HAN L P，WANG J L，SHI H C，et al. Bioaugmentation：A new strategy for the removal of recalcitrant compounds in wastewater——a case study of quinoline[J]. Journal of Environmental Science，2000，12（1）：22-25.。