青海西宁盆地盐渍土盐分空间动态分布特征分析

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1、青海西宁盆地盐渍土盐分空间动态分布特征分析任秀玲;张文;刘昕;罗艳珍;魏凯【摘 要】为了分析工程建设层盐渍土地基盐分空间动态分布特征,将青海西宁盆地 盐渍土分布区沿高程降低方向划分为5个亚区，进行3 m以内的土样采集和室内测 试,并利用Excel等软件处理数据结果表明:研究区盐渍土主要为中性盐渍土,pH值 随垂向深度增加而降低,自西向东沿高程降低的动态变化.全盐量具有在垂直方向上 集中两层分布，在水平方向上自西向东基本降低的特点，在地表0m处基本上呈现出 个低值现象盐分主要积累在两个深度层，其中,0.2 0.6m和1.4 1.7m处，全盐 量分别在820 15 510 mg/kg和1 490-

2、9 690 mg/kg.盐渍土类型在垂向随取 样深度变化可以分为3层,即第一层以硫酸盐溃土为主(0 1.0 m);第二层以亚硫酸 盐渍土为主(1.0 1.7 m);第三层为硫酸盐渍土 (1.7 3.0m) 研究区盐渍土中全盐量 及主要组份主要受SO42-和 Ca2+控制，并且沿高程降低，逐步呈现由SO42-和 Ca2+控制变为由SO42-和 Na+控制的规律.期刊名称】青海大学学报(自然科学版)年(卷),期】2016(034)003【总页数】10页(P9-17,30) 【关键词】 青海东部地区;盐渍土;盐分;空间动态分布【作 者】 任秀玲;张文;刘昕;罗艳珍;魏凯【作者单位】 青海大学,青藏高

3、原北缘新生代资源环境重点实验室,青海西宁810016;青海大学,青藏高原北缘新生代资源环境重点实验室,青海西宁 810016;青海大学,青藏高原北缘新生代资源环境重点实验室,青海西宁 810016;青海大学,青藏 高原北缘新生代资源环境重点实验室,青海西宁 810016;青海大学,青藏高原北缘新生代资源环境重点实验室,青海西宁 810016【正文语种】中文【中图分类】P642盐渍土在世界各地均有分布，青海是中国盐渍土分布比较广泛地区之一，其分布范围可以划分为4个区域，即以西宁南山区、机场等为代表的青海东部河谷阶地及 低山丘陵地区，以西宁东出口、平安西南区为代表的青海东部山前倾斜平原区，在 柴达

4、木盆地以东台、西台、老茫崖等为代表的柴达木盆地腹地带，以冷湖、格尔木 新茫崖为主的柴达木盆地腹地外围地区1。盐渍土具有特殊的工程性质，盐渍土 分布区建筑基础破坏和地基破坏实例及其破坏机制研究表明，其主要破坏驱动力与 盐渍土含盐类型、含盐量、水盐运移等密切相关，其中，盐渍土中含盐成分及其变 化，是建筑基础和地基病害的重要因素之一。因此，开展盐渍土分布区的盐分分布 及其时空变化规律研究，对当地工程建筑的规划、选址、基础形式及其防护，具有 极其重要的工程实践和指导意义。目前，国内外专家学者注重对土壤盐分及水分的空间变化特征进行研究2-8，这 些研究侧重于获得对盐渍土的改良技术，以实现增加农业用地的目

5、的9-20。对以 工程建设为目的场站址区3 m以内的基础范围内盐渍土地基盐分空间动态变化规 律等方面的研究较少。目前，青藏高原保护建设及“一带一路”战略已经实施，由 此对青海盐渍土的工程建设层盐渍土盐分动态变化特征研究，对该类土体分布区的 地基病害预判预防和灾害规避具有重要的意义。研究区地处青藏运动及干旱事件时期形成的青藏高原东北部盐渍土分布区西宁盆地 21-23，统属祁连山系，四面环山，海拔2 300-2 600 m之间，西宁盆地西高 东低，由西、南、北3个方向的湟水河、南川河、北川河汇聚于盆区。盆地四面 环山地表出露地层以水平层理的新近系红色泥岩夹石膏层为主，上覆第四系坡洪积地层。年平均降

6、水量380 mm，蒸发量1 363.6 mm，年平均蒸发量大于年均降 水量，属高原高山寒温性气候。根据研究区的地理位置特征，将其分为 TJ1，TJ2，TJ3 , TJ4 , TJ5五个亚区，分布情况见图1所示，沿河谷河水流向分布，序号自 西向东升序编排。通过野外实地调查，选择在青海东部地区西宁盆地典型盐渍土分布区进行勘探采样， 探井间距根据GB500212001岩土工程勘查规范24中规定并结合地形地貌 条件进行了一定调整，取样深度主要针对浅基础3 m以内的范围，深度1.5 3.0 m不等，从地表开始采取扰动土样，采取双样,1.5 m内，间距为0.2 m , 1.5 m 以下，间距0.3 m，见

7、到地下水终止取样(图2)。2.1 盐渍土全盐量的测定 土壤全盐量的测定方法主要有蒸干法25、质量法、电导率法26及用阳离子和阴 离子总量计算法27等，本文采用阳离子和阴离子总量计算法。首先测定可溶性阳 离子(K+ , Na+ , Ca2+ , Mg2+)和阴离子，Cl-)的质量分数，土壤全盐量(mg/kg) 即为上述8个离子质量分数之和。2.2 盐渍土可溶性离子的测定的测定用甲基橙指示剂(0.1%)及酚酞指示剂(0.5 %)滴定法。采用即EDTA络合容 量法测定。Ca2+,Mg2+利用2 mol/L氢氧化钠溶液、钙指示剂及EDTA标准溶 液滴定测定；K+ , Na+使用火焰光度计法测定24。3

8、.1盐渍土 pH空间动态变化特征盐渍土的pH是评价土体盐碱化程度的一个重要动态指标28，研究区的盐渍土pH均在7.85 8.13之间变化(图3)，变异系数为0.001 0.03(表1)。TJ4与TJ5处盐渍土 pH的变异系数都为0.03，但是极差与标准差均不相同，TJ5处盐渍 土 pH的极差、标准差均是最大的。TJ1，TJ2，TJ3，TJ4，TJ5 五个亚区盐渍土 pH 平均值分别为 7.74，7.96，7.92， 7.74,7.69，研究区盐渍土主要为中性盐渍土。相对而言，研究区盐渍土 pH大小 情况为TJ2TJ3TJ1TJ4TJ5。显然，pH随垂向深度增加而降低，西宁盆地自 西向东沿河流方

9、向基本降低。3.2 盐渍土全盐量的空间动态变化特征TJ2亚区盐渍土全盐量最大值为12 580 mg/kg（表2），最小值为1 510 mg/kg ； 极差为11 340 mg/kg ，是五个研究区中最大的；变异系数为0.60 ，也在五个研 究区中居最大，说明全盐量变化幅度很大。盐渍土全盐量基本上随着取样深度的增加呈现降低的趋势（图4）,01.7 m盐渍土全盐量明显高于其他土层，盐分主要积累在该层，全盐量在8 500 12 850mg/kg。其中，0.2 0.6 m和1.4 1.7 m处，盐渍土全盐量明显高于其他土层， 盐分主要积累在两个深度层，全盐量分别在820 15 510 mg/kg ,

10、1 490-9690 mg/kg。1.0 1.2 m全盐量降低很快，1.2 2.0 m全盐量降低到一个稳定值2 000 mg/kg左右，随垂向深度变化很小，全盐量随垂向取样深度增加的变化曲 线几乎保持平缓。但是，测试数据表明西宁盆地的五个盐渍土研究亚区地表0 m处的盐渍土全盐量 基本上都呈现一个低值现象，本文分析可能原因有两点：其一，该层在土壤表层， 表面有大量植被，受其影响，盐分被植被根系吸收了；其二，处于地表0 m处土 层由于降雨等的淋滤淋溶作用，降低了土体中的盐分。 综上可知，研究区域全盐量随取样深度变化曲线及其垂向分布特征，西宁盆地盐渍 土全盐量在垂直方向上具有成层分布的特点，在水平方

11、向上具有自西向东基本降低 的特点，在地表0 m处基本上呈现出一个低值现象。3.3 盐渍土易溶盐含量的空间动态变化根据图5 ，五个研究亚区的易溶盐含量在垂向上，随着深度的增加降低；在水平方 向上，沿着西宁盆地自西向东，即河谷上游至下游方向，易溶盐含量基本为逐步降 低的趋势。本文结合西宁盆地地层岩性分析认为，在垂直方向上，虽然易溶盐容易 被地表降水、冰雪融水淋滤不断向下迁移，但是，由于西宁盆地年均蒸发量大于降 雨量，因此，被淋滤到地下的易溶盐又随着反复蒸发的毛细水不断向地表运移，在 地表弱结合的毛细水受热蒸发，易溶盐残留在地表浅部的土体中，日积月累，就产 生地表易溶盐富集，随着深度增加而呈现降低的

12、现象。另外，前已述及，西宁盆地四面环山地表出露地层以水平层理的新近系红色泥岩夹 石膏层为主，上覆第四系风化壳、残积层及坡洪积地层，处于高处泥岩中的石膏夹 层经过风化淋滤，随着包气带水形成的含盐溶液进入河流上游的坡洪积物和河流阶 地地层中，随着地形的降低，这种含盐包气带水中的盐分也会逐步被稀释减少，就 形成了西宁盆地盐渍土中易溶盐含量随着地形降低和河流方向降低的现象。3.4 盐渍土类型空间动态变化特征根据GB500212001岩土工程勘察规范中6.8.2条规定，对5个研究亚区的盐渍土按含盐化学成分进行分类，可以得到图6所示结果，研究区盐渍土类型在 垂向随取样深度变化可以分为3层，即第一层为01.

13、0 m,硫酸盐渍土为主；第 二层为1.0 1.7 m,亚硫酸盐渍土为主；第三层为1.7 3.0 m,为硫酸盐渍土。3.5 盐渍土中全盐量与主要组份的变化关系TJ1亚区盐渍土盐分组成比较复杂，主要以为主。从图7可知，离子质量分数与全 盐量的变化规律为,质量分数随盐渍土全盐量的增大而增大,其随全盐量增加的变 化幅度最大，说明质量分数与盐渍土全盐量的相关性比较显著二CI- ,K+,Mg2+,Na+,Ca2+等离子的质量分数较为稳定，几乎不随盐渍土全盐量的变化 而变化。总之,该区各离子质量分数随全盐量的增加基本上呈现出增加的趋势,且 该亚区盐渍土全盐量及化学性质主要受控制。TJ2亚区盐渍土盐分组成比较

14、复杂，主要以和Ca2+为主。由图8可以看出，离子 质量分数与全盐量的变化规律为，所有离子质量分数均随全盐量的增加而增大。但 是，相对而言，和Ca2+质量分数随盐渍土全盐量的增大而增大；，CI-,K+, Mg2+等离子的质量分数较为稳定，几乎不随盐渍土全盐量的变化而变化。结果说 明，该亚区盐渍土全盐量及化学性质主要受和Ca2+控制。TJ3亚区的盐渍土盐分组成比较复杂，主要以和Ca2+为主。分析图9可知，不同 全盐量处的质量分数在700 6 000 mg/kg , Ca2+的质量分数在2 000 mg/kg 左右。离子质量分数与全盐量的变化规律为含量随盐渍土全盐量的增大而先增大， 后在全盐量为 1

15、2 010 mg/kg 处含量突然减小，其曲线呈陡降趋势，之后又增加， 即质量分数与盐渍土全盐量质量分数的相关性非常显著，可能是由于较其余离子相 比随水运移速率比较慢；，CI-, K+等离子的质量分数较为稳定，随盐渍土全盐量 的变化比较小，说明与全盐量之间的相关性不是很明显。该亚区盐渍土全盐量及化 学性质主要受和Ca2+控制，与TJ2亚区的结果几乎一致。TJ4亚区盐渍土盐分组成比较复杂（图10），主要以和Ca2+为主。不同全盐量下， 的质量分数在269-4 035 mg/kg之间，Ca2+的质量分数在128.3 1 289 mg/kg之间变化。离子质量分数与全盐量的变化规律为，与Ca2+随盐渍

16、土全盐 量的增大而基本增大，但是，质量分数在盐渍土全盐量为2 810 mg/kg时突然减 小，之后又呈增大趋势，说明 质量分数与盐渍土全盐量质量分数的相关性很显 著；,Cl- , K+等离子的质量分数较为稳定，随盐渍土全盐量的变化比较小，说 明这些离子与全盐量的相关性不是很显著。该亚区盐渍土全盐量及化学性质主要受 和Ca2+控制。TJ5亚区盐渍土盐分组成比较复杂（图11），主要以和Na+为主，离子质量分数与 全盐量的变化规律为含量随全盐量的增加变化幅度非常大，其变化曲线基本上呈现 上升的趋势，仅在全盐量为2520 mg/kg时含量减小了，说明含量与全盐量呈显著相关性；,Cl- , K+ , M

17、g2+等离子的质量分数较为稳定，几乎不随盐渍土全盐 量的变化而变化。该亚区盐渍土全盐量及化学性质主要受和Na+控制。综上所述，研究区西宁盆地分布的盐渍土盐分沿着盆地自西向东(河流方向)、自地 表向下，在pH值、全盐量、易溶盐含量、全盐量与各离子质量数等指标上总体上 存在规律性变化，均有一定时空动态变化关系，笔者认为：(1) 研究区盐渍土的呈现沿河谷谷坡降低方向和顺河流沿岸方向分布，主要为中性 盐渍土，博尔塔拉河流域盐渍土也为中性盐渍土29，而吉林省大安市苏打碱土呈 强碱性19。由于高原河谷气温变化较大，蒸发作用使毛细水反复上升下降，携带 盐分聚集近地表，因此，与古丽格娜哈力木拉提等20啲研究结

18、果相同，即研究 区盐渍土呈现pH值随垂向深度增加而降低。同时，由于地表流水径流下降过程中 的淋滤作用，导致西宁盆地自西向东沿河流方向降低的动态变化规律。(2) 盐渍土全盐量基本上随着取样深度的增加呈现降低的趋势，与吉林省大安市苏 打碱土含盐量随深度的变化趋势正好相反19。0-1.7 m盐渍土全盐量明显高于 其他土层，盐分主要积累在该层，全盐量在850 12 850 mg/kg。其中，0.2 0.6 m和1.4 -1.7 m处，盐渍土全盐量明显高于其他土层，盐分主要积累在两个 深度层，全盐量分别在 820 -15 510 , 1 490 - 9 690 mg/kg。1.0 -1.2 m 全盐 量

19、降低很快，1.2 - 2.0 m全盐量降低到一个稳定值2 000 mg/kg左右，随垂向深 度变化很小。吉林省大安市苏打碱土 20 - 80 cm含盐量也明显高于其他土层，为 盐分的积累层19。研究区地表0 m处的盐渍土全盐量均存在一个低值现象，吉林省大安市苏打碱土 在0 20 cm范围土壤含盐量也出现这种现象19。分析原因有两点：其一，该层 在土壤表层，表面有大量植被，受其影响，盐分被植被根系吸收了；其二，处于地 表0 m处土层由于降雨等的淋滤淋溶作用，降低了土体中的盐分。因此，研究区域全盐量随取样深度变化曲线及其垂向分布特征，西宁盆地盐渍土全 盐量在垂直方向上具有集中两层分布，在水平方向上

20、具有自西向东基本降低的特点， 在地表0 m处基本上呈现出一个低值现象，并随季节略有波动的动态分布特点。(3) 硫酸盐、亚硫酸盐属于中溶盐，在毛细水的淋滤中，中溶盐的性质就决定其盐 分运移存在局部富集硬结的现象，因此，盐渍土类型在研究区垂向随深度变化分3 层富集分布，即第一层硫酸盐渍土为主(0 1.0 m);第二层亚硫酸盐渍土为主 (1.0 1.7 m)；第三层为硫酸盐渍土(1.7 3.0 m)，并沿高程减低出现波动现象。因此，在实际工程修建中应注意硫酸盐渍土的危害，并注意地基基础的布置。(4) 研究区盐渍土中全盐量及主要组份主要受和Ca2+控制，并且沿高程降低，逐 步呈现由和Ca2+控制变为由

21、和Na+控制的规律；博尔塔拉河流域盐渍土阴离子 以Cl-和为主，阳离子以Na+为主29。吉林省大安市苏打碱土19及环渤海低平 原30土壤盐分含量及化学性状主要受Na+及控制。由于本次研究取样点水平间距较大，且仅从宏观的角度，概括了青海西宁盆地盐渍 土盐分空间动态变化的初步特征，进一步需要更细致和深入的研究，从而可以系统 的研究西宁盆地盐渍土盐分空间动态变化特征。【相关文献】1 罗友弟青海地区盐渍土分布规律及其盐胀溶陷机制探讨几水文地质工程地质,2010, 37(4):116 - 120.2 INAKWU O A, ODEH A O. Spatial analysis of soil salin

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