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由于历史的原因,我国众多的工矿企业仅有少数位于城镇周边,更多的是分布在郊区田野,各自的生产原料和废弃物堆放基本是任性随意,这些长期堆存、没有任何污染防控措施的工业废弃物,已对周围的水土环境造成了严重的破坏,成为主要环境污染源。昂贵的异地搬迁及标准化填埋处置工作对于成点状分散分布的情况而言显得乏力,而利用天然粘性土防污性能的优势尽可能实现原位处置方案是一种较为经济、有效的选择。然而,在固体废弃物原位处置问题中如何有效地下水污染控制,包括:（1）污染场地下伏非均质粘性土层是否可以有效阻止污染物进入地下水中的可行性研究、（2）如何标准化构建地下水污染防控系统两个科学及工程技术问题,则需要开展深层次的理论机制研究和系统性的实际应用研究。云南省会泽县者海镇是我国重要的铅锌矿聚集地,也是我国冶炼金属冶炼民窑的集中区,而者海镇历史遗留堆存的大量冶炼废渣（以下简称大渣堆）是者海盆地最大的污染隐患之一。本文通过引入易污度和防污因子两个指标,利用数值模拟方法量化了粘性土防污性能的评价,对拥有相对高渗层的层状非均质粘性土开展了防污性能机制研究和主要影响因素的分析、讨论;同时,通过开展云南者海大渣堆污染场地的地质、水文地质调查,以及大渣堆污染场地开展水土污染现状调查,对污染场地地质、水文地质条件取得了一定认识;进而通过系列室内和野外实验获取层状非均质粘性土防污性能评价所需参数,输入防污性能模拟数值模型,定量计算了者海大渣堆下伏非均质粘性土防污性能,分析、判断大渣堆地下水污染原位处置工作进行可行性。结果显示:（1）由于沉积作用使得层状非均质粘性土层中有相对高渗层存在,可以将层状非均质粘性土层概化为B+A+C型结构,其中A、B、C分别代表三种渗透性能的粘性土,且KA>KB>KC。（2）拥有相对高渗层的层状非均质粘性土的防污性能机制总结为:下渗（穿透）→导流（稀释）→下渗（穿透）→受阻→再导流（稀释）的机制,相对仅有下渗（穿透）机制的渗透性能和吸附性能相同的均质粘性土而言,层状非均质粘性土的防污性能更强。（3）导渗层A的渗透系数的增大对拥有相对高渗层的层状非均质粘性土的防污性能增强影响较大,而导渗层A的厚度增加对防污性能的增强影响有限。（4）大渣堆场地下部的地层可划分为两个低渗透层和两个相对隔水层:上部低渗透层主要是洪坡积成因的堆积物构成,其之下的湖积淤泥质粘土或中更新统坡残积物(Q2dl+el)的褐红色粘土构成第一个隔水层;下部的低渗透层为二叠系玄武岩（P2β）的风化层,而其之下的全风化和强风化层构成第二个相对隔水层。大渣堆下部存在两层稳定连续的隔水层,形成了不同埋深的孔隙水位,即不同渗透性能的相对高渗层,具有层状非均质结构的:下渗（穿透）→导流（稀释）→下渗（穿透）→受阻→再导流（稀释）防污机制,可以对深部地下水起到良好的保护作用。（5）土壤剖面的污染特征:大渣堆主要的特征污染物是Zn、Cd,几种特征污染元素进入渣堆土壤的量有限,污染物主要集中在上部的含砂砾石较多的洪坡积层粘性土中,而下部含砂砾石较少的洪坡积层的粘性土和坡残积成因的粘性土则很好地阻滞了污染物的垂向运移,调查显示大渣堆对下部土壤的影响范围在20m以内。（6）地下水污染特征:垂向上,特征污染物Zn、Cd主要集中在浅层孔隙地下水中,深层孔隙裂隙地下水基本未受影响;水平方向上,大渣堆对浅层地下水的影响范围主要集中在渣堆下游东、西两冲沟之间,南部影响边界距离渣堆约1km。（7）者海大渣堆下伏的层状非均质粘性土结构具有接近、甚至超出10m压实粘土(K=1×10-7cm/s)的防污性能,可以作为阻止渣堆产生的重金属渗滤液污染物进入深层地下水的天然防渗结构。在大渣堆层状非均质粘性土防污性能分析基础上,依据地质、水文地质调查和水土污染调查认识,建立了研究区双层含水层的概念模型。然后,利用大气降雨、地下水水位、地下水水质的监测数据,以及渗透系数、吸附性能参数等水流模型和溶质迁移模型的输入参数,建立了研究区的地下水污染迁移数值模型,并设计了以“控源、断径、截流”（CSBPIF）为核心理念的大渣堆原位处置的地下水污染综合防控系统,包括:一是采用渣堆顶部采取生态工程覆盖措施来减少大气降水渗入渣堆的水量,从而减少渗滤液的产生量的控源工程;二是在渣堆地下水侧向径流地带采用物理措施进行垂直隔断,切断污染物随地下水径流扩散的通道的断径措施;三是在渣堆的南端采用物理措施进行垂向隔断,截断地下水径流、防止污染物向下游扩散,并在垂向隔断措施内布置水力截获工程,抽取、截获被污染的地下水,防止污染扩散的截流措施。最后,通过开展大渣堆周边的地下水环境监测工作,对比分析地下水污染防控系统实施前后渣堆周边地下水水位、水质和水量变化情况,分析、评价了该系统的污染防控效果,结果显示:（1）渣堆顶部的生态修复工程效果:根据监测数据计算评估,整个顶部生态覆盖工程的“控源”效果可以达到80%左右甚至更高。（2）渣堆南部水力截获与垂向阻隔工程效果:大渣堆南部的水力截获与垂向阻隔工程已经成功阻隔了淋滤液或被污染地下水向南侧迁移的通道。（3）渣堆东侧的垂向阻隔工程效果:渣堆东侧垂向阻隔工程改变了东侧浅层地下水的径流方向,减少了东侧地下水进入渣堆下部,同时也阻隔了部分来自渣堆的渗滤液侧向泄漏。本文在云南者海典型案例场地,建立了针对有色金属冶炼废渣的固废原位处置的地下水污染防控系统,形成了集成以层状非均质粘性土防污性能研究为基础的固废原位处置可行性研究判别技术,和以地质、水文地质调查和水土污染调查等综合调查为手段,辅助数值模拟方法的地下水污染防控系统构建技术的“控源-截流-断径”地下水污染动力截获与径流阻断技术体系,对地下水污染源负荷削减可达80%左右,并有效控制地下水污染物迁移扩散。该成果对我国正在开展的“场地土壤污染成因与治理技术”重大专项研究具有重要的理论价值和现实意义。