安哥拉梅農蓋水田農場有機質粉質粘土滲透性質初探

楊麗娜 戴彥雄

（機械工業勘察設計研究院 陜西 西安 710043）

安哥拉梅農蓋水田農場位于安哥拉中南部內陸城市梅農蓋市東部，項目總體規劃沿LONGA河的漫灘部位進行水稻種植。在LONGA河的漫灘部位普遍分布有一層黑色～黑褐色的粉質粘土，為主要種植土，該土類的主要表觀性質：①該類土層色澤較深，主要分布于河道兩側及河道的堆積岸，一般與沼澤伴生；②該類土層的有機質或碳質含量較高，染于手上甚至難以洗掉；③該種土土性較粘，和水后可搓成土條；④該層粉質粘土由河道漫攤處向河岸處呈過渡性分布，厚度逐漸趨薄，且由粉質粘土過渡至粉細砂。

為了進行水稻種植的蓄水設計，進行相關水利構筑物如渠道、田埂等的防滲設計，如何合理的選取該層土的滲透指標就成為農場開發過程中的關鍵因素。本文結合一些工程地質測繪及室內試驗，對該層粉質粘土的物理力學性質尤其是滲透性質進行了初步探索。

1 農場工作區概況

梅農蓋農場工作區位于安哥拉Menogue市Longa河所在河谷，沿河谷自南向北延伸約30km。該河谷總體較為開闊，但上游相對較窄，寬度約500m～1400m，下游部位相對較為寬闊，寬度約1300m～2800m。河谷內地勢較為平坦，橫向上總體呈西高東低，呈8‰的緩坡逐步下降；縱向上總體呈北高南低，地面比降約1‰左右，僅在地貌單元改變的部位略有起伏。由河谷至兩側山梁成緩坡抬升，由于Longa河在河谷中基本緊貼河谷東側山梁，故東側山坡相對較陡，約8°左右，而西側山坡相對較緩，約4°左右。

農場工作區近河平緩部位主要為河漫灘地貌，沿河曲緩坡抬升的部位主要為緩坡丘陵地貌與沖積階地地貌。

圖1 擬建場地位置圖

根據安哥拉氣象局的氣象資料，Menogue市地區屬高溫半干旱氣候，每年4月～10月為旱季，11月至次年3月為雨季。年平均最高氣溫為29.4℃，年均降水量為800mm左右，年雨、旱季降水量極差約205mm。

該區域河流主要靠大氣降水及地下水補給。由于該區域所處地段均為松散砂類土堆積層，為河流提供了相對較好的補給與排泄環境，雨季大氣降水量大時，河水通過地下潛流的方式補給地下水，抬升地下水位；旱季大氣降水量小時，地下水回流補給河水。根據對Longa河的水文觀測，該河流速及水位在一個水文年內變化不大，旱季末期流速約在0.49m/s，雨季末期流速約在0.47m/s，旱雨季河水水位差約在0.1m～0.2m左右，但由于河谷內較為寬緩，故河水雨旱季動態變化時淹沒面積變化較大。

該區域地層主要以砂類土為主，根據地質勘探情況揭示，上部主要為有機質粉質粘土層，但其分布不連續；其下50m探明范圍內以石英質粉砂～細砂為主，局部相變為中砂。

2 有機質粉質粘土的分布特征

通過地質勘探工作，該種有機質粉質粘土主要分布在近河的沼澤地段及山梁間的凹陷地段，山梁前端岸坡一般比降較大，該類土分布較少。根據勘察調查，該粉質粘土分布具以下規律：

表1 粉質粘土物理力學性質指標一覽表

表2 試坑滲水試驗成果表

表3 雙環和單環滲水試驗成果表

（1）河道突然變窄的地段一般該類土厚度比較大。

（2）自近河的沼澤地至遠河的河漫灘、緩坡丘陵方向，該類土的厚度呈由薄到厚，再由厚到薄的規律分布。最厚的部位一般分布于季節性存水的河漫灘部位。

該類土厚度一般在0.5m～1.5m左右。

3 有機質粉質粘土的物理力學性質

根據勘察期間所進行有機質含量測試，該層土的有機質含量在20%左右。

根據室內試驗，該層土的相關物性指標見表1所示。從表中可以看出該層土總體屬粉質粘土，其含水率、重度、塑性指數、液性指數等指標隨土體分布位置的不同差異較大，但根據密度、孔隙比等試驗指標可見該粉質粘土總體處于大孔隙、低密度、具高壓縮性的狀態。

4 有機質粉質粘土的成因及滲透性質推斷

根據上述農場區域地層分布情況及水文氣象特征可知該區域地表水水位在雨季和旱季變化比較大，推斷該層土主要是由于植物在地表水動態的上升與下降過程中在靜水環境下腐爛所形成。即在旱季地表水范圍變小時，植被在較為濕潤的情況下生長，但在雨季來臨后，根系很快又被地表水淹沒造成植被死亡，并在靜水環境下腐爛降解并附著于砂骨架上所形成。

同時，由于河流的動水沖刷作用，形成了該層土在近河的沼澤地分布厚度較小，而在遠河的季節性存水的河漫灘厚度較大的分布特征。而在河道突然變窄部位，由于地形突然變化的阻滯影響，使得上游沖刷帶來的有機質團粒在近岸不斷堆積，從而造成河道變窄部位該層土分布較厚的情況。

根據對該層土成因的推斷及對其物性指標、分布規律的了解，該種土的滲透性質很有可能不同于一般意義上粉質粘土的滲透性質，該種土的松散結構性及易沖刷性很可能導致該層土具有很強的滲透性。

5 有機質粉質粘土的滲透性質初探

根據現場條件，依據《工程地質手冊》（第四版）[2]的相關方法，選擇了部分試驗點進行了相關試坑滲水、單環滲透及雙環滲透試驗，試坑滲水試驗結果見表2，單、雙環滲透試驗結果見表3。

《工程地質手冊》（第四版）中所給出的一般的粉質粘土的滲透系數約1.04×10-4m/d～5.18×10-3m/d，粉砂的滲透系數約5.18×10-2m/d～1.04×10-1m/d，從表2、3可以看出該層粉質粘土層滲透系數顯示出粉砂的特性，驗證了根據其成因、分布及物性指標對其滲透性質的相關推斷。

根據對其成因、分布、物性指標的綜合分析并結合滲透試驗結果，可以看出粉質粘土的強滲透性與其骨架結構有較大關系。該類土骨架結構以粉細砂為主，在其形成過程中，有機質膨脹腐爛并充填在砂顆粒之間，使該類土變得松散，處于大孔低密度狀態。隨著有機質形成的細粒土量的增長，其逐漸顯示出粉質粘土的性質，但其內部的松散結構卻使其顯示出砂類土的滲透性質。

6 對該類土使用的相關建議

（1）針對該類具特殊滲透性的粉質粘土，在滲透系數選取上，大面積灌溉防滲設計所需的滲透系數可參照雙環滲水試驗結果，即該有機質粉質粘土層滲透系數可按1m/d采用；線狀或點狀水體（如水池、灌溉渠等）防滲設計所需的滲透系數可參照單環或試坑滲水試驗結果，即該層粉質粘土層滲透系數可按1.5m/d采用。

（2）在水利構筑物的使用上，如該類土不能達到防滲要求，建議對其添加如水泥等的添加劑以改良其滲透性質。

7 結論

（1）該層粉質粘土不同于一般意義的粉質粘土，由于其形成條件及環境的特殊性，顯示出大孔、低密度具高壓縮性的特點。

（2）因其特殊的結構性，該層粉質粘土顯示出類似于砂類土的強滲透性。

（3）在工程中考慮該類土的滲透性能時，需結合工程地質勘察及相關試驗綜合判斷其滲透性，選擇合適的設計參數，切不可按照相關經驗指標套取，以免造成工程事故。陜西水利

[1]戴彥雄.安哥拉CuandoCubango省Longa水稻農場開發建設項目工程地質勘察報告書[R].西安：機械工業勘察設計研究院，2011.12.

[2]常士驃，張蘇民等.工程地質手冊（第四版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.