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PAGE10鹽漬土對(duì)公路危害的研究和解決途徑摘要:新疆是中國(guó)的荒漠化大區(qū),也是中國(guó)最大的鹽土區(qū)。有關(guān)文獻(xiàn)記載:新疆鹽漬土面積約占全國(guó)鹽漬土總面積的1/3和新疆土地面積的6.6%,現(xiàn)有耕地1/3次生鹽漬化,成為農(nóng)業(yè)低產(chǎn)的主要因素之一。由于新疆地處內(nèi)陸封閉環(huán)境,豐富的鹽物質(zhì)在土壤內(nèi)循環(huán),其殘余積鹽和現(xiàn)代積鹽過(guò)程都十分強(qiáng)烈,并通過(guò)土壤灌溉,導(dǎo)致次生鹽漬化的迅速發(fā)展。鹽漬土對(duì)公路造成的危害嚴(yán)重,經(jīng)濟(jì)損失巨大,因此在公路建設(shè)中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)這方面的防治研究,實(shí)施合理的措施、減少危害的程度。對(duì)此,我實(shí)地考察了被鹽漬土破壞的公路路段,在有關(guān)專家指導(dǎo)下,實(shí)地采樣進(jìn)行科學(xué)分析,找出預(yù)防和治理的方法。關(guān)鍵詞:公路;鹽漬土;解決途徑一、選題目的2001年4月,一次偶然的機(jī)會(huì)經(jīng)過(guò)國(guó)道314線和碩至庫(kù)爾勒段,發(fā)現(xiàn)路面凹凸不平,顛簸異常。從車窗向遠(yuǎn)望去,茫茫戈壁上泛起片片白斑,很是刺眼。這一情景深深埋在我的心里。后來(lái)經(jīng)過(guò)我的調(diào)查,發(fā)現(xiàn)這就是鹽漬土,而戈壁上泛起的“片片白斑”就是聚積的鹽層。那么,戈壁灘上稀疏的植被和路面的坎坷不平是否與鹽漬土有關(guān)呢?對(duì)于這個(gè)問(wèn)題,我進(jìn)行了更深入的調(diào)查研究。希望能找出問(wèn)題的答案,通過(guò)科學(xué)分析得到解決問(wèn)題的措施。二、實(shí)施過(guò)程在專家的指導(dǎo)下,首先從收集、分析資料入手,相繼在以下幾個(gè)方面對(duì)公路鹽漬土病害問(wèn)題有了較深刻認(rèn)識(shí)。1、鹽漬土的概念:鹽漬土是生了病的土壤,這種土壤里面含有過(guò)量的鉀、鈉、鈣、鎂的氯化物、硫酸鹽、重碳酸鹽等。鹽漬土凝結(jié)成塊狀不利于植物的發(fā)育,嚴(yán)重的甚至引起植物死亡。據(jù)公路公程方面的資料介紹,地表1m內(nèi)易溶鹽含量超過(guò)0.3%時(shí),即屬鹽漬土。2、易溶鹽種類:土中最常遇到的易溶鹽類有:NaCl、MgCl2、CaCl2、NaSO4、MgSO2、NaCO3、NaHCO3等。3、鹽漬土形成的條件1)、自然因素:新疆山區(qū)巖石和成土母質(zhì)普遍含有鹽分,這些鹽分通過(guò)流水被源源不斷地帶到平原地區(qū)。由于盆地的地形閉塞,水和鹽沒(méi)有出路,在干旱氣侯的作用下,土壤中的鹽分幾乎都保存下來(lái),沒(méi)有或很少有淋溶,使得土壤中的積鹽過(guò)程源源超過(guò)了淋溶,結(jié)果在地形成大面積的鹽漬化土壤??傊?,是在氣在氣侯、地形、地貌、水文地質(zhì)大環(huán)境一致的前提下,微地貌和土壤水文地質(zhì)條件,是決定土壤是否發(fā)生鹽漬化和影響鹽漬化程度的直接原因。2)、人為因素:人為地貌、水利工程與農(nóng)田灌溉。4、鹽漬土分布及規(guī)律:新疆地處歐亞大陸中心,遠(yuǎn)離海洋,四周高山環(huán)繞,大陸性強(qiáng),氣候干旱,降水稀少,天山橫穿中部,把新疆分成南北兩大盆地,南疆為塔里木盆地,北疆為準(zhǔn)噶爾盆地,氣候懸殊很大,北疆屬溫帶干旱半荒漠和荒漠氣侯,南疆屬暖溫帶極端干旱荒漠氣候。由于南疆這種高溫干燥和強(qiáng)裂蒸發(fā)的條件,決定了土壤中上升水流占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),淋浴和脫鹽過(guò)程十分微弱,造成土壤普遍積鹽,而不同鹽漬化類型分布,又服從地球鹽漬化學(xué)運(yùn)移規(guī)律。依據(jù)無(wú)機(jī)鹽溶解度大小的原則,溶解度小的先沉淀,溶解度大的后沉淀,通過(guò)地下水和地面水的搬運(yùn),就在不同地帶,形成不同類型鹽漬土。5、鹽漬土的危害:由于土壤鹽分過(guò)高,使土壤溶液濃度增加,導(dǎo)致滲透壓不斷提高,植物從土壤中吸收水分的能力減小,表面缺水,植物不能吸收土壤中的水分而死亡,即使是能生存下來(lái)的,也由于土壤板結(jié)影響了氧氣進(jìn)入根部,不能鹽漬土的龜裂有效地進(jìn)行呼吸作用,從而變得稀疏、枯萎。由于鹽漬土特殊的工程性質(zhì),導(dǎo)致該地區(qū)公路地質(zhì)災(zāi)害屢屢發(fā)生。主要病害有鹽脹、松散、裂縫、沉陷和降水后發(fā)生溶淋而泥濘,造成路面坎坷不平等。三、活動(dòng)開展及結(jié)果經(jīng)過(guò)調(diào)查、研究,我認(rèn)為克服鹽漬土地區(qū)公路的病害應(yīng)從以下幾方面入手:1、分析問(wèn)題1)路基設(shè)計(jì)條件:首先了解鹽漬土地區(qū)不同類型的鹽漬土分布范圍,含鹽特征及地下水、地面水等情況;鹽漬土地區(qū)的公路應(yīng)保證排水暢通,不致因積水使土中的鹽分發(fā)生不利的變化;在鹽漬土地段修筑公路,宜以填土路基通過(guò),便于設(shè)置封閉性的隔斷層后,回填非鹽漬土。2)新疆鹽漬土分布廣泛,鹽性極其復(fù)雜,易溶鹽、中溶鹽、難溶鹽成片或星島狀分布。不同鹽性的鹽漬土對(duì)公路路基有不同的危害,因此必須采樣試驗(yàn)分析才能鑒定出危害的程度。我?guī)е鴨?wèn)題,請(qǐng)教了新疆公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院的工程師們并有幸同他們一起做了土的含鹽量分析試驗(yàn)。在專家的指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析3)鹽漬土的分類:易溶鹽鹽漬土含鹽性質(zhì)不同,可分為五類。(見表1)土中鹽陰離子比值定性分析表1鹽漬土名稱陰離子含量比值鹽漬土名稱陰離子含量比值Cl-/SO42-CO32-+HCO3-/Cl-+SO42-Cl-/SO42-CO32-+HCO3-/Cl-+SO42-氯鹽漬土>2—硫酸鹽漬土<0.3—亞氯鹽漬土1-2—碳酸鹽漬土—<0.3亞硫酸鹽漬土0.3-1—注:離子含量以100g土中離子毫克當(dāng)量計(jì)4)易溶鹽按鹽漬土程度不同,分為四類(見表2、見表3)易溶鹽鹽漬土定量分析表2鹽漬土名稱含鹽質(zhì)量(%)鹽漬土名稱含鹽質(zhì)量(%)氯鹽漬土及亞氯鹽漬土硫酸鹽漬土及亞硫酸鹽漬土氯鹽漬土及亞氯鹽漬土硫酸鹽漬土及亞硫酸鹽漬土弱鹽漬土0.3-10.3-0.5強(qiáng)鹽漬土5-82-5中鹽漬土1-50.5-2.0過(guò)鹽漬土>8>5注:含鹽質(zhì)量系100g土干中的含鹽總量樁號(hào)取樣深度(m)各離子質(zhì)量(%)CO32-HCO3-Cl-SO42-Ca2+Mg2+K++Na+總鹽量(%)Cl-/SO42-K433+7201.1~1.50—0.01271.08211.46400.29880.02691.01224.2661.002.70~3.0—0.01270.40280.55200.12450.02690.33561.6900.99K433+9590~0.050.00470.004711.7684.75200.69160.13348.856226.2573.350.0~0.25—0.01781.43931.32000.31120.00891.19684.4511.470.2~0.500.00120.00710.39460.35520.04150.00470.37261.0521.500.5~0.750.00120.00590.34880.23040.01580.00950.30310.8412.050.7~1.00—0.01180.73240.43200.02470.01190.63481.7392.295)含鹽量分析結(jié)果表3通過(guò)采樣試驗(yàn)作全了CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+及總鹽量九項(xiàng)的分析中應(yīng)注意,如果Ca2+>K+和Na+含量時(shí),發(fā)現(xiàn)溶液沉淀,就不能按易溶鹽定性,應(yīng)加作中溶鹽試驗(yàn)。當(dāng)作中溶鹽試驗(yàn)條件不具備時(shí),考慮Ca2+,正在做含鹽量分析的紀(jì)錄Na+置換,以易溶鹽結(jié)果的陰陽(yáng)離子分析鑒定是否是易溶鹽。6)鹽漬土地段填筑非鹽漬土次生鹽漬化強(qiáng)烈,除了少數(shù)地下水位較高的地段毛細(xì)水?dāng)y鹽上升外,強(qiáng)烈的蒸騰水?dāng)y鹽上升是次生鹽化的主要原因。7)路基的細(xì)粒土與粗粒土上聚鹽的速度和穩(wěn)定性不同,鹽脹病害暴露的時(shí)間不同。8)鹽分在土中的活動(dòng),是由于水溶解攜帶,在干旱地段無(wú)毛細(xì)水,土中含有粒間隙水,還有土分子固有的結(jié)合水??障端芙恹}通過(guò)蒸騰作用攜鹽上聚,而土粒分子結(jié)合水是強(qiáng)力附著土分子表面的水膜,都能溶解鹽,為了得出正確結(jié)論,我翻閱了有關(guān)鹽漬土的專著:“鹽漬土的鹽分溶解度,隨溫度而提高,甚至可以使固相鹽變?yōu)橐合帑}”。土中少量含水和土分子結(jié)合水對(duì)路基的危害,是干旱鹽漬土的特殊性。在潮濕或濕潤(rùn)地區(qū),蒸發(fā)量與降水量相差不大,蒸騰作用極小,對(duì)路基工程影響很小。在干旱的一般土質(zhì)地區(qū),蒸騰作用強(qiáng)烈,下層土中水提升到上層,濕潤(rùn)過(guò)干的土,對(duì)路基穩(wěn)定性有益而無(wú)害。鹽漬土地區(qū)卻不然,土中含水溶解鹽,蒸騰作用提升水分由地表?yè)]發(fā),鹽分還存留下來(lái)。隨時(shí)間推移越聚越多。當(dāng)溫度下降,空氣相對(duì)濕度增加,鹽吸水分子,尤其是Na2SO4吸水分子而膨脹,從而導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)破壞(見圖1)。2、預(yù)防措施顯而易見,預(yù)防鹽漬土的病害應(yīng)該圍繞解決毛細(xì)水?dāng)y鹽上聚問(wèn)題,其措施:1)降低地下水位,迅速疏干土中的水,做砂礫隔斷層,最大限度提高路基,加厚砂礫墊層,排擋地表水侵入路基等等,視情況采用單獨(dú)和綜合處理措施來(lái)減小道路病害。從理論分析,這些方法都不能從根本上切斷水的毛細(xì)管道:切斷上下土層的聯(lián)接,要做到這一點(diǎn)只有采取封閉性的隔斷層,用來(lái)隔斷毛細(xì)水?dāng)y鹽上升。2)為了阻止毛細(xì)水上升攜鹽積聚,設(shè)置封閉型隔斷層:隨著高科技材料出現(xiàn),選用一種抗老化,防腐蝕,高強(qiáng)度,柔性好的薄膜;建議利用廢棄的尿素袋,因?yàn)樗脑牧鲜蔷郾┚幙椂?,其主要技術(shù)指標(biāo)如下:厚度(mm)單位面積質(zhì)量(g/m2)拉伸強(qiáng)度(N/cm2)伸長(zhǎng)率(%)撕裂強(qiáng)度(N/cm)經(jīng)緯強(qiáng)度(根/100mm)滲透性頂破強(qiáng)度(N)聚丙烯編織0.341501115/92515-2043040/40不滲水665從上表分析可以得知它是最佳隔斷層材料。a)、從環(huán)保的角度來(lái)講,目前社會(huì)上有大量廢棄塑料編織袋無(wú)處“安身”,隨意亂扔塑料袋不僅污染了環(huán)境,而且,破壞了土壤成份,增加了有害物質(zhì),使植物不能很好地生長(zhǎng)。b)、從經(jīng)濟(jì)上分析,塑料編織袋是廢棄的東西,我們不用花多少錢就可以得到它,因而,它是最經(jīng)濟(jì)的一種隔斷層材料。使整個(gè)工程造價(jià)降低。c)、從原材料分析,塑料編織袋的主要化學(xué)成分是聚丙烯,其具有極強(qiáng)的抗腐蝕能力,一條二級(jí)公路的使用年限是二十年,而聚丙烯的編織物埋在土里上百年也不會(huì)被腐蝕掉,所以它足已伴隨著一條公路完成它的使命。d)其它方面,聚丙烯編織袋具有極強(qiáng)的延展性,當(dāng)其材料鋪在路基下受到鹽脹頂推時(shí),它可以隨意變形而不被頂爛,經(jīng)緯強(qiáng)度高,從而可以達(dá)到阻止毛細(xì)水?dāng)y鹽上升的目的。理論上,下層土的鹽脹力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上層圖的壓力,隔斷膜受土的壓力,盡管下層土被脹力壓縮凹凸不平,防滲膜有相當(dāng)?shù)捻g性,抗拉強(qiáng)度大,這樣就可以達(dá)到隔水、隔氣、隔土粒間的聯(lián)接,即使下部土鹽脹也不會(huì)影響路面結(jié)構(gòu),我認(rèn)為:采取封閉性隔斷措施,解決了鹽分上聚和上層非鹽漬土的次生鹽漬化問(wèn)題,從而保證路基的穩(wěn)定。這一設(shè)想得到了有關(guān)專家贊同。3、種植鹽生植物,使之成為路基被鹽漬土侵害的防護(hù)墻。我們大家都知道鹽漬化土壤是對(duì)栽培植物的有害環(huán)境,但對(duì)許多鹽生植物卻是適生環(huán)境。我翻閱了《世界鹽生植物數(shù)據(jù)庫(kù)》文獻(xiàn),其中就有鹽漬土壤上稀疏的植物新疆鹽生植物種類,這就表明新疆鹽生植物的豐富性和特殊性。由于次生鹽漬化的發(fā)生與地下水位關(guān)系密切,鹽生植物耗水量少,所以可充分利用高礦化度水源。據(jù)我實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)在新疆廣闊的鹽堿沙地上有羅布麻、駱駝刺、黑果枸杞等植物生長(zhǎng)。因此,在公路建設(shè)中,應(yīng)加大種植鹽生植物的投入,建議在距公路路基兩邊一定寬度種植紅柳或其它鹽生植物,植物的根系將地下水吸收,使土壤的含鹽量降低,蒸發(fā)水減少,不但保護(hù)了路基的穩(wěn)定,而且有利于生態(tài)環(huán)境。四、收獲和體會(huì)通過(guò)這次實(shí)踐活動(dòng),我學(xué)習(xí)到了許多地質(zhì)、材料、土壤和力學(xué)等方面的知識(shí),對(duì)什么是鹽漬土,其形成的條件和對(duì)交通造成的經(jīng)濟(jì)損失和公路危害都有了較深刻理解;進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和了解了保護(hù)生態(tài)環(huán)境的緊迫性和重要性;學(xué)習(xí)到了科學(xué)實(shí)用的調(diào)查方法,包括實(shí)地考察方法、提問(wèn)方法、取證方法和采樣試驗(yàn)方法等,提高了我發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,并初步掌握了在社會(huì)實(shí)踐中如何應(yīng)用從書在鹽漬地帶新建的公路本上學(xué)來(lái)的理論知識(shí)。實(shí)踐證明:只要我們將所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中,發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性,積極開展科學(xué)實(shí)踐活動(dòng),地質(zhì)災(zāi)害是可以治理和預(yù)防的。目前,我國(guó)正面臨著人口劇增,耕地銳減不可逆轉(zhuǎn)的形勢(shì),無(wú)論是提高現(xiàn)有耕地的單位面積產(chǎn)量和有計(jì)劃地開墾荒地,還是國(guó)家的基礎(chǔ)建設(shè)都必然涉及到鹽漬土,土壤鹽漬化是一個(gè)世界性的資源問(wèn)題和生態(tài)問(wèn)題,土壤鹽漬化的發(fā)展,給人類帶來(lái)

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