廢棄濱海鹽田綠化改造工程研究與應(yīng)用

田仕文，周長海

(青島高新區(qū)投資開發(fā)集團(tuán)有限公司，山東 青島 266000)

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，許多沿海城市已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)升級、轉(zhuǎn)型、擴(kuò)張階段，原有城市土地資源短缺，大量的第二產(chǎn)業(yè)向城市周圍轉(zhuǎn)移。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)規(guī)模的擴(kuò)大和人口的增長也使城市建設(shè)用地的需求不斷擴(kuò)大，沿海地區(qū)紛紛把土地開發(fā)的目光投向原來寸草不生的濱海鹽堿地區(qū)[1]。近幾年，隨著青島的發(fā)展，在膠州灣北部進(jìn)行了青島高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)膠州灣北部主園區(qū)(以下簡稱高新區(qū))建設(shè)。雖然利用廢棄鹽田、養(yǎng)殖池、灘涂等荒蕪?fù)恋剡M(jìn)行開發(fā)建設(shè)，具有不占用耕地資源、減少城市建設(shè)費(fèi)用，以及利用廢棄資源、改善生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，但也為綠化工程帶來排鹽、治鹽課題。

在國內(nèi)較多地區(qū)對鹽堿地綠化技術(shù)進(jìn)行了研究，張萬鈞等在天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)過程中提出“允許深度”概念和“淺密式”水平暗管排水工藝，為淺潛水、淤泥質(zhì)軟基礎(chǔ)地區(qū)鹽堿地綠化提供成功經(jīng)驗(yàn)[2]；營口在新區(qū)建設(shè)中，依據(jù)地勢低，地下水位高、含鹽量高的區(qū)域特點(diǎn)，采取筑臺田、大坑客土栽植、加強(qiáng)施肥等精細(xì)化管理措施取得成功經(jīng)驗(yàn)[3]；唐山港開發(fā)區(qū)、山東東營、濰坊等地[4-6]主要采取挖運(yùn)鹽堿土、換填客土、化學(xué)改良、鋪設(shè)滲水管道和隔離層工程措施，以及優(yōu)選適應(yīng)耐鹽堿及當(dāng)?shù)丨h(huán)境植物品種等綜合治理的方法，先后在鹽堿灘涂地進(jìn)行鹽堿地綠化工程試驗(yàn)研究，均取得一定成績。因綠化種植地質(zhì)地貌、氣候環(huán)境不同，各地通過實(shí)驗(yàn)探索了適合自身環(huán)境特點(diǎn)的改造措施。青島地區(qū)在濱海鹽堿地區(qū)大面積進(jìn)行綠化種植的工程案例較少，因此高新區(qū)的綠化改造工程，可為本地區(qū)鹽堿地種植提供工程借鑒。

1 高新區(qū)概況

高新區(qū)位于膠州灣北部紅島北側(cè)，總規(guī)劃面積約63.44 km2，是臨近青島市主城區(qū)唯一的大面積待開發(fā)區(qū)域，具有明顯區(qū)位優(yōu)勢，區(qū)域位置如圖1。該區(qū)原地貌為濱海淺灘，后人工改造為養(yǎng)殖池或鹽田。沿海灘涂、鹽田或養(yǎng)殖池在海水長期作用下土壤中氯化鈉、硫酸鈉等中性鹽分不斷沉積，使該區(qū)域鈉離子濃度過高，土壤結(jié)構(gòu)黏滯、通氣性差、滲透系數(shù)低、毛細(xì)作用強(qiáng)、土壤表層積鹽，僅有少量耐鹽堿草種生存。由于原地形標(biāo)高比規(guī)劃場區(qū)標(biāo)高低，近期在園區(qū)開發(fā)過程中采用雜填土進(jìn)行了回填，地形地貌如圖2。

圖1 高新區(qū)位置圖Fig.1 The researched regional location

圖2 高新區(qū)原地形地貌Fig.2 The undisturbed landform and topography

2 自然條件及分析

高新區(qū)瀕臨黃海，受海洋和大陸的影響，一年四季分明。夏秋盛行偏南風(fēng)，溫?zé)岫嘤?，無酷暑。冬春盛行偏北風(fēng)，空氣干冷，雨雪稀少。年平均風(fēng)速3.4 m/s，年平均氣溫12.3 ℃；多年平均降水量為676.2 mm，降水量時(shí)空分布極不均勻，年內(nèi)變幅大，容易遭受旱、澇威脅；蒸發(fā)量較大，年平均蒸發(fā)量1 612 mm。

區(qū)內(nèi)總體地形平緩，地面標(biāo)高多為0～3 m，有多條河流入海。由于河流含沙量高，因而潮灘發(fā)育，現(xiàn)場改造為鹽田和蝦池，形成人工海岸。高新區(qū)內(nèi)分布厚度不均的人工填土，表層局部分布陸源的新近沉積粘性土，厚度0～3 m；中部海相軟土，厚度1～5 m。該兩層均屬軟弱土，總厚度3～5 m，具有強(qiáng)度低、變形大、弱透水等典型濱海軟土特征。

高新區(qū)地下水類型為第四系孔隙潛水，主要分布于砂土和淤泥質(zhì)亞粘土中。粘土、亞粘土透水性差，為隔水層或相對隔水層，地下水運(yùn)動(dòng)滯緩。地下水主要補(bǔ)給來源于大氣降水、側(cè)向徑流及海水入侵，主要排泄途徑為人工提取側(cè)向徑流及海水落潮外排。區(qū)內(nèi)地下水埋藏深度一般為1.0～2.8 m，水位標(biāo)高0.5～0.7 m，地下水位年變幅約1～2 m。

3 水質(zhì)及土壤分析

委托第三方單位，采取隨機(jī)抽樣的方式，對高新區(qū)東片區(qū)四條城市道路綠化工程分別進(jìn)行水質(zhì)、土壤進(jìn)行取樣，取樣位置如圖1陰影部分所示。取樣時(shí)間為3月下旬-4月上旬；取樣期正處于枯水期，地下水主要接受大氣降水補(bǔ)給。將取樣水質(zhì)與周邊羊毛溝河流水質(zhì)進(jìn)行對比，分析結(jié)果見表1；選取工程施工區(qū)域回填雜土表面以下0.3～0.5 m范圍內(nèi)土壤取樣分析，土樣分析結(jié)果見表2。

表1 水樣分析結(jié)果表Table 1 The results of water sample analysis

表2 土樣分析結(jié)果表Table 2 The results of soil sample analysis

通過表1、表2數(shù)據(jù)可知，區(qū)內(nèi)地下水礦化度大、水質(zhì)偏堿、含鹽量高，土體偏堿性、土壤pH高，不適宜直接進(jìn)行綠化種植，需采取綠化種植排鹽堿等改造措施。

4 綠化工程排鹽堿技術(shù)措施

根據(jù)高新區(qū)地下水位高、場區(qū)標(biāo)高低的特點(diǎn)，遵循鹽分運(yùn)行受水分運(yùn)行支配的“鹽隨水來，鹽隨水去；鹽隨水來，水散鹽留”的基本規(guī)律[7]，在綠化實(shí)施過程中，重點(diǎn)將上部雜填土鹽堿化改良和防止下部地下鹽堿水對植物生長的影響作為綠化工程的技術(shù)要點(diǎn)。

4.1 客土回填

因區(qū)內(nèi)地勢低洼，需進(jìn)行場區(qū)回填，在鹽堿地綠化工程中，將客土回填作為主要技術(shù)措施。在綠化工程實(shí)施區(qū)域，根據(jù)選取植物生長需要，采用外運(yùn)優(yōu)良種植土覆填30～150 cm，并在重點(diǎn)區(qū)域或節(jié)點(diǎn)設(shè)置人工微地形，通過抬高植物種植地面標(biāo)高，相對降低地下水位，一方面使下部地下水中鹽分難以借助毛細(xì)管作用上升到地表層，另一方面有利于上部土壤水向下移動(dòng)，將土壤中的鹽分通過排鹽堿管網(wǎng)排出，使土壤不易發(fā)生次生鹽漬化現(xiàn)象，從而為植物成活、生長提供了有利條件。

4.2 鋪設(shè)隔離層和降低地下水位

通常情況下，土壤地下水與表層土壤水維持一定的動(dòng)態(tài)平衡，地下水位恒定，表層土壤中的離子含量相對穩(wěn)定。由于青島地區(qū)土壤水分蒸發(fā)量是降雨量的2.4倍，表層土壤中的水分含量下降，引起高鹽濃度地下水沿土壤毛細(xì)管上移，土壤中的鹽分也隨著水分同時(shí)運(yùn)動(dòng)。水分蒸發(fā)以后，鹽分會在土壤表層積累，表層積累的鹽分離子達(dá)到一定高的濃度時(shí)，就發(fā)生土壤鹽堿化。

高新區(qū)現(xiàn)狀上層為近期回填的偏堿性雜填土，下部為含鹽量較高的濱海鹽堿土。為防止回填種植土鹽堿化，在雜填土表面鋪設(shè)0.3 m厚碎石層和 0.05 m厚碾壓稻草作為隔離層，阻斷高鹽濃度地下水通過毛細(xì)管作用上升。同時(shí)，在隔鹽層下設(shè)置直徑為110 mm的軟式透水排鹽管，與市政雨水管網(wǎng)相連，一方面及時(shí)將上部滲入土壤中的灌溉水、雨水等排出，使土壤中的鹽分隨水排走，起到淋洗作用；另一方面可降低地下水位，防止地下水上升至植物生長所需土壤范圍內(nèi)。為了防止鹽堿土中的鹽分側(cè)向滲透，在回填種植土前，用塑料薄膜與周邊的鹽堿土隔離，具體做法如圖3。

圖3 隔鹽、排鹽層做法示意圖 Fig.3 Scheme of isolating layer

圖4 高新區(qū)道路綠化景觀一角Fig.4 The present situation of road greening

4.3 選擇耐鹽堿植物

在植物的生長過程中，植物自身的生理機(jī)能及對外界環(huán)境的適應(yīng)能力，是保證植物成活的內(nèi)在因素。因此綠化設(shè)計(jì)中，在考慮青島氣候環(huán)境、植物多樣性、觀賞性的同時(shí)，重點(diǎn)從耐鹽堿性能方面進(jìn)行了選擇。主要選擇了耐鹽堿性能較強(qiáng)，耐干旱、耐瘠薄的國槐、法桐、白蠟、銀杏、櫸樹、欒樹、饅頭柳、臭椿、水杉、櫻花、丁香、小龍柏、金邊大葉黃楊、紫葉小蔥蘭等植物。

5 結(jié)論及建議

經(jīng)過對2008和2009年研究區(qū)域部分道路綠化項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，植物成活率達(dá)95%以上，其死亡主要由苗木起運(yùn)損傷、栽種季節(jié)不適宜、冬季保暖措施不及時(shí)或不到位引起。目前青島高新區(qū)已基本實(shí)施完成綠化面積約190 hm2，徹底改變了原來濱海灘涂寸草不生的荒蕪景象。較高的成活率驗(yàn)證了排鹽堿措施的有效性，其經(jīng)驗(yàn)可為類似地區(qū)綠化工程實(shí)施提供參考和借鑒。通過青島高新區(qū)幾年來的綠化改造工程實(shí)踐，結(jié)合分析，得出以下結(jié)論和建議：

1)客土種植是綠化迅速見效的有力手段，也是排鹽堿措施發(fā)揮成效的基礎(chǔ)。但客土種植經(jīng)濟(jì)造價(jià)高，通過對青島高新區(qū)2009年部分市政道路綠化工程成本分析，客土費(fèi)用約占綠化平米造價(jià)的 24.7%。因此，應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)、不同種類的植物來確定最佳客土覆填區(qū)域及厚度，以便節(jié)約造價(jià)。

2)經(jīng)對青島高新區(qū)2009年部分市政道路綠化工程成本分析，綠化工程排鹽堿措施費(fèi)約占綠化平米造價(jià)的18.9%，占綠化工程造價(jià)比例較大。應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕邓⑺舭l(fā)量、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、植物種類等條件合理確定排鹽堿方式、碎石隔鹽層厚度。

3)青島高新區(qū)綠化種植區(qū)域有獨(dú)特的地質(zhì)土壤特點(diǎn)，上層為近期回填的偏堿性雜填土，下部為含鹽量較高的濱海鹽堿土。根據(jù)其特點(diǎn)，高新區(qū)綠化工程隔鹽堿層設(shè)置在雜填土表面，并根據(jù)規(guī)范規(guī)定的植物生長種植土厚度、微地形景觀設(shè)計(jì)需要進(jìn)行客土覆填。建議若條件允許，應(yīng)做試驗(yàn)段，以便確定最優(yōu)排鹽堿措施的技術(shù)指標(biāo)。

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