沧州沿海地区土壤盐渍化分布及工程地质特征研究

丁玉蓉，刘有才 (河北省水文工程地质勘查院，河北石家庄 050021)

盐渍化是指在海潮的浸渍或含盐地下水的影响下，土壤含盐量增加(超过0.3%)的过程；一般用100 g土中所含可溶性盐类的总量(或称全盐量)来衡量土壤的盐碱化程度。由于盐渍土特殊的物化性质及工程地质特征，对植物生长及工程建设带来巨大的危害。研究沿海地区土壤盐分的时空分布规律及变异特征，对于查明盐渍化成因、土体质量改良及盐渍土区工程施工具有重要意义。

目前国内外研究资料显示，关于土体盐渍化程度的研究注重水平方向的研究，且主要集中在浅表地层中，侧重于盐渍土分布特征改良技术，使土壤实现农业或生态利用。对以工程建设为目的的深部地层土壤盐渍化地基盐分空间动态变化规律等方面的研究较少。笔者在搜集整理区域大量勘查资料的基础上，应用地统分析及GIS空间数据处理相结合的方式，从水平、垂直2个维度在滨海地区开展盐渍土地基盐分动态变化特征及腐蚀性特征研究，对沧州沿海地区工程地基建设及环境工程地质灾害防控具有重要意义。

1 资料与方法

研究区地处华北平原东部的黑龙港流域，包括河北省沧州市黄骅市、海兴县2个县级行政单元，地势平坦、多洼淀，自西南向东北略倾斜，坡降1/8 000～1/1 500，地面标高以1.0～4.0 m为主。根据区域地形特征与成因类型，将研究区划分为2个地貌类型区，即冲积平原区、冲海积海积平原区。冲积平原区位于研究区西部，地势低洼，海拔多小于6 m，局部形成季节性积水洼淀，故河道微高地、泛滥坡平地、泛滥洼地呈北东向条带状相间分布。冲海积海积平原区分布于研究区东部地区，属古黄河、现代海河水系及海相沉积为主的海陆交互沉积区，地势低平、“九河下梢”，人工渠网密布，一般年份沟内有水，境内的洼地小区地势低洼，雨季积水连片，多数为盐碱地，植被稀疏。

此次土体测试指标为易溶盐，包括Cl、SO、CO、HCO、Ca、Mg、Na、K，由测试结果可知，区内土壤pH为7.5～9.0，为弱碱性-碱性土壤，根据《岩土工程勘察规范》(GB 50021—2001)，研究区盐渍土类型主要为氯盐渍土及亚氯盐渍土。

选取5个典型钻孔全盐量统计，其中ZK25最大值为15 837.67 mg/kg，最小值为4 367.65 mg/kg，是5个钻孔中全盐量变化幅度最大的，其他钻孔变异系数相对较小，为0.29～0.43，详见表1。

将采集的盐渍土的分布数据、腐蚀性评价数据进行规范化处理，生成点文件，再利用ArcGIS软件中地理分析工具进行等值线生成，再结合实际地形地貌特征，调整分区，形成盐渍化曲线图、腐蚀性评价图。

2 结果与分析

水平分布规律。该研究区盐渍土主要为滨海盐渍土，盐渍土形成受气候、河流水文、地形地貌、水文地质条件及海侵等综合因素影响，具有平面不连续性及不均匀性，盐分主要聚集在地势低洼路段及透水性差的路段，组分以氯化物为主。

盐渍土的分布表现为垂直于海岸线方向向内陆方向逐步弱化的趋势，近几年受自然气候条件、水资源的不合理利用以及海侵的影响，土壤盐渍化现象局部地段有增加的趋势。

埋深0～1 m，全区广泛分布有盐渍土，盐渍土区占该埋深土层总面积的80%，主要类型为弱盐渍土、中盐渍土。其中，弱盐渍土占60%，分布在研究区的中北部以及南部；中盐渍土占20%，主要分布在研究区北部以及东部，包括齐家务乡、吕桥镇、羊三木回族乡、小山西南部等区域。

表1 盐渍土全盐量分布特征Table 1 Distribution characteristics of total salinity in saline soil

埋深1～2 m对比埋深0～1 m，盐渍土面积有所减少，盐渍土区占该埋深土层总面积的55%，主要减少区域分布在海兴县东部沿海及黄骅市齐家务一带。其中，弱盐渍土区占40%，分布在黄骅市中南部、北部以及零星分布在海兴县中东部；中盐渍土占15%，主要分布在研究区北部和东部(图1a)。

埋深2～3 m对比埋深1～2 m，盐渍土区面积有所增大，占该埋深土层总面积的85%。其中，弱盐渍土占55%，分布在研究区的中部和北部，南部地区零星分布，包括黄骅市城区及周边区域、中捷产业园区及渤海新区；中盐渍土占30%，主要分布在官庄乡、吕桥镇、南大港以及南排河地区。

埋深3～4 m，盐渍土区占该埋深土层总面积的70%。其中，弱盐渍土约占60%，主要分布在研究区的北部和东部，包括黄骅市城区及东部区域、中捷产业园区、渤海新区及海兴县城区东部区域；中盐渍土约占10%，主要分布在吕桥镇西北部区域，零星分布在南部区域(图1b)。

埋深4～5 m，盐渍土区占该埋深土层总面积的60%。其中，弱盐渍土占40%，主要分布在研究区的中北部、南部区域，包括黄骅市城区及周边区域、中捷产业园区及渤海新区；中盐渍土占20%，主要分布在研究区的北部，如齐家务乡、吕桥镇、南大港、羊三木回族乡等区域。

图1 1～2 m(a)和3～4 m(b)盐渍化程度分区Fig.1 Zoning of 1-2 m(a)and 3-4 m(b)salinization degree

垂直分布规律。研究区由于海相层的存在和地下水的溶解、溶滤作用，使介质中的易溶盐分不断进入地下水中，再经过蒸发浓缩，大量盐分积聚于海相层上部，成为盐渍土的富集地，含盐量随之增加。从图2可以看出，区内盐渍土垂直分布规律为随着深度的增加，全盐量相应波动，从表层到第二海相层底部均为盐渍土。ZK57浅表含盐量偏高，反映出毛细水作用的结果，而在农田耕作区等其他地区由于挖沟排盐，浅部含量偏低，反映出淋滤排盐的特征。全盐量垂向变化特征为陆相沉积段全盐量较小，海相沉积段全盐量较大，曲线呈波状振动。

图2 全盐量与土层深度的关系Fig.2 Relationship between total salt content and soil depth

区域盐渍土盐组分较为复杂，主要以Na、Cl、SO、HCO、Ca、Mg为主，随着全盐量的增大而增大。SO变化相对较小，说明其与全盐量的相关性较差，区域盐渍土全盐量及化学性质主要受Na、Cl控制(图3)。土壤pH是评价土壤盐渍化程度的一个重要指标，对土壤氧化还原作用、沉淀溶解、吸附、解吸和配合反应起到支配作用，区域土壤pH与含盐量及大部分土壤可溶性盐离子间呈现极显著负相关。

图3 ZK26全盐量与主要离子的关系Fig.3 Relationship between total salt content of ZK26 and main ions

盐渍土具有转化成盐胀、翻浆、腐蚀的工程特性，其中腐蚀是主要的环境工程地质问题。盐渍土对钢筋、混凝土等建筑材料均具有一定的腐蚀性。氯离子是盐渍土中起主要腐蚀作用的离子，氯离子与水、铁元素会发生电化学腐蚀，生成氯化亚铁，铁离子再与氧气结合形成氧化物，即通常的铁锈。随着时间的推移，在氯离子的作用下铁受腐蚀量越来越大。

该研究在研究区内按不同深度分别采取土壤可溶盐样品进行分析测试。根据测试结果分析，按照该钻孔在垂向上土壤腐蚀性最强的等级定义该钻孔腐蚀性等级。

混凝土结构的腐蚀性评价。研究区0～20 m土体对混凝土结构的腐蚀性存在微腐蚀性、弱腐蚀性、中腐蚀性、强腐蚀性4种类型。微腐蚀性主要分布在海兴县大部地区；弱腐蚀性分布在黄骅市南部和东部，齐家务乡、官庄乡、滕庄子乡、常郭镇、旧城镇，在海兴县呈零星分布；中腐蚀性分布在黄骅市城区—羊三木回族乡—吕桥镇一带以东、渤海新区以北区域；强腐蚀性分布较少，主要分布在黄骅市城区—中捷产业园区以北及渤海新区北部区域。分布详情见图4。

图4 盐渍土对混凝土结构腐蚀性的影响Fig.4 Effect of saline soil on the corrosion of concrete structure

钢筋混凝土中钢筋的腐蚀性评价。研究区0～20 m土体对钢筋混凝土中钢筋的腐蚀性存在弱腐蚀性、中腐蚀性、强腐蚀性3种类型。弱腐蚀性呈片状分布在黄骅市西部，官庄乡、旧城镇及海兴县西北部；中腐蚀性全区广泛分布；强腐蚀性主要分布在黄骅市东北部、中捷东南部。分布详情见图5。

图5 盐渍土对钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀性的影响Fig.5 Effect of saline soil on the corrosion of steel bars in reinforced concrete structures

3 结论与建议

研究区盐渍土广泛存在，盐渍土类型以氯盐渍土及亚氯盐渍土为主，按含盐量划分本区主要为弱盐渍土、中盐渍土区两类。土体盐渍化程度水平向垂直于海岸线方向向内陆方向逐步弱化的趋势，在垂向上土壤盐分剖面特征表现出波状振动类型。混凝土腐蚀性评价结果显示，0～20 m土体对混凝土及钢筋混凝土均有不同程度的腐蚀性。

盐渍土工程防治应因地制宜，针对本区特点，提出治理及防护措施如下：①盐渍土地区混凝土施工要提高耐久性，必须加强混凝土及钢筋抗氯离子腐蚀的能力，保持混凝土的高碱度，提高混凝土的密实度，增强抗渗能力。可通过掺入少量粉煤灰提高抗渗性，减少热开裂；掺入减水剂，降低水灰比，增加密实度；必要时再加入一定的防腐剂。②加强工程地基排水，通过明沟、暗管等途径，降低地下水位，增加土壤中盐分的排放；也可建立垂直(竖井)排水，降低工程建设区地下水位。③针对滨海地区盐渍土分布范围广、等级较大的特点，加强盐渍土清表厚度：非盐渍土段落清除表土30cm，弱盐渍土段落清除表土40～60 cm，中盐渍土段落清除表土60 cm，强盐渍土段落清除表土60～80 cm，填筑非—弱盐渍土至路床底部设计标高。