论模拟耐盐植物促进土盐—水盐分离新模式

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  摘要: 我国西北地区分布着大面积的盐渍土,随着国家“一代一路”战略的问世,盐渍土严重阻碍了我国西北地区的经济社会发展,因此开展关于盐渍土的改良治理方法的研究具有重要的意义。本文通过分析国内外盐渍土治理方法,提出了盐渍土集约化水盐分离和耐盐植物种植相结合的地基处理新模式。为西北地区盐渍土的资源利用和可持续发展提出新的盐渍土地基处理新模式。
  关键词: 盐渍;集约化水盐分离;耐盐植物;地基处理;可持续性
  前言:盐渍土是盐土、碱土和其他各类盐碱化土壤的总称[1]。盐渍土土壤中可溶性盐类含量过高不仅会影响植物生长,还对工程建筑物有不同形式的破坏作用。盐渍土地基上修建的工业民用建筑物,若地基发生盐胀,不仅地基和墙身会发生破坏,公路和铁路路面会发生隆起、开裂和不均匀沉降。此类事故多次发生,给社会发展和人民群众带来了不可估量的损失,所以盐碱化土地治理是我国农业和工程的重点内容之一。
  1 西北地区区域及特征
  1.1渍土形成原因
  我国西北地区昼夜温差大且气候变化剧烈,全年降水稀少,但蒸发量大,岩土中的易溶性盐随着地表径流渗入土壤和地下水中,使地下水的矿化度升高,地下水因受毛细引力的影响上升,导致盐分因蒸发上升到地面表层,从而西北地区在干旱多风季节形成了大量的盐渍土[2]。
  2 盐渍土治理现状及其存在的问题
  2.1 盐渍土的治理现状
  2.1.1 盐渍土地基处理方法
  盐渍土地基工程的处理技术可分为去隔断水分、固化剂处理、结构加固、除土体中的盐分四类[3]。固化剂加固使用无机固化剂或高分子固化剂处理盐渍土;结构加固有强夯法、设置半刚性基层、设置桩基;去除土体中的盐分有换填垫层法、浸水预溶法、化学处置法;阻断水分可以设置隔断层。
  2.2 盐渍土治理存在的问题
  笔者查阅并分析盐渍土工程治理的相关文献,发现国内外目前的治理方法存在以下三个问题。
  2.2.1经济成本高昂
  处理盐渍土地基时,土地面积大导致用换填垫层法处理盐渍土地基需要大规模扰动和搬运地表上的土壤或其它物质,地基处理投资大,不符合经济适用的原则。且换填垫层的方法治标不治本需要持续投资,地基盐渍土上部治理完后,容易再次造成盐渍化,对建筑物的危害仍旧存在。
  2.2.2 过度依赖水资源
  引水洗盐会耗费大量水资源,对于干旱的西北地区地区来说预浸水法会加剧水资源短缺问题,不利于水資源的可持续发展。
  2.2.3对生态影响较大
  人工排水降低地下水位可以减缓盐碱化,但会引起地基的沉降,还会导致当地自然植被缺水死亡,破坏当地本来的自然生态系统。用化学处置法,盲目的向土壤中添加氯盐,,即使能够改善部分盐渍土的性质,但化学添加剂的安全不可控,会导致土壤中的硫酸根离子和重金属离子的增加,他们会随着生态循环系统最终危害人类自身,得不偿失。表层盐碱化土壤通过渠道排盐技术使土壤中盐分排入当地水域。无节制的灌溉、采矿和道路融盐等活动,河道水体因此发生次生盐碱化,对水生生态系统产生不良影响,导致水生生物多样性减少以及溪流的生态服务功能下降[5]。
  3盐渍土治理新模式
  针对盐渍土治理中存在诸多的问题,盐渍土地基处理不当产生诸多危害,盲目的频繁洗盐且会浪费大量水资源,无规划排泄的盐水汇当地水系,使下游地区的土壤和地下水出现盐碱化,为了根本解决处理盐渍土,笔者提出一种盐渍土治理新模式。
  对植物耐盐生理基础研究分析,植物对盐分的吸收既有蛋白质、核酸、碳水化合物等结构和能量物质的代谢,还有酶、激素等生长调节物质的合成与激活。在这一系列的反应过程中包含着离子交换与逆向运输,信号刺激与传递,基因活化与合成[6]。
  本文参考其他国家对盐渍土的处理方法后进行大胆假设,提出“模拟耐盐植物促进土盐—水盐分离的盐渍土高效透析式管理新模式”,具体是将耐盐植物吸收土壤中的盐分的过程编写一套计算机程序,然后模拟耐盐植物的生理过程中发生的化学反应,将这一过程进行机器设备化,在土壤中预埋设好水盐分离管道,建立一个类似于燃气、供热、给排水等各种工程管线链接整个城市,连通土盐-水盐循环处理厂,可将盐渍土地基中的盐分吸收土盐—水盐无限次循环分离到正常值。该模式可以综合概括为“循环利用水资源,水盐分离集约化,高效充分可持续洗盐”。其具体含义如下。
  1 循环利用水资源。目前使用的水淹分离排水措施不仅会降低地下水位,还会浪费大量的水资源,造成水资源的短缺,还会引起当地生态系统失衡。本模式在盐渍土下埋设管道循环排盐,在土壤下游洼地修建集水槽,再进行水盐分离致使水资源可以循环利用。
  2 水盐分离集约化。为减少水的蒸发,高浓度洗盐排水的收集后,通过土壤预埋的封闭管道流通到盐水处理厂区进行集中处理。高浓度洗盐排水可以利用太阳能集热系统、地热能和风能等新能源加热析出盐分。高浓度洗盐排水析出的盐,能作为工业生产原料销售,变废为宝,达到资源集约化的利用。
  3 高效充分可持续洗盐。“模拟耐盐植物促进土盐—水盐分离的盐渍土高效透析式管理新模式”这过程可以高效批量化的改良处理大面积盐渍土。处理过的土壤还会再次发生盐碱化,进行地基处理时的预埋的装置可以多次重复利用。不同深度土层都预埋水盐处理的管道,能有效分离土壤剖面各深度的盐分,水盐-土盐能够高效分离,缩短洗盐时间成本,延长洗盐间隔时间和提高土地利用周期的目标。
  4 新模式的应用前景展望
  1 我国西北地区是土地盐渍化的重灾区,若能充分利用新模式集约化管理盐渍土地,不仅可以发展大棚果蔬等设施农业提高土地的利用率,还促进乡村振兴计划的完成,改善盐渍土地落后西北地区的生产条件和经济水平。
  2 治理效益持续时间长。新模式可以一次清理盐渍土中大多的盐分,因盐分能随着水循环得到收集,使得土地的可利用时间大大增加,下次洗盐的时间和成本也会相应减少,治理收益却持续增长。
  3 “一带一路”沿线国家和地区盐渍土有着广泛分布。若能集约化的开发和治理盐渍土,打造出具有国际竞争力的盐渍土水土资源保护技术、盐渍土经济产业发展和水盐分离装备制造能力,那将大大提升我国的国际竞争力和综合国力,为我国创造更多国际合作和机遇[7]。
  参考文献
  [1]JTG E40-2007,公路土工试验规程[S].北京:人民交通出版社,2007.
  [2]罗伟甫.公路工程地质.北京:人民交通出版社,1980.、
  [3]朱振学.盐渍土地基工程处理技术研究综述[J].吉林水力,2019(09):2-3..
  [4]牛东玲,王启基.盐碱地治理研究进展[J].土壤通报,2002,33(6):449-455.
  [5]王飞.论基于土盐-水盐双分离的旱区盐碱地水土资源管理模式[J].水土保持通报,2019,39(1):317-321.
  [6]张建锋.植物耐盐机理与耐盐植物选育研究进展[J].世界林业研究,2003,16(2):16-22.
  [7]朱敏.我国新能源消纳困难原因及其对策[J].中国发展观察,2018(21):35-37.
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