土的盐渍化程度影响因素

1.2.4　土的盐渍化程度影响因素

1．盐渍土的一些特点

盐渍土之所以要作为一种特殊土来研究，是因为它具有一般土所没有的特点，不能按一般土来对待。盐渍土主要有如下几个特点。

(1)盐渍土的三相组成与一般土不同，液相中含有盐溶液，固相中含有结晶盐，尤其是易溶的结晶盐。它们的相变对土的大部分物理指标均有影响。

(2)盐渍土中的盐遇水溶解后，土的物理和力学性质指标均会发生变化，其强度指标明显降低，所以，盐渍土地基不能同一般土的地基一样只考虑天然条件下土的原始物理和力学性质指标。

(3)盐渍土地基浸水后，因盐溶解而产生地基溶陷。地基溶陷量的大小主要取决于:①易溶盐的性质、含量及其分布形态;②盐渍土的类别、原始结构状态和土层厚度;③浸水量、浸水时间和方式;④渗透方式和土的渗透性等。

(4)某些盐渍土(如含硫酸钠的土)地基，在温度或湿度变化时，会产生体积膨胀，对建筑物和地面设施造成危害。这种由于盐胀引起的地基变形的大小，取决于土中硫酸钠含量的多少以及土中温度和湿度变化的大小。

(5)盐渍土中的盐溶液会导致建筑物和地下设施材料腐蚀。腐蚀程度取决于材料的性质和状态以及盐溶液的浓度等。

此外，干旱地区的盐渍土，由于特殊的成因和地理条件，其结构常呈现架空的点接触或胶结接触的形式，使盐渍土具有不稳定的结构性。

2．土盐渍化程度的影响因素

滨海地区成陆时间短，受海水浸渍和海岸退移影响，地下水位高且水的矿化度高，经过蒸发和毛细作用，水中盐分凝聚于地表或地表下不深的土层中，即形成滨海盐渍土，气候、地形、成土母质和地下水等因素对滨海盐渍土的成土过程发生重要影响。

1)气候因素

盐分的表聚离不开水分的蒸发，但土含盐量的不同对土中水分的蒸发也有一定影响，随着土含盐量的增加，蒸发总量逐渐减少。原因是，土含盐量越高，溶液的浓度越大，其黏度也越大，水分在土中上升的速度越慢，蒸发越慢，在一定时间内蒸发量越小。这种积盐过程以累盐、脱盐交替方式反复进行。

气候是影响土盐渍化的一个主要因素，因为它直接影响土中的盐分运动状况。由于滨海盐渍土分布地域辽阔，各地区自然条件复杂，气候差异悬殊，因而造成各地土的盐渍化状况也有明显的不同，见表1.4。

表1.4　中国滨海盐渍地区的气候特征

长江以南的浙江、福建、广东沿海，属湿润亚热带、热带气候，降雨量大，土中盐分以淋溶为主，累积甚微，盐渍度较轻。长江以北的山东、河北、辽宁等省属温带半湿润气候，降雨相对变小，土中盐分以累积占优势。处于中部的江苏则介于二者过渡的气候带，淋溶略大于累积。北方沿海地区年蒸发量与降雨量之比近于2∶1～3∶1，年蒸发量最大时期是在6—7月份，降雨量多集中在8—10月份，这促成了浅层地下水的垂直交替，形成土季节性的返盐与脱盐。滨海地区还受风的影响，使大量盐分由海面上空向大陆迁移，成为滨海盐渍土地表盐分来源之一。

2)地形的影响

土盐渍化类型和盐渍程度直接受地形的影响。大体的规律是，在大地形上盐分自高地向低地汇集;在微地形上则盐分自低处向高处积累。大地形的差异，致使潜水位的埋藏深度不同，虽在同一气候条件下，土中盐分的变化也是不一致的。地表水自高地流向低地的过程中，逐渐携带表层土体中的盐分，使矿化度加大，并使低地段地下水位升高，经过蒸发，盐分便积累于低地地表，加剧了该地段的土盐化过程。而一般高地土却处于相对的脱盐过程，结果促成了高地土含盐量低，低地土含盐量高。

3)地层岩性与成土母质的影响

地下水和盐分存在于岩土介质之中。岩性特征不仅影响着成土过程，也控制着盐分的运动和迁移。滨海盐渍土2～3 m以下一般存在着淤泥质亚黏土、淤泥质亚沙土或滨海相淤泥及半分解的植物残体层。这些沉积物都在海水环境下沉积下来，因而在沉积物的孔隙中存在着部分高矿化水，经蒸发、浓缩后析出的部分盐分(主要是氯化钠)，成为沉积物的组成部分。在地下水的参与下，这种岩层成为形成氯化物盐渍土的内在因素。一般沿海地区应为氯化物的累积地带，这是盐分分布的一般规律。

有的地区在成土母质中，还存在着有机质含量较高的现象。当有机质分解时产生一定量的H₂ S和CO₂，若在氧化环境下，经生化作用便形成硫酸，并在原地富集起来，增加土体盐量，从而形成硫酸型的盐渍土。若处于还原条件下，有机质分解后经生化作用使H₂ S分解成单体硫，同时CO₂与水和氢生成HCO₃^－，使土体中HCO₃^－含量增高成为苏打型的盐渍土。

从地层岩性看，滨海地区上部大都存在着黏土和亚黏土或有黏土隔层，渗透性弱，阻碍盐分运移。

4)河流与潮汐的影响

河流为滨海盐渍土排水排盐的承泄区。在洪水期，河水位高于地下水位，则低矿化度的河水补给近岸地带的地下水，起着掺和作用，降低地下水的盐分;在枯水期及平水期，河水位低于地下水位，排水将土体盐分带走。为此，沿河土盐分溶滤作用大于盐分积聚作用，有利于土脱盐。近海的潮间带区，受潮汐侵袭的影响，高矿化的海水经蒸发作用将盐分积存于土体表层，增加了土的盐化程度。

5)地下水(潜水)矿化度的影响

滨海盐渍土区地势平坦，地下径流缓慢，排水不畅，地下水经长期蒸发浓缩具有较高的矿化度。一般远海地区，地下水矿化度可达10～30 g/L。近海滩地矿化度可达30～70 g/L，个别滨海洼地高达50～150 g/L。在河流附近，有淡水补给，又具备一定排泄条件，地下水矿化度较低，为3～5 g/L。在沟网密布的灌区，地下水矿化度则可能更低，可小至1～3 g/L。地下水矿化度与土盐渍化关系密切。辽宁省农业科学院在盘锦地区的调查资料见表1.5。

表1.5　不同潜水类型与土盐渍化关系

6)盐渍土中的离子结合次序

固化盐渍土的改性处理就是在土中添加含有高价阳离子的固化材料，置换低价的钠离子，以增强土颗粒间的联结。掺加高分子材料的目的是增加土颗粒的憎水性或将土颗粒包裹起来，隔断土颗粒间的水力联系，使盐渍土的水胶联结变成抗水联结，增加固化盐渍土的水稳性。

盐渍土中含有多种离子，当离子结合形成盐分时，其结合的次序为:①当Na⁺＜Cl^－时，首先，全部的Na⁺与Cl^－生成NaCl，不可能有Na₂ SO₄生成;②当Cl^－＜Na⁺＜(Cl^－+ SO₄^2－)时，首先，Na⁺与Cl^－结合，生成NaCl，剩余的Na⁺则生成Na₂ SO₄;③当Na⁺＞(Cl^－+ SO₄^2－)时，首先，Na⁺与Cl^－、SO₄^2－结合生成NaCl、Na₂ SO₄，多余的Na⁺与CO₃^2－结合，生成Na₂ CO₃。

在全部阴阳离子中，总的原则是离子首先配合成不易溶解的盐，其顺序是:阳离子的顺序为Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺;阴离子的顺序为CO₃^2－、HCO₃^－、SO₄^2－、Cl^－，在盐类计算时通常认为钾盐含量很少，一般均按Na⁺计算。按照上述算法，可以计算出NaCl和Na₂ SO₄的含量，验证NaCl、Na₂ SO₄、Na₂ CO₃的空间分布规律以及总含盐量。