一种污染场地内包含有降解层的竖向隔离屏障设计方法

技术领域

本发明属于环境岩土技术领域，具体涉及一种污染场地内包含有降解层的竖向隔离屏障设计方法。

背景技术

污染隔离技术，是指通过铺设阻隔层阻断土壤介质中污染物迁移扩散的途径，使污染介质与周围环境隔离，避免污染物与人体接触和随降水或地下水迁移进而对人体和周围环境造成危害的技术。上世纪90年代年开始，垂直隔离法在国内外获得了较高的关注，但污染场地垂直阻隔技术在国内的应用还属于起步阶段，相关工程实例仍然较少。

经过多年的实践和探索，土-膨润土防渗墙、塑性混凝土防渗墙、水泥-膨润土防渗墙（自凝灰浆）、土工膜-膨润土泥浆复合防渗墙、普通混凝土防渗墙、水泥土搅拌桩墙、灌浆帷幕、钢板桩防渗墙等隔离形式逐渐应用在垃圾填埋场及污染场地的风险阻隔当中。不同形式的隔离屏障在经济性、可施工性、长期服役性能等方面各自发挥着优势。

在设计方法方面，虽然隔离屏障越来越多地应用于污染治理和防治工程中，但是其设计理念却一直未能达成统一，国内外学者针对垂直隔离屏障开展了深入和广泛的研究，获得了较多的成果，但也暴露出了一定的问题。一方面，目前的研究更多的是针对垂直屏障的隔离材料、设计方法、施工工艺、修复应急措施等方面，对隔离屏障的设计及施工形式的研究相对不足。另一方面，隔离屏障短期效果与长期服役性能的矛盾难以协调，过于理想化的设计忽略了降雨、蒸发等引起的水力边界条件改变

本发明基于污染物的迁移机理，引入新型降解型材料，具备降解+阻隔功能的垂直隔离屏障设计方法，使得污染物在被隔离墙阻隔的同时，产生降解作用，提高隔离屏障的服役年限。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种污染场地内包含有降解层的竖向隔离屏障设计方法，该设计方法基于土壤中污染物迁移机理，引入新型降解型材料，具备降解+阻隔功能的垂直隔离屏障设计方法，使得污染物在被隔离墙阻隔的同时，产生降解作用，提高隔离屏障的服役年限。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种污染场地内包含有降解层的竖向隔离屏障设计方法，其特征在于所述设计方法包括以下步骤：

S1：划定污染场地的边界，对所述污染场地进行检测以获取污染参数，所述污染参数包括污染深度和污染类型；

S2：根据所述污染参数和一维对流弥散模型进行简化计算，以获取所述污染场地边界所设置的竖向隔离屏障的总厚度x；

S3：对经计算获得的所述竖向隔离屏障的总厚度x进行判断是否需要采用多功能阻隔墙体的设计，判断方法为：

若所述竖向隔离屏障的总厚度大于D

若所述竖向隔离屏障的总厚度小于或等于D

其中，D

S4：将所述竖向隔离屏障采用多功能阻隔墙体的设计是指将所述常规竖向隔离屏障中的所述中层阻隔材料隔离屏障替换为中层降解材料隔离屏障，将所述中层阻隔材料隔离屏障的厚度D

所述竖向隔离屏障的布置深度不小于所述污染深度。

所述污染类型分为挥发性污染和非挥发性污染，对所述污染类型为挥发性污染的所述污染场地上还布置有水平隔离屏障。

所述污染参数还包括所述污染场地内污染物的有效扩散系数D

步骤S2中所述竖向隔离屏障的总厚度x的计算公式为：

式中：

x为所述竖向隔离屏障的总厚度，单位为m；

t为所述竖向隔离屏障采用阻隔材料时的服役年限，单位为year；

D

R

C

v为地下水流速，单位为m/s；

C为所述污染场地中污染物的实时浓度，单位为mg/L；

步骤2中根据隔离需求设定服役年限t并设定C/C

步骤S3中，黏性土地区采用双轴搅拌桩时，D

步骤S4中所述中层降解材料隔离屏障的厚度D

S4.1：计算所述污染场地内的污染物经所述内层阻隔材料隔离屏障后的相对浓度C

式中：

D

R

D

v为地下水流速，单位为m/s；

t为污染物在所述内层阻隔材料隔离屏障内的停留时间；

S4.2：利用计算公式C

S4.3：利用C

S4.4：计算所述中层降解材料隔离屏障的厚度D

本发明的优点是：基于土壤中污染物迁移机理采用阻隔+降解机理进行设计，提高隔离屏障的服役年限，同时可减少隔离屏障厚度，降低工程造价。

附图说明

图1为本发明中竖向隔离屏障总厚度的示意图；

图2为常规竖向隔离屏障结构示意图；

图3为本发明中采用多功能阻隔墙体的竖向隔离屏障结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-3，图中各标记分别为：竖向隔离屏障1、内层阻隔材料隔离屏障2、中层阻隔材料隔离屏障3、外层阻隔材料隔离屏障4、中层降解材料隔离屏障5、常规竖向隔离屏障6。

实施例：如图1、2、3所示，本实施例具体涉及一种污染场地内包含有降解层的竖向隔离屏障设计方法，该竖向隔离屏障设计方法包括以下步骤：

（S1）划定污染场地的边界，对污染场地进行检测以获取污染参数，污染参数包括污染深度和污染类型；通过检测污染深度以确定竖向隔离屏障的设置深度，即需要将竖向隔离屏障的设置深度深于污染深度；污染类型分为挥发性污染和非挥发性污染，对属于挥发性污染的污染场地上还布置有水平隔离屏障。

此外，污染参数还包括污染场地内污染物的有效扩散系数D

（S2）根据上述的污染参数和一维对流弥散模型进行简化计算，以获取污染场地边界所设置的竖向隔离屏障1的总厚度x，此处的竖向隔离屏障1仅计算其假设在采用阻隔材料时所需的厚度；具体计算公式如下：

式中：

x为竖向隔离屏障1的总厚度，单位为m；

t为竖向隔离屏障1全部采用阻隔材料时的服役年限，单位为year，其中，服役年限的设定根据隔离需求设定；

D

R

C

v为地下水流速，单位为m/s；

C为污染场地中污染物的实时浓度，单位为mg/L；

根据隔离需求设定C/C

（S3）对经计算获得的假设采用全部阻隔材料时的竖向隔离屏障1的总厚度x进行判断是否需要采用多功能阻隔墙体的设计，判断方法为：

若竖向隔离屏障1的总厚度x大于D

若竖向隔离屏障1的总厚度x小于或等于D

其中，D

（S4）将竖向隔离屏障采用多功能阻隔墙体的设计是指将常规竖向隔离屏障6中的中层阻隔材料隔离屏障3替换为中层降解材料隔离屏障5，此处的降解材料可采用氧化材料、微生物材料、还原材料等等，一般高链或者具有苯环的污染物优先采用微生物和还原类型材料，其他低链有机污染物可以采用氧化类型材料，将中层阻隔材料隔离屏障3的厚度D

（S4.1）计算污染场地内的污染物经内层阻隔材料隔离屏障2后的相对浓度C

式中：

D

R

D

v为地下水流速，单位为m/s；

t为污染物在内层阻隔材料隔离屏障2内的停留时间；

（S4.2）利用计算公式C

S4.3：利用C

S4.4：计算中层降解材料隔离屏障5的厚度D

式中：

t

v为地下水流速，单位为m/s。

本实施例的有益效果在于：基于土壤中污染物迁移机理，引入新型降解型材料，具备降解+阻隔功能的垂直隔离屏障设计方法，使得污染物在被隔离墙阻隔的同时，产生降解作用，提高隔离屏障的服役年限。