固体垃圾废弃物填埋场课程设计Word格式.docx
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内荆河（四湖）最高水位26.51m（1998年8月31日），最低水位枯（1998年2月11日），危险水位24.36m，设防水位23.96m，警戒水位24.16m，长江水位，最高水位34.33m（1998年8月20日），最低水位17.27m（1996年2月29日）。
地下水
境内诸水汇集，地下水与江河水质贯通互补，各含水层均能找到可资利用的地下水，特别是以松散岩类孔隙水，碎屑岩裂隙承压水，碳酸盐岩溶水为主要类型。
2.城区垃圾处理现状
2.1城区环卫管理体制
洪湖市环境卫生管理局是洪湖市区的环境卫生工作的专业单位，归属于市城乡建设委员会是市政府下属的事业单位，负责对全市环境卫生工作进行统筹规划与管理，洪湖市区道路清扫、公厕建设与管理以及垃圾清运，与处理等工作。
洪湖市市容环境卫生管理局现有职工378人，局机关下设城区清扫所、城区清运所，在行政业务上隶属于市容环卫局。
2.2垃圾的产生、清运及处理现状
目前，市区年产生活垃圾约8.03万吨，日产垃圾220吨，垃圾清运率为70%，均采用人工加华川农用运输车和多功能垃圾运输车清运方式。
其它市政府，市建委，市容环卫局，城区清扫所，城区清运所垃圾均由单位、个体自运或堆放在低洼地、城乡交界处。
影响城市生活垃圾组成和特征的变化因素很多，例如人口结构、人民生活水平、居民生活习惯、燃料结构、气候条件、地理环境等等。
根据《城市生活垃圾采样和物理分析方法》（CJ/T3039-95）标准对该镇垃圾进行采样和分析知：
洪湖城区生活垃圾物理成分表2-1
类别
成分含量/%
有机物
动物
11.40
植物
8.95
无机物
灰土
40.10
砖瓦，橡胶
10.24
可回收物
纸类
2.10
塑料，橡胶
20.28
纺织物
0.75
玻璃
4.55
金属
0.10
木竹
1.37
其他
0.31
混合
0.21
合计
100
洪湖市城区垃圾物理性质表2-2
含水率
灰分
挥发分
容重（t/m³
）
发热量（KJ/kg）
数值
20-40%
4-50%
10-15%
0.5-0.6
小于3500
洪湖市城区生活垃圾组成有如下特点：
.无机成分含量高，占50.34%，有机成分低，仅占19.99%，可生化降解，堆肥成份少；
2.可燃成分低，垃圾热值较低，小于3500KJ/Kg；
3.可回收利用成分较高占29.15%；
4.垃圾中塑料、橡胶的含量达20.28%。
洪湖市燃料结构现状以燃煤、燃气为主，垃圾中灰土含量很大，随着城镇化水平和居民生活水平的提高，燃料结构会逐渐发生变化，垃圾的组分也将发生变化，预测2023年垃圾中灰份的含量将降为30%左右，厨余的含量将增加至25-30%，纸和金属的含量将会达到5%，塑料和玻璃的含量不会有太大的变化。
目前洪湖市生活垃圾的收集、运输和处理由市环境卫生管理处进行统一负责。
生活垃圾收集采用垃圾站（点）为主要收集方式，企事业等单位垃圾自行运至垃圾填埋场，见图2-1。
城区共有垃圾收集站40处，其中集装箱式垃圾收集站13处，垃圾池27处，垃圾收集点100个，均为垃圾箱长3.2m，宽1.8m，高1.2m，单个垃圾箱容积为6.912m³
。
洪湖市城区现有垃圾填埋场一座，距离中心城区7.5公里，位于城区排水河西岸螺山镇新联村熊家窑，占地面积65亩，垃圾到填埋场后只进行简单的填埋，垃圾渗滤液没有进行收集处理，直接渗入地下水和周边渔塘造成周边渔塘翻塘，污染了垃圾场周边的土壤和地下水体，破坏了周边的生态环境，进而威胁到洪湖的生态环境。
3.工程建设规模
根据中国环境科学研究院对我国五百多个城市生活垃圾产量的统计分析我国中小城市人均垃圾产量一般在1.0-1.2kg/人·
d左右，垃圾密度一般为0.4-0.6t/m3。
洪湖市环卫管理局统计数据表明，洪湖市城区2013年日产垃圾量共276吨，假设垃圾清运率为100%。
人均垃圾产率约为1.2kg/cap·
d。
城市生活垃圾产量主要与城市性质、城市居民生活水平、消费习惯、城市气候特征、城市燃煤和燃气使用率等因素密切相关。
参照国外城市垃圾产率的变化规律，考虑到垃圾分类收集和回收利用的逐步实施，我国的城市垃圾产率将随着人民生活水平的提高，在一定范围内呈缓慢下降的趋势。
目前总人口数23万人（包括移动人口数），预计未来的年人口增长率5%左右。
3.1未来的人口预测
未来的人口预测采用下公式：
式中
：
第n年的服务人口数，人；
初始服务人口数，人，本次设计中据永福镇当地的资料取23万人；
P：
人口自然增长率，p＝0.05;
n：
第n年。
3.2垃圾产率
根据当地的调查资料显示，该镇现在的人均垃圾产生率为1.2kg/（d·
p），结合该城市以生产农产品为主的特点，采用下公式预测该镇垃圾产生量在未来的变化趋势。
式中a：
初始垃圾人均日产生率，kg/（d·
p）
第n年的垃圾人均日产率，kg/（d·
p）；
每年垃圾增长系数，kg/（d·
p）。
由于设计该城市的生活垃圾将在未来的几年呈缓慢递减的趋势，其增长系数过小，可以忽略，即保持每年垃圾人均产量不变，1.2kg/（d·
3.3垃圾产生量预测
垃圾产量预测公式：
第n年的日产垃圾量，t/d；
由以上三式得年的服务人口及垃圾产生量如表5-1所示：
洪湖市城区逐年生活垃圾产量预测表表3-1年份
服务年限
年份
环卫服务人口数（万人）
人均日产量（kg/d·
cap）
日产量（吨/日）
年产量（万吨/年）
清运率（%）
年清运量（万吨/年）
累计产量（万吨）
1
2013
23.00
1.2
276.00
10.07
100%
2
2014
24.15
289.80
10.58
20.65
3
2015
25.36
304.29
11.11
32.31
4
2016
26.63
319.50
11.66
43.98
5
2017
27.96
335.48
12.25
56.22
6
2018
29.35
352.25
12.86
69.08
7
2019
30.82
369.87
13.50
82.58
8
2020
32.36
388.36
14.18
96.75
9
2021
33.98
407.78
14.88
111.64
10
2022
35.68
428.17
15.63
127.27
11
2023
37.46
449.57
16.41
143.67
考虑到洪湖市城区规划期内垃圾量的增长情况和垃圾处理场的使用年限，以人均垃圾日产率为依据推算的垃圾量逐年预测值合计的平均值356.5t/d作为本工程的设计规模。
规划年限2013-2023年内垃圾总量为143.67万吨。
4.填埋场的选址
4.1填埋场场址选择原则
填埋场场址选择应遵循以下原则：
1符合城市总体规划
2少拆迁、少占良田
3有足够的库容以确保垃圾填埋所需要的使用年限
4运距合理有方便的交通和供水、供电条件
5填埋库区与人畜居栖点的距离不小于500m
6有良好的工程地质条件尽可能减少填埋库区工程投资和垃圾处理成本。
填埋场不宜设在下列地区：
1地下水集中供水水源的补给区
2洪泛区
3淤泥区
4填埋区距居民居住区和人畜供水点500m以内的地区
5填埋区直接与河流和湖泊相距50m以内的地区
6活动的坍塌地带、地下蕴矿区、灰岩坑及溶岩洞区
7珍贵动物保护区和国家自然保护区
8公园、风景、游览区、文物古迹区、考古学、历史学、生物学研究考察区9军事要地、基地、军工基地和国家保密地区。
4.2场址选择
填埋场选址总原则是以合理的技术、经济方案，尽量少的投资，达到最理想的经济效益，实现保护环境的目的。
在评价一个用于长期处置固体废物的填埋场场址的适宜性时，除要有足够大的填埋容积外，还必须考虑运输距离、场址限制条件、可用土地面积、出入场地道路、地形、地貌、土壤条件、气候条件、地表水水文、工程地质和水文地质条件、当地环境条件以及填埋场封场后场地是否可被利用等诸多因素。
根据《洪湖市城市总体规划》修编，洪湖市为平原湖区，地形平坦，一般海拔在22-28.5m之间，平均坡度约为1‰。
按垃圾填埋场选址技术规范，选择适合的垃圾填埋场场址有一定难度。
通过在城区1：
10000地形图上查找到了大兴、洪林、新联、河岭等场址，通过逐个现场踏勘和对有关资料进行分析后，确定新联村熊家窑为最佳选址。
新联熊家窑场址位于洪湖市城区东南方向的螺山镇新联村，洪沙公路北侧，距市中心约7.5公里，距洪沙公路2公里，距离城市边缘1.5公里，道路基础良好，电力条件充足，水源丰沛，北边150m左右为原有垃圾堆放场，场址周围500米范围内居民户仅1户，移民搬迁任务小，而且该场址，处于洪湖市主导风向的侧向，符合洪湖市城市总体规划要求。
该场与洪湖市旧的垃圾填埋场相邻，征地总面积占332亩，其中填埋区占地约300亩，20万m2场地为南北走向该区域土壤为黄色粉质粘土。
初步估算填埋场库容为150万m3，考虑到垃圾坝及覆盖土约占10-15%库容，本工程按10%考虑在整个服务年限内11年垃圾填埋和覆土实际需要总库容为316.076万m3。
4.3所选场址区基本条件
）自然地形、地貌概况
拟建场区原为农田，勘探施工时地面高程19.80-20.98m，地势平坦、开阔。
场区位于长江以北，排水闸河以西，属古云梦泽东部的长江泛滥平原，地处长江一级阶地之上。
）地质概况
填埋场地地质条件较差岩性变化较大但不存在古河道、沟浜、募穴等不良地质现象。
场区地层为第四纪全新世沉积的粘性土和砂类土及粉质粘土、粉土、粉砂互层组成地表为耕植土，其下为湖相淤积和长江冲积交互沉积形成的粘性土、粉砂及粉质粘土、粉土、粉砂互层。
根据野外岩性记录，室内土工试验报告及Ps曲线线型特征，将勘探深度内的地层共分为7层，自上而下为：
A．粉质粘土粉土粉砂互层：
厚1.4-2.5m，平均厚1.92m，黄褐色，饱和粉质粘土呈软，可塑状态，含少量腐植物、螺壳碎屑，切面稍有光滑。
粉土呈松散状态，摇振反应中等，干强度低，韧性低，粉砂呈松散状态。
B．粉质粘土：
厚2.3-5.2m，平均厚3.36，顶板埋置深度1.4-2.5m。
灰色，饱和，可硬塑，含少量螺壳碎屑，切面稍有光滑，干强度中等，韧性中等。
C.粘土：
厚1.2-6.0m，平均厚3.25m，顶板埋置深度4.5-5.3m。
灰色，饱和，可硬塑，含少量螺壳碎屑、少量腐植物，韧性高，干强度高。
D.粉质粘土粉土粉砂互层：
厚2.0-6.2m，平均厚4.94m，顶板埋置深度6.0-10.5m。
灰色，饱和，粉质粘土呈软可塑状态，含少量腐植物。
粉土呈松散状态，摇振反应中等，粉砂，灰色，松散。
E.粘土：
厚6.0-7.2m，平均厚6.33m，顶板埋置深度12.4-13.7m。
灰色，饱和，可塑，含少量腐植物，切面稍有光滑，干强度高，韧性高。
F.粉砂：
厚7.95-11.5m，平均厚9.72m，顶板埋置深度12.5-13.0m。
灰色，饱和，松散，砂类主要成分为石英、云母、长石，分选性差。
G.粉质粘土粉土粉砂互层：
钻孔揭露深度大于5.38m，顶板埋置深度18.5-24.0m。
粉质粘土灰色，饱和，软，硬塑状态，韧性中等，干强度中等。
粉土，灰色，饱和，松散，摇振反应中等，粉砂，灰色，饱和，松散，稍密，砂类主要成分为石英、云母、长石分选性差。
3）水文地质条件
地下水类型、含水层及隔水层
场区地下水类型为孔隙潜水，依据含水介质的含水，透水性可划分为：
相对含水层和隔水层两大类。
共分两个含水层组：
a层属孔隙潜水含水层组，b、c、e层属相对隔水层组，d、f、g层属孔隙承压水含水层组，地下水含水量较丰富，略具承压性。
地下水补、迳、排条件
上部孔隙潜水主要接受大气降水和地表水补给，以蒸发为主要排泄方式，深部孔隙承压水，除垂直渗入补给外，还接受侧向补给，其补给、排泄与长江、排水闸河的水位涨落有一定影响。
地下水动态
场区孔隙水动态变化受大气降水量影响明显，枯水期水位埋深为1.1-1.6m，丰水期水位埋置深度0.7-0.85m。
根据长期监测资料，全年中一、二、三、十一和十二月为地下水枯水期，其余月份为洪水期，全年水位埋深变化为0.4-0.65m。
勘察期间测得地下水稳定水位埋置深度为0.7-0.85m。
1）场地土类型及场地类别
根据《建筑抗震设防分类标准》（GB50223），拟建物抗震设防类别为丙类建筑。
根据湖北省《建筑地基基础技术规范》（DB42/242-2003），由岩土层标准贯入和静力触探平均值经查表计算得土层剪切波速Vs=159.5m/s，结合场区岩土名称和性状，按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），场地土类别为中软土。
根据区域地质资料场地土覆盖层厚度小于50m，上部20m覆盖层等效剪切波速Vse=163.5m/s，按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）拟建场地类别为Ⅱ类。
2）抗震地段
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）本地区设计基本地震加速度值为0.05g，抗震设防烈度为6度，设计地震分组分第一组，属可进行建设的一般场地。
1）场地稳定性与适宜性评价
场区地势平坦，开阔，周边不存在边坡或陡坎等影响工程稳定的不良因素，场地稳定性良好，适宜本项工程建设。
2）环境适宜性评价
本地区四季风向以东北风和东南风偏多，场区地面开阔，离居民区较远，垃圾形成的空气污染不会对居民生活产生过大影响。
拟建区东面虽然有鱼池及排水闸河水系，但排水闸河距场区有左右的距离，满足填埋场场址选择原则规定的填埋区直接与河流和湖泊相距大于的要求。
3）地下水评价
填埋场地环境类别属Ⅱ类，根据本工程特点，地下水腐蚀性评价应包括地下水对混凝土结构和地下水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀两部分。
依据地下水分析成果报告，场区地下水为重碳酸型水，属中性水，pH=7.2-7.3，侵蚀性CO2含量为0mg/L，地下水对砼结构无腐蚀性。
Cl-含量为25.3-17.1mg/L小于5000mg/L，地下水对砼结构中的钢筋无腐蚀性。
4）地震效应作用
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），场区抗震设防烈度为6度。
设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.05g，场地土类型为中软土，场地类别为Ⅱ类。
5）场区工程地质评价
场区大部分土层均属软弱土层，承载力低，压缩性高，地基均匀性差，且岩性变化较大。
对于荷载较大的建筑物不宜按天然浅基础设计。
即使地基强度能够满足上部荷载，但应以变形控制设计为主。
综上所述，本拟建场地在综合地质条件方面能满足建设城市生活垃圾卫生填埋的要求。
5.填埋区排水导排系统
5.1填埋区地下水导排系统
填埋场区的地下水水位埋深0.7-1.6米，地下水与地表水相互沟通互相补给。
场内各土层的渗透性测试指标均小于1×
10-4m/s，属弱透水层。
地下水与地面水排泄方向为由东北排向南西。
填埋场区需设置地下水导排系统，将地下水及已透过表面覆盖的地面径流导排至场区下游，最后进入排水河。
由于地下水位较浅，受排水河水位的影响较大，应在场区外设置地下水位调节井，多余的地下水排入附近的截洪沟。
5.2填埋场防洪系统
为了确保填埋场防洪安全，减少进入垃圾填埋库区内的水量和垃圾渗滤液的产量在工程措施上采取设置环库截洪沟和垃圾封场后设置表面排水沟的方式以组成库区防洪系统。
5.2.1永久截洪沟
沿填埋库区周边设置永久截洪沟，承担的库外总汇水面积约为0.24km2，此外填埋库区封场后库内雨水也由表面排水沟汇集后接入永久截洪沟内。
库区内封场后的汇水面积为0.24km2。
因此截洪沟承担的总汇水面积为0.48km2，根据《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》及本工程填埋场的规模，本工程为四类工程建设标准，永久截洪沟的设计流量按20年一遇洪水进行计算，按50年一遇洪水进行校核。
为了确保垃圾填埋场的防洪安全，必须截取填埋库区四周山坡的地表径流，尤其是降雨时期产生的地表径流，减少进入填埋库区的水量和垃圾渗滤液的处理负荷，在工程措施上便采取设置截洪沟来进行防洪。
1.洪峰流量的计算
理论计算公式：
（1）
（2）
（3）
式中：
q——暴雨强度，mm/h；
——暴雨径流系数，本设计取0.9；
——降雨历时，即汇水时间，本设计取10min，即0.167小时；
F——汇水面积km2；
取0.120km2
n——暴雨衰减指数，本设计取0.60；
——多年平均最大24小时雨量（mm），本设计取247.2mm；
——设计频率p最大24小时雨量（mm）；
——最大24小时雨量的变差系数，查《给水排水设计手册（第7册）城市防洪》“全国分区
值”得，附表15，本设计的
=0.41，查附表16知Cs/Cv=2.5。
则Cs为1.0；
——皮尔逊Ⅲ型曲线的离均系数；
查《给水排水设计手册（第7册）城市防洪》得，当设计频率p=2%时，
=2.94；
当p=5%时，
=2.00。
由于本填埋场汇水面积小，汇流时间短，属全面汇流，为了简化计算，上式计算中，汇流时间（τ）取10分钟，即0.167小时，汇水面积根据1：
500地形图以及《工程地质勘察报告》计算，填埋场汇水面积为0.120km2，经计算：
当p=5%，即重现期为20年时，
=2.00，则：
；
暴雨强度q为：
洪峰流量为：
2.暴雨强度公式计算
由荆州市地区城市规划勘测设计院及同济学院采用解析法编制的荆州地区暴雨强度公式为：
其中：
q——暴雨强度，（升/
）；
P——重现期（年）；
——降雨历时，本次设计取10min，即0.167h。
当p=5%，即重现期为20年时，暴雨强度为：
汇水量公式：
F——汇水面积km2，
——径流系数，此处取0.294
填埋区：
可知：
暴雨强度公式推导所得重现期为20年的洪峰流量值大于推理公式计算推导所得流量值值。
故洪水总量以及管渠计算都按暴雨强度公式计算结果来求。
3.截洪沟设计计算:
截洪沟沟底宽度应满足施工要求,因此沟底宽度要不小于0.4m,其过水断面为梯形。
截洪沟的断面面积为：
式中:
b——截洪沟沟底宽度，m；
h——截洪沟内水深，m；
m——边坡系数，可通过查表得出，本设计取1.0。
由于山地的土质一般为粘土或非粘土的土壤，查《给水排水设计手册（第7册）城市防洪》得，其容许的不冲刷流速都很小，大部分都小于1m/s，抗冲刷能力很差，所以必须进行防护处理。
本设计采用的是混凝土护面进行防护，其抗冲刷能力很强。
查《给水排水设计手册（第7册）城市防洪》得，混凝土护面的边坡系数为
，混凝土护面（无抹灰的混凝土）的糙率为n=0.013。
流速计算公式为：
R——水力半径，m；
i——沟底纵坡，其值不小于0.2%，本次设计可取2%；
C——流速系数，其值与水力半径R和护面的糙率n有关，
假定设计水深为h=1.5m,取b=1.0m。
断面面积：
湿周：
水力半径：
由R和n值得流速系数C=69.458;
则沟内流速为：
所以流量Q为：
由经验公式推导所得设计流量
校核流量：
由5%为设计允许最大误差，所以假定的h值符合要求。
即截洪沟的设
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