定边防洪排涝工程土壤盐渍化环境影响分析及防治
2017-08-01张嫄王岑孙超
张嫄，王岑，孙超
（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安710001）
定边防洪排涝工程土壤盐渍化环境影响分析及防治
张嫄，王岑，孙超
（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安710001）
在干旱地区，蓄水工程的渗透浸没将会引起工程区周边的土壤盐渍化问题。针对定边县城城北防洪排涝工程开展对土壤盐渍化环境影响分析，通过水文地质调查、土壤布点监测、地下水质监测、植被调查等，采用叠图法分析预测工程产生的土壤盐渍化程度、范围，提出工程、生物、物理、农业等措施对土壤盐渍化进行防治措施。
水利工程；土壤盐渍化；环境影响；防治措施
土壤盐渍化是指由于漫灌和有灌无排，导致地下水位上升、土壤底层或地下水的盐分随毛管水上升到地表，水分蒸发后，盐分积累在表层土壤中，当土壤含盐量太高（超过0.3%）时，形成的盐碱灾害。蓄水工程建成运行后，随着蓄水位升高，库周地下水位和土层中的毛细管水也随之升高，导致工程周围浸没、湿陷，易出现沼泽化、盐渍化的现象[1]。也有相关研究指出，土壤与地下水中含有盐分是产生土壤盐渍化的内在因素，而一定的气候、地貌、地下水位、土壤质地以及排灌设施、耕作措施等因素是其形成的外部条件[2]。
1 工程概况
定边县城北防洪排涝工程位于陕西省定边县县城东北方向，工程以城区防洪、排涝为主，蓄滞城区雨洪和再生水，兼顾改善生态环境。工程由排涝渠、城北蓄滞洪区、退水渠三大部分组成。蓄滞洪区由高池、低池组成，总库容1590万m3，平均水深2.87 m，面积6.66 km2。
定边县属于陕北黄土高原北部与毛乌素沙漠南缘的过渡地带，属温带半干旱内陆性气候，根据定边县气象站1980～2009年实测气象资料统计，多年平均气温为8.7℃，多年平均降水量316.9 mm，年蒸发量2490 mm。工程建成后，蓄滞洪区将引起池周地下水位上升，再加上项目区气候、地貌、土壤质地、植被等因素，区内具有产生土壤盐渍化的可能性。本文主要从地下水位、土壤、地下水质、植被等几个方面，分析预测工程土壤盐渍化的变化情况。
2 工程运行期土壤盐渍化环境影响分析
2.1 土壤盐渍化分析
一般来说，地下水的埋藏深度达到一定高度时，土壤内和地下水中的盐分会随着水分的运行，沿毛细管上升至地表，造成地表盐分的积累，这时的地下水埋深可称为土壤盐渍化的临界地下水位深度[3]。地下水位埋深越浅，受到蒸发作用的影响程度越大，地下水沿毛细管的上升动力越大，带到地表的盐分就越多，造成盐渍化的程度越重。
根据地下水现状监测结果，高池及低池南部现状地下水位埋深4 m~8 m，低池中部现状地下水埋深3 m~4 m，低池北部现状地下水位埋深2 m~3 m。经预测，当工程建成蓄水后，蓄水池周边入渗可能引起土壤盐渍化的矿化地下水的深度平均为2 m~3 m。将地下水现状埋深图及预测50年地下水水位升幅图进行叠加，得出在低池北部地区现状地下水位较浅处，可能会产生土壤盐渍化，低池北部可能发生土壤盐渍化的面积约3.1 km2。
2.2 土壤含盐量、类型、孔隙状态等对的土壤盐渍化的影响
2.2.1 土壤含盐量
土中盐分，特别是易溶盐（如氯化钠、芒硝等）的含量及类型对土的物理、水理、力学性质影响较大。地下水位上升或土壤底层或地下水的盐分随毛管水上升到地表，水分蒸发后，使盐分积累在表层土壤中，当土壤含盐量太高（超过0.3%）时，形成盐碱灾害。
为调查评价区土壤盐渍化水平，在评价区进行网格布点，各样点东西相距500 m，南北相距500 m，共设46个采样点。测得结果如图1所示。
调查结果显示，评价区土壤含盐量的范围为0.02%~3.70%，平均值为0.24%，处于轻度盐渍化水平。
为了预测拟建的高低池处的土壤盐渍化水平，在拟建的高、低池处共布设了34个现状监测点位，其中高池12处，低池22处，监测结果显示，拟建高池处土壤含盐量多分布在0.024% ~0.2180%之间，平均含盐量0.05%，拟建低池处土壤含盐量多分布在0.028%~0.2%之间，平均含盐量0.07%，可见拟建城北蓄洪滞区蓄水池的高、低池处的土壤含盐量均较大，土壤平均含盐量低池略大于高池。
图1土壤不同深度含盐量柱状图
2.2.2 土壤类型、土壤质地
工程影响到的土壤类型主要为风沙土，还有少量沼泽土、盐土、草甸土。总体来说，评价区土壤透水性较强，结构较为疏松，保水保肥能力差。
土壤质地不同，则土壤的孔隙状况不同，因而也直接影响着盐分的积累过程。粘质土壤的毛管过于细小，毛管水上升高度受到抑制，所以粘土地下水临界深度较小，土壤比较不易盐化；砂质土的毛管孔隙直径较大，地下水借毛管力上升的速度快，但高度较小，其地下水临界深度略大于或近于粘质土，土壤也比较不易盐化；粉砂土毛管适中，地下水位上升速度快，高度也大，地下水临界深度也大，土壤易产生盐渍化[3]。
2.3 地下水质对土壤盐渍化的影响
地下水质对土壤盐渍化的影响是多方面的，主要包括地下水矿化度等。根据研究，在裸地蒸发条件下，土壤积盐主要发生在地表附近0 cm~20 cm范围内，积盐量随潜水埋深增加而减小，两者基本为指数关系，随潜水矿化度增加而增加，两者基本为线性。当土壤初始含盐量越大，土壤淋洗脱盐深度越小，淋洗后的土壤溶液浓度越大，因而也越易于产生蒸发。
根据对项目区周边地下水环境现状监测，高池处的地下水矿化度为538 mg/L，低池附近为438 mg/L~1267 mg/L，高、低池附近地下水矿化度较高，具备土壤盐渍化的形成条件。
2.4 植被对土壤盐渍化的影响
在盐碱土中生长着一些耐旱、耐盐碱的植物，它们具有抗盐和积盐能力，植株体内积累盐分，当植物死亡后，有机体分解，盐分又回到土壤中，使土壤不断积盐，因此，这些植物对土壤具有一定的积盐作用[4]。
根据现场调查及卫星遥感，工程评价区及其周边地区没有高大山体，海拔高度大致在1300 m~1350 m之间。花麻池和苟池从湖滨到最高处仅有十几米的海拔落差，因此垂直分带并不明显。但是从湖滨到最高处植物的分布表现出一定的规律性。评价区植被分布规律详见图2。
根据植被样方调查，工程区内具有积盐作用的植物主要有冰草、芨芨草、柽柳、盐爪爪、骆驼刺等，这些积盐作物的生长对项目区盐渍化的形成起到了促进作用，也对项目区盐渍化起到了一定的指示作用。
图2评价区植被分布规律示意图
3 土壤盐渍化防治措施
3.1 工程措施
首先对蓄水池围坝迎水面及蓄水池池底采用土工膜防渗措施，减少蓄水池向地下水的渗漏补给量，既可以降低蓄水池周边的地下水位，防止周边水位抬升造成的土壤盐渍化。
3.2 生物措施
根据预测，在工程周边可能发生土壤盐渍化的区域如低池北部（面积约3.1 km2）、退水渠沿线（面积约1.5 km2），种植耐盐性树木及抗盐性较强的牧草。
结合植被保护措施及水土保持方案，种植沙枣、枸杞等乔灌，改善小气候，增加空气湿度，减少地面蒸发，吸收土壤水分，降低地下水位。
种植牧草可以疏松土壤，抑制土壤返盐和中和改碱的作用。在选择作物培植时，需要因地制宜，如在较重的盐碱地上，可选择耐盐碱较强的田菁、紫穗槐等，中度盐碱地可以种植草木犀、紫花苜蓿、黑麦草等，盐碱威胁不大的地则可种植豌豆、蚕豆、紫云英、高粱等耐盐作物。
3.3 物理措施
对运行期蓄水池附近产生的分布相对集中、地面起伏较小的盐碱土地进行平整，促进水分均匀下渗，从而有利于提高降雨淋盐和灌溉洗盐的效果。
3.4 农业措施
（1）蓄水池附近的耕地尽量避免施用氯化氨、碳酸铵，可尽量选用酸性肥料，如硫酸铵和过磷酸钙等。
（2）增加有机肥料的使用，改善土壤团粒结构，改良盐碱土理化性质，增加土壤的通气性、透水性，促进盐分的淋洗，活化土壤中的微量元素及磷素，改善养料的供应状况，分解后产生的有机酸可中和土壤中的碱性。
（3）耕作时深耕深松，改善土壤的物理性质和土壤结构，增强保墒抗旱能力，阻止水盐上升，但深耕应该注意防止将暗碱翻到地表。
4 结语
总体来说，土壤盐渍化问题与工程蓄水后造成的地下水位上升有主要关系，除此以外，也与工程周边的土壤、地下水质、气候、地貌、植被等关系密切。在进行水利工程尤其是干旱地区的蓄水工程土壤盐渍化环境影响分析及预测时，应注意：
（1）详细调查项目区地下水位埋深，预测其地下水位上升幅度，确定土壤盐渍化的临界地下水位深度；
（2）可采用布设采样点、监测点等方法对项目区土壤盐渍化水平详细调查，尤其是对拟建的工程区土壤含盐量应该调查清楚；
（3）确定工程周边土壤类型、土壤质地，并根据地下水监测资料，分析工程周边地下水的矿化度；
（4）调查工程周边的植被、地貌、土壤蒸发量等因素，最终结合以上多种因素，对工程建成后周边的土壤盐渍化进行预测。
在进行土壤盐渍化防治时，可采取防渗、地面平整等措施，并适当结合水土保持措施种植耐盐性树木、灌木及抗盐性较强的牧草，改善小气候，增加空气湿度，减少地面蒸发，吸收浅层土壤水分，也可结合农业措施，深耕深松，合理施肥，多采用酸性肥料，并增加有机肥料的使用。
[1]张泽平，刘猛，马钊.浅谈平原水库的渗漏危害及勘察[J].山东水利，2010年9月.
[2]刘庆生，刘高焕，赵军.土壤类型、质地和土地类型对土壤盐渍化水平的指示[J].中国农学通报，2008年1月，第24卷第1期.
[3]鲁春霞，于云江，关有志.甘肃省土壤盐渍化及其对生态环境的损害评估[J].自然灾害学报，2001年2月，10卷1期.
[4]李凯.北水南调工程队区域土壤盐渍化形成的影响[J].东北水利水电，2009年第10期.
S156.4
B
1673-9000（2017）03-0038-03
2017-02-07
张嫄(1984-)，女，陕西宝鸡人，工程师，主要从事环境影响评价、水土保持工作。
