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最近哈尔滨有一件事,在本地圈子里传开了。一位男子想着自家院子里打一口水井,日常浇园子、洗洗东西方便,找了打井师傅开工,一路往下钻,钻到9米深的时候,工人往下看,发现井底出现了一层冰。这件事刚被分享出来的时候,不少人第一反应觉得反常,毕竟井在地下,按很多人的常识,地下越深应该越暖和,怎么挖到9米,反而结冰了?还有人开始猜测,是不是挖到了地下冰河,或者底下有什么特殊的地质层,各种各样的说法跟着冒出来。

先把这件事本身说清楚。事情发生在哈尔滨,属于高纬度地区,冬天冷,土层冻得很厚。这位男子本来计划打一口普通的浅井,用来满足院子里的用水需求,不是那种几十上百米的深井。打井设备一点点往下掘进,穿过表层的泥土、黑土层,到五六米的时候,泥土还是潮湿的,没有结冰的迹象。继续往下打到9米位置,钻头带上来的土温度明显变低,往井底查看,能看到一层薄薄的冰层附着在井底,当时在场的人都觉得意外。很多没在北方生活过的朋友,很难理解这个情况,大家固有的认知是,地下深处受地热影响,温度会高于地表,结冰只会出现在地面之上。但这个认知,放到东北的冻土地带,并不完全适用。

这里就要说到一个很多人听过,但了解不多的词:多年冻土,也叫永久冻土。很多人会把冻土简单理解成冬天冻、夏天化的泥土,其实冻土分两种,一种是季节冻土,一种是多年冻土。季节冻土就是我们平时最常见的,每年入冬之后,地表往下冻,等到开春气温回升,冻层慢慢融化,到夏天就化开了,国内大部分地区都是这种冻土。而多年冻土不一样,它是连续很多年,土层温度一直维持在0℃以下,土里的水分常年保持结冰状态,只有最靠近地表的一小层,夏天会短暂融化,这一层叫做活动层。

哈尔滨处于季节冻土和零星多年冻土的过渡区域,并不是整片大范围的连续永久冻土,但局部地块,完全有可能存在埋藏型的冻土层。这种埋藏冻土,上面覆盖着一层厚度不一的土层,相当于给冰层盖了一层土被子。正常情况下,上面这层土足够厚,隔绝外界温度,冻土可以长期稳定保存。当打井钻杆钻穿覆盖层,直接抵达这层冻土的时候,井底看到冰,就不难解释了。这件事里9米深见到冰,刚好符合这类埋藏冻土层的埋藏深度范围。很多人会疑惑,地热去哪了?地热确实存在,但地热的升温效应,需要到足够深的位置才会体现。在几十米、上百米以内的浅层地层,起主导作用的不是地热,而是长期以来地表气候积累下来的温度。在东北寒冷区域,千百年持续低温,寒气慢慢往土层里面渗透,在合适的土质、排水条件下,就能形成这种藏在地下的冻层。

当然,除了多年冻土,还有另外两种可能性,我们客观分开讲,不直接下定论。第一种,是局部的隔水层积水结冰。土层里面不是均匀的,有的地方是黏土,透水性很差,水渗不下去,积在这一层里面。如果这个位置的地温常年低于0℃,积水慢慢就冻成冰夹层。这种冰夹层范围不大,只是一小块,不是连片的冻土。打井刚好钻到这个夹层,就会看到井底结冰。这种情况,在东北的浅井施工里,偶尔也会遇到。第二种,相对少见一些,就是井孔里面的水汽凝结成冰,不是原生地下冰。打井过程中,井孔打通之后,外面的冷空气顺着井筒往下灌,井下本身湿度高,水汽碰到温度偏低的井壁和井底,短时间凝结成薄冰。这种冰一般很薄,等井孔通风一段时间,或者往里面灌水之后,很快就融化消失,和原生埋藏冰有区别。

那怎么简单区分这几种情况?不用专业仪器,靠打井现场的几个细节就能大致判断。如果是冻土本身的冰,冰层和泥土是混在一起的,钻上来的土是冰冻土块,捏不开,里面带着冰碴,就算拿到地面,在常温下也要一段时间才融化。如果只是水汽凝出来的冰,只是浮在井底表面一层薄膜,捞上来就是清水,没有冻土块。如果是孤立的积水冻层,冰层下面往下继续钻几米,土质就恢复正常,不再有冰,再往下土层温度还会慢慢升高。

很多人看到这个新闻之后,第一时间联想到,能不能直接从这层冰里面取水?这里要提醒一下,这种含冰的冻土层,并不适合当成稳定水源。冻土里面的冰,属于固态水,不是流动的地下水。你就算钻到冰层,短时间融化出来一点水,水量非常有限,融化速度慢,根本达不到日常用水的需求。而且冻土结构很特殊,冻土本身靠里面的冰把土层牢牢固定住。一旦冰层融化,泥土失去支撑,土层很容易塌陷,井壁容易垮掉,这口井大概率打不成,还有一定的安全风险。所以有经验的东北打井师傅,遇到这种地下见冰的情况,一般不会停在这里取水,要么继续往下钻,穿过冻层,找到流动含水层,要么换位置重新选址打井。

顺着这件事,我们也可以聊聊北方打井和南方打井的差别,很多南方朋友没有概念。南方雨水多,地下水位高,很多地方挖个两三米就能见到水,土层常年温度变化不大,基本不存在冻土困扰。北方不一样,尤其是黑龙江,每年的冻深是重点参考数据。普通季节冻土,最大冻深能达到2米左右,这是地表往下,每年冬天都会冻透、夏天会化开的区域。再往下,如果条件合适,才有可能保留常年不化的冻土。所以在东北打井,首先一条硬性要求,井管的进水位置,必须打到当地最大季节冻深以下,不然冬天井里面的水一冻,管子直接堵死,井就废了。很多自己在家打浅井的人踩坑,就是井打得太浅,取水口落在冻层里面,一到冬天就冻住没法用水。

还有不少网友提出疑问,地下有冻土,会不会影响房子、院子的地基?这个问题很实用。冻土最大的特点就是冻胀融沉。土里有水,结冰之后体积变大,会把土层往上顶;等到冰融化,土层收缩下沉,一胀一沉反复变化,地基就容易开裂、倾斜。所以在冻土区域盖房子,地基处理是重中之重,不能直接按照普通土质的办法施工。正规建房,要么把地基基础加深,穿过冻土层,落到稳定土层上;要么提前做保温、隔水措施,避免地基周边土壤里面的水分反复结冰融化。也正是这个原因,在东北农村自建房,很多师傅选址的时候,会提前避开已知的埋藏冻土区,减少后期出问题的概率。

这次哈尔滨男子打井9米见冰这件事,也可以帮我们纠正几个流传很广的错误认知。第一个误区:地下越深一定越热。这个说法只适用于很深的地层,一般要到几千米的深度,地热的影响才会明显主导温度。在百米以内的浅层,温度更多受区域气候、历史环境影响,寒冷地区浅层完全可以出现低于0℃的土层。第二个误区:冻土只有在高原、北极这些地方才有。国内除了青藏高原大片多年冻土,东北大小兴安岭一带,也分布着不少零星的岛状多年冻土,零零散散藏在地下,只是平时普通人很难接触到,打井、挖地基的时候才有可能碰到。第三个误区,地下见冰就是大水源。前面也说了,地下冰大多是固态冰,不是活水,不要指望靠一层冰解决用水问题,盲目往下开挖,反而容易引发塌孔。

还有人关心,这种地下冻土,会不会因为近些年气温变化慢慢消失?客观来说,多年冻土对温度变化非常敏感。区域平均气温升高,冻土上部的活动层会变厚,一些小块的岛状冻土,冰层慢慢融化,范围逐步萎缩。但这个过程是很缓慢的,不是短短几年就会全部消失。而且冻土的存续,不光看气温,和植被覆盖、土层含水量、坡向都有关系。同样一片区域,大树底下、潮湿低洼处更容易保留冻土,开阔干燥的地方冻土更容易退化。

回到打井这件事本身,如果是北方的朋友打算自家院子打井,有几个实实在在的建议可以参考。第一,优先找本地长期做打井的师傅。本地师傅常年在这片区域干活,熟悉附近地层,哪里容易遇到冻土、哪里含水层稳定,心里有数,比外地过来的师傅踩坑概率低很多。第二,不要盲目追求浅井省钱。浅井施工便宜,但受季节冻害影响大,水质也更容易受地表污水、化肥污染。如果打算长期使用,尽量把取水层选在季节冻层以下。第三,开工前提前了解当地规定。很多地区,哪怕是自家院子,打井取水也有管理要求,不是想打就能随便打,要确认是否需要报备,避免违规。第四,打井过程中一旦遇到冻土、流沙层,不要强行继续施工,听从师傅判断,防止井壁坍塌,造成设备损坏,甚至伤人。

我们再回头看这件事本身,它并不是什么离奇怪事,只是特殊地质条件下的正常现象。很多人第一眼觉得不可思议,本质是我们平时接触的大多是温带、亚热带环境,缺少对冻土的认知。网络上每次出现这类地下见冰、特殊地层的消息,很容易衍生各种猜测,甚至一些没有依据的说法,大家看到类似消息的时候,可以先从地质常识角度想一想,不要跟着不实传言扩散。

大自然的地层结构,远比我们想象的复杂。同样是往下挖土,在南方挖到的是湿润泥土,在北方寒冷地带,几十米之内,就有可能遇上封存了很久的地下冰层。一层冰藏在9米深的地下,安静待在泥土里面,平时不会被人发现,直到打井钻头到来,才被大家看见。这件事也算是一个很好的科普窗口,让更多人知道,冻土不只是课本上的名词,它真实分布在我们国家北方的土地下面,影响着当地打井、建房、修路等很多工程。

生活里面很多有意思的现象,都藏在这些不起眼的民生小事里。不是什么惊天大新闻,但看懂背后的道理,以后自己或者身边人打算打井、修地基的时候,就能少踩一些没必要的坑。地理知识、生活常识,从来都不是分开的,了解清楚土层、温度、水源之间的关系,做决定的时候才不容易被网上碎片化的说法带偏。

今天聊到这里,想问问大家,你之前有没有听说过地下冻土?如果你在北方生活,有没有见过打井、挖地基挖到冻土的情况?欢迎在评论区留下你的看法,也可以点个关注,后续持续分享各地有意思的民生见闻和实用常识。

免责声明:本文内容仅为科普讨论,地质情况存在地域差异,不构成打井、建房施工指导建议;相关事件细节以官方通报为准,请勿轻信网络传言。