江苏沿海盐渍土盐渍化程度及其影响因素分析*

梅芹芹 龚绪龙 史雅栋 苟富刚

(江苏省地质调查研究院, 自然资源部地裂缝地质灾害重点实验室，南京 210018，中国)

0 引 言

盐渍土指易溶盐含量大于0.3%，并具有溶陷、盐胀、腐蚀等工程特性的土体(中华人民共和国行业标准编写组，2009)。据统计，江苏沿海分布的盐渍土面积达4500ikm2，约占全省国土面积的5%(朱锦旗等，2018)。随着2009年《江苏沿海地区发展规划》上升为国家战略，区内港口及其后备工业园区、高等级公路等建设迅速推进，盐渍土因其特殊的工程性质经常会使得混凝土构(建)筑物寿命缩短，严重影响工程质量，导致环境工程地质问题恶化(张宁霞等，2011)，因此盐渍土是江苏沿海地区开发建设过程中需关注的地质环境问题之一。

盐渍土因成因、组成和特征不同，对工程基础的破坏机制各异，在地下水埋藏浅的地区，腐蚀为主，以硫酸盐型盐渍土为主的地区，盐胀为主(温利强，2010)。自20世纪70年代起，因盐渍土地区开发建设的需要，国内学者对盐渍土的微观结构、工程特性、工程危害及地基处理措施等开展了广泛的研究，取得了系统的认识。刘军勇等(2016)研究了察尔汗盐湖地区盐渍土微观结构及其力学特性，并将研究结果与新疆板块状盐渍土的相关研究成果进行了比对分析。任秀玲等(2016a、2016b)通过分区取样研究了西北硫酸盐型盐渍土盐分空间动态变化特征及盐胀特性。王清等(2017)、鲍硕超等(2018)对吉林西部不同地区的碳酸盐型盐渍土开展了大量的室内外试验，查明了典型地区盐渍土物质特性演化规律、冻胀特性等。柴寿喜等(2008)、王沛等(2011)、魏丽等(2018)分析了渤海湾西岸滨海盐渍土的盐渍化特性，并探讨了固土剂对滨海盐渍土的固化作用。江苏沿海成陆时间短，以农业用地为主，对盐渍土的研究主要集中在对土壤水-盐动态变化规律以及其与生态环境关系的研究(姚荣江等，2007；杨劲松，2008；赵秀芳等，2010)，仅针对某一具体工程建设的需要，对盐渍土的工程特性开展了零星的研究。综合前人的研究成果看，盐渍土的研究主要侧重于对盐渍土所表征的物理力学特征以及其对应的地基处理措施，从沉积环境追溯盐渍土所表征出的盐渍化程度差异的根本原因，分析其主导影响因素方面的研究较少。

作者依托省部合作项目“江苏沿海地区综合地区调查”，采集沿海地区5im以浅土样开展易溶盐试验，系统查明了盐渍土空间分布特征，探讨了盐渍化程度，分析了其影响因素，可有效支撑滨海盐渍土地区的工程建设，并对其他同类地区盐渍土的研究具有借鉴意义。

1 江苏沿海盐渍土分布

1.1 取样点布设

江苏沿海地处海陆交互地带，黄河、淮河、长江和海洋相互作用形成了现有的地貌格局。复杂的沉积环境使得盐渍土在空间分布、赋存状态上存在较大的差异。本次易溶盐样品采集以“面上控制、重点突破”为原则，全区面上采样以考虑不同地貌单元分区为原则，由海积、冲海积形成的区域为主，同时兼顾了未来开发的多个临海港区，在重要节点加密布设，取样点见图1。垂向上采集深度3～5im不等，主要为地下水波动范围内的土层，取样间隔为0.5im。采集时间原则上集中在同一个水文周期内。

图1 易溶盐采样及盐渍土分布图

1.2 易溶盐测试结果分析

如表1所示，连云港滨海平原区平均含盐量为1.65%，但其极差较大，最大值高达7.15%；大丰滨海平原区平均含盐量为0.39%，总体分布于0.06%～1.22%之间；南通长江三角洲平原区平均含盐量为0.64%，最大值为1.9%。按照平均含盐量可以将其分为弱盐渍土、中盐渍土和强盐渍土，不存在超盐渍土，全区盐渍土以中、弱盐渍土为主，强盐渍土分布范围较小。总体来说，不同地貌单元区易溶盐含量差异较大。

表1 盐渍土含盐量与pH统计表

1.3 盐渍土分布特征

如图1所示，平面上江苏沿海盐渍土平行于海岸线方向呈条带状分布。向海岸线方向延伸，土由非盐渍土逐渐向弱盐渍土-中盐渍土-强盐渍土变化。盐渍化程度大体呈现北强南弱的趋势。强、中盐渍土主要集中分布在连云港南部临海的狭长地带。

从垂向上看，连云港地区分带不明显；大丰和南通地区盐渍土具有明显的分带性，表层为土蒸发积盐带，中间为盐含量变动带，下部为土饱水盐动态平衡带。

2 盐渍土盐分空间动态分布特征分析

2.1 盐渍土pH值空间变化特征

土的pH值是评价盐渍土对混凝土结构的腐蚀性的重要指标之一。如表1所示，全区盐渍土的pH值均大于7.15，碱性特征明显。全区的异质性相对较弱，变异系数均小于0.1，为弱变异性。剖面上土壤pH值随深度的变化也较简单，自地面向下，pH值单调递增。

2.2 盐渍土含盐量空间变化特征

全区含盐量空间变化大，总含盐量变异系数普遍较高，为0.5～0.7之间，均属中等变异性，不同地貌单元之间差异不大。主要考虑受地表微地貌、局部高矿化度潜水团块的影响(赵秀芳等，2010)，尤其近年来沿海的大规模围垦，使得人类活动对土中易溶盐含量影响较大。

图2分别选取连云港滨海平原区、大丰滨海平原区和南通长江三角洲地区3条典型剖面进行含盐量分析。结果可见：(1)自内陆向海岸线方向延伸，土中含盐量越来越高，自上而下均呈现同样的趋势；(2)垂向上看，连云港地区均以强、中盐渍土为主，大丰和南通地区以弱盐渍土为主，仅在局部地区地表为中盐渍土。全区表层积盐，均在表层形成高盐聚集带。连云港地区分层不明显，易溶盐随深度变化差异较大，总体呈向下含盐量逐渐降低的趋势。大丰和南通地区出现明显的分带现象。大致可分为三带，表层易溶盐含量普遍较高，土体含水率低；随深度变大，易溶盐含量变低，但离散性大，该段主要为地下水波动范围内的土层，土层厚度与地下潜水位埋深关系密切，大丰地区处于0.5～2im之间，而南通地区处于0.5～2.5im之间；再向下，易溶盐含量较上部增大，与潜水矿化度有关。

图2 不同地貌单元典型剖面含盐量图

2.3 盐渍土全盐量与主要组分的变化关系

图3 不同地貌单元离子质量分数

3 影响因素分析

盐渍土因为分布范围浅，处于地球关键带，影响因素十分复杂，内、外部因素共同作用决定其盐渍化程度，岩土母质是盐渍土形成的根本条件，而受气候、地形地貌、地下水及人类活动等因素的影响，垂向上盐分在地表与地下之间循环，平面上从盐渍土地区被带到非盐渍土地区并积聚，导致土的盐渍化并不断扩展(温利强，2010)。研究分析了盐渍化程度与沉积环境、气候、地下水矿化度及人类活动关系密切，并分析了其主导因素。

3.1 海岸线变迁对盐渍化程度的影响

江苏沿海海岸线全新世以来相当长一段时间内大致稳定在今赣榆、板浦、阜宁至盐城一线，盐渍土也分布于此线以东，局部地区零星分布主要考虑局部高矿物度海水聚集所致。1128年黄河大规模夺淮，带来的大量泥沙形成了废黄河三角洲和广阔的海积平原，南部受江海交互沉积影响形成了红桥期、黄桥期等多期河口沙坝，自西向东退覆迭置(冯小铭等，1990)，形成了长江三角洲平原。海相沉积物分布范围广，盐渍土的分布范围与海岸线的分布呈现出较好的一致性。当沉积成陆后，受充沛降雨的影响，土体逐渐向脱盐方向发展。离海越近，成陆年代短，土中含盐量受海水控制，含盐量高，反之，离海越远，成陆年代久，脱盐时间长，土中含盐量低。

3.2 海水盐度对盐渍化程度的影响

调查表明江苏沿海盐渍土的盐分空间分布与海水的盐度呈现较大的一致性。何小燕等(2010)通过对江苏近岸海域春、夏、秋、冬四季的海域水文气象要素调查资料分析发现，江苏海域表层盐度受降雨、蒸发、苏北沿岸流、长江冲淡水和黄海暖流等的共同影响，在长江口和射阳河口常年为低盐区。海水中的盐分通过与近岸地下水交互，经蒸发及土的毛细水作用在地表积聚，多数研究表明江苏沿海不同程度受海水入侵的影响，但在地下水洗盐过程中逐步减缓(乔吉果等，2010)，这也很好地解释了盐渍土北强南弱的分布状况。其次是通过海风将含盐水雾带至土中，盐分经蒸发滞留，由于风力迁徙作用的强度，这在一定的程度上会使得盐渍化程度呈现自西向东逐渐增强的特点，但对该地区的影响微乎其微。

3.3 岩性对盐渍化程度的影响

水流动力作用的影响使得地表土体岩性呈现较大的差异，总体以细粒土为主，其中南通长江三角洲平原区和大丰滨海平原区以粉土为主，南通局部呈粉土与粉质黏土的“千层饼”状结构，渗透系数为10-5～10-6cm·s-1；连云港滨海平原区以黏土和粉质黏土为主，有机质含量高，渗透系数为10-6～10-7cm·s-1。粉土的渗透性较好，土吸附盐和水的能力较弱，所以在水(降雨)的作用下，脱盐速度较快。黏性土均值程度高，结构紧密，孔隙度小，对盐和水吸附力强，不易脱盐。各类土的聚盐能力依次为：粉细砂<粉土<粉质黏土<黏土(柴寿喜等，2008；王清等，2017)。江苏沿海盐渍化程度平面上差异与岩性分区呈现出较高的匹配性，说明岩性对盐渍土程度的差异起主导因素。垂向上，如图4所示，连云港地区自上而下以粉质黏土为主，大丰和南通地区以粉土为主，呈现明显的分层性，这也造成了盐渍土的垂向分带性。

图4 不同地貌单元典型孔土层结构

3.4 气候条件对盐渍化程度的影响

江苏沿海地处暖温带南部，四季分明，干湿冷暖天气多变。降水充沛，年平均降雨量1042imm，年平均日照2136ih(张蛟等，2018)。雨季地下水接受降雨补给，盐分下行，以淋滤作用为主，土壤脱盐；受降雨影响，地下水位普遍变高，当旱季来临，以蒸发为主，地表盐分积聚，脱盐-积盐交替发生。

3.5 地下水对盐渍化程度的影响

由于地下水波动的影响使得垂向上盐渍化程度出现较大的分带性。表层土水分蒸发，盐分结晶留在土中，使得地表盐分聚集；中间地下水波动的范围内的土层，易溶盐含量波动大，蒸发时，毛细管水向上输送溶盐，降雨淋洗时，盐分又被转移到下部；下部最低潜水位以下的土层，易溶盐的含量与地下水矿化度密切相关。在平面上，盐渍土程度与地下水的矿化度有高度的一致性。调查发现，江苏沿海平原区连云港地区的山前平原地带TDS普遍低于1000img·L-1，向东向南至大丰TDS在1000～1500img·L-1之间；东部滨海一带TDS含量大于1500img·L-1，最高可达8820img·L-1；向南至南通地区TDS变小，最小可达600img·L-1，零星临海地带最大值达2000img·L-1。地下水中的盐分迁移通过毛细管水的渗流来实现，地下水矿化度高，毛细水上升过程中所携带的盐分就多，土的盐渍化的程度就高，反之则低。地下水矿化度对盐渍化程度影响较大。

3.6 人类活动对盐渍化的影响

长期以来，江苏沿海地区以农业、盐田等为主，有8大盐场，自北向南依次为青口、台北、台南、徐圩、灌西、灌东、新滩、射阳，受盐场的影响局部形成高矿化度地下水，造成地表含盐量非常高。

4 结 论

(1)江苏沿海滨海盐渍土平面上分布呈现自西向东，自北向南逐渐增强的趋势，临近海岸线方向，盐渍化程度越来越高。全区盐渍土以中、弱盐渍土为主，强盐渍土主要分布于连云港地区以黏性土为主的地区。

(2)盐渍土垂向上出现明显的分带性，连云港滨海平原区分带不明显，南通和大丰地区分带明显，地表受蒸发影响强烈，盐分聚集，易溶盐含量普遍较高；中间受地下水波动影响，易溶盐变化较大；下部易溶盐含量较为稳定，与潜水的矿化度息息相关。

(3)平面上盐渍土盐渍化程度的差异，岩性、地下水矿化度为主导因素；垂向上盐渍土盐渍化程度的差异，地下水位、岩土体结构为主导因素。

(4)随着沿海大开发的快速推进，为防止次生盐渍化问题。一方面，该地区为全省地面沉降重点防控区，地面沉降造成的高程损失可能会诱发海水入侵，加重表层土盐渍化，要加以关注；另一方面，工程建设中关注高矿化度地下水的毛细作用，设置隔离层进行截断。