序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的地下水對調(diào)水工程輸水管道的腐蝕影響樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。

膠東調(diào)水工程是一項具有戰(zhàn)略性意義的水資源調(diào)配工程，同時也是一項重大的保障性的民生工程，輸水管道建成后，通過優(yōu)化配置水資源，緩解了膠東半島缺水的局面，為山東省煙臺、威海市的經(jīng)濟發(fā)展提供了水利保障[1]。截至目前，膠東調(diào)水工程已經(jīng)通水運行5年，工程運行對沿線地下水系統(tǒng)帶來了一定的影響，同時由地下水環(huán)境帶來的沉降、塌陷、浮托、突涌，尤其對混凝土結(jié)構(gòu)的物理化學(xué)浸蝕的潛在風(fēng)險也在逐漸地增加。為了減少、避免或消除沿線地下水給工程運行管理帶來的各種影響，降低工程運行成本，需要以膠東調(diào)水工程穿越區(qū)地下水環(huán)境狀況可能對工程產(chǎn)生的不利影響進行研究，調(diào)查研究地下水位水質(zhì)狀況，分析可能對膠東調(diào)水工程產(chǎn)生的不利影響，為提出切實可行的對策措施，保障膠東調(diào)水工程安全、長效運行提供支撐?；炷凉艿谰哂休^好的承載和防腐能力，在城市建設(shè)中始終發(fā)揮著越來越大的作用[2]。由于地下水環(huán)境對鋼筋混凝土具有腐蝕作用，因此在水利工程中鋼筋混凝土等構(gòu)造物的維修費用是一項巨大的經(jīng)濟支出[3]，例如，在1922年，占美國債務(wù)6%份額的各類混凝土結(jié)構(gòu)物的維修費高達2.6?1011美元[4]。我國目前沒有足夠嚴格的調(diào)查數(shù)據(jù)，如果按占國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)2%～4%份額來進行推算，我國歷年因鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕維修導(dǎo)致的經(jīng)濟支出的金額為1.7?1011～3.5?1011元[5]。據(jù)不完全統(tǒng)計，因鋼筋混凝土尤其是地下管道的腐蝕而導(dǎo)致的經(jīng)濟損失在所有腐蝕造成的經(jīng)濟損失中占有相當(dāng)大的比例[6]。早在200a前，國外學(xué)者就認識到水對鋼筋混凝土有腐蝕作用，特別是對輸水管道的腐蝕作用尤為明顯，是由地下水和土壤中離子侵蝕作用所導(dǎo)致[7]。早在19世紀初，國外學(xué)者維卡首次提出水中SO2-4對混凝土具有腐蝕性，后來英、法、日、德、前蘇聯(lián)等國家的學(xué)者先后在實驗室及室外進行了大量研究和試驗[8]。我國學(xué)者對鋼筋混凝土受地下水腐蝕性研究較少，資料不足，為了削弱地下水對鋼筋混凝土的腐蝕性作用，延長地下混凝土輸水管道的使用壽命，亟需對地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕問題進行深入研究[9]。為了研究地下水對膠東調(diào)水工程混凝土輸水管道的腐蝕情況，本文中選擇膠東調(diào)水工程煙臺—威海段的暗渠和管道段進行地下水腐蝕性分析評價，采用統(tǒng)計產(chǎn)品與服務(wù)解決方案（SPSS）軟件進行分區(qū)段水質(zhì)統(tǒng)計分析，根據(jù)相關(guān)標準進行腐蝕性等級評定，確定不同管段的地下水腐蝕性影響程度。

1研究區(qū)域概況

膠東引黃調(diào)水工程位于山東省域內(nèi)，地上段從濟南市章丘區(qū)漁張村起，至濰坊市昌邑市宋莊鎮(zhèn)后分水，直到煙臺市龍口黃水河泵站；地下段從黃水河泵站開始，直至威海市文登區(qū)米山水庫，此段通過管道、隧洞、暗渠等輸水。工程輸水線路總長482.4km，考慮到明渠段在輸水期間主要作為地下水的補給源，因此本文中不對明渠段進行研究。鑒于地下水對膠東調(diào)水工程混凝土管道的腐蝕性影響，本文中主要研究區(qū)段為煙臺龍口黃水河泵站—威海文登米山水庫段（煙威地區(qū)），輸水工程采用壓力管道、隧洞輸水和暗渠，全長149.88km。依次經(jīng)過黃水河泵站、溫石湯泵站、高疃泵站、星石泊泵站、米山水庫這4個站點，工程管道與暗渠材質(zhì)類型狀況如圖1所示。

2地下水水環(huán)境分析

2.1水質(zhì)指標選取

地下水對輸水管道腐蝕主要包括對混凝土、混凝土鋼筋和鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕?；炷粮g分為結(jié)晶性腐蝕、分解性腐蝕、結(jié)晶分解性腐蝕（復(fù)合性腐蝕），地下水中的Cl-、SO42-、HCO3-、Mg2+、NO3-離子與混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其水解從而發(fā)生腐蝕；鋼筋的銹蝕主要是由地下水發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電位差所導(dǎo)致；鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕主要是酸性腐蝕，pH<5的水對鐵具有強腐蝕性，一些重金屬鹽也會對鐵管造成銹蝕[11]。依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021—2009），參照該規(guī)范地下水中具有腐蝕性化學(xué)離子對混凝土的腐蝕指標[10]，在對研究區(qū)段地下水腐蝕機理進行分析論證基礎(chǔ)上，確定本次檢測的地下水的水質(zhì)指標主要涵蓋電導(dǎo)率，pH，硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽（以N計）、碳酸根、碳酸氫根、鉀離子、鈉離子、鈣離子、鎂離子、堿含量共12個指標。其中，針對混凝土的腐蝕選取的主要指標為pH，Cl-、SO42-、HCO3-、Mg2+、NO3-含量。對混凝土中鋼筋的腐蝕選擇主要評價指標為Cl-含量、干濕交替或長期浸水。對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕選取的主要評價指標為pH、Cl-、SO42-含量。

2.2水質(zhì)分析

2021年分2次分別對引黃調(diào)水工程沿線明渠水以及淺層地下水進行采樣。通過統(tǒng)計產(chǎn)品與服務(wù)解決方案(SPSS)軟件對水樣的水質(zhì)特性進行綜合分析統(tǒng)計可知，地下暗渠和管道工程的地下水的pH一般為7~8，電導(dǎo)率為900~1200μS/cm，所含的Na+和K+的質(zhì)量濃度為53~116mg/L，Ca2+的質(zhì)量濃度為18~160mg/L，Mg2+的質(zhì)量濃度為15~45mg/L，SO42-的質(zhì)量濃度為75~250mg/L，Cl-的質(zhì)量濃度為50~175mg/L，NO3-的質(zhì)量濃度為5~27mg/L，HCO3-的質(zhì)量濃度為100~200mg/L。地下水的優(yōu)勢陰離子為HCO3-，SO42-次之，因此對混凝土腐蝕起主導(dǎo)作用的是HCO3-和SO42-，Cl-起次要作用，主要是對鋼結(jié)構(gòu)進行腐蝕[12]?？紤]到各區(qū)段離子濃度的不同，因此取各區(qū)段的離子濃度最大值進行評定。根據(jù)具體各地區(qū)離子濃度數(shù)據(jù)，分別對輸水管道涉及的地下水水質(zhì)狀況進行統(tǒng)計分析，相關(guān)結(jié)果見表1。由表1可知，龍口、牟平、文登、福山、蓬萊5個地區(qū)的SO42-質(zhì)量濃度最大值為136~213mg/L，pH為7.9~8.3，HCO3-質(zhì)量濃度最大值為88~330mg/L，SO42-、NO3-、Cl-三者的質(zhì)量濃度最大值為260~430mg/L，其中Cl-的質(zhì)量濃度最大值為131~227mg/L，Cl-、SO42-兩者的質(zhì)量濃度最大值為201~387mg/L。

3地下水對輸水管線工程腐蝕性影響評價

針對地下水化學(xué)特性對混凝土、鋼結(jié)構(gòu)工程造成腐蝕破壞，從而造成混凝土工程強度降低或結(jié)構(gòu)破壞，影響工程安全的問題，在黃水河泵站—米山水庫段（煙威地區(qū)）穿越區(qū)內(nèi)，在不同渠段和重點部位中選擇典型斷面和部位，根據(jù)周邊地下水質(zhì)狀況分析的結(jié)果，從水化學(xué)角度對地下水對膠東調(diào)水工程輸水管道腐蝕的影響進行評價，從而進行地下水對地下輸水管道腐蝕等級的評定。

3.1評價標準的選取

參考相關(guān)國家標準或規(guī)范以及專家學(xué)者對供水工程評價指標和指標體系的研究，結(jié)合膠東調(diào)水工程實際情況，將地下水水質(zhì)和地下水環(huán)境對研究區(qū)段地下輸水管道腐蝕影響評價標準分為4個評價等級：有極強不利影響、有不利影響、有微弱影響、基本無影響。4個評價等級對應(yīng)4個腐蝕程度，每個地區(qū)的綜合評價等級依據(jù)最高腐蝕程度定級。腐蝕等級按腐蝕程度分為1、2、3、4級共4個等級。地下水對研究區(qū)段地下輸水管道的腐蝕程度由輸水管道所在地的地下水環(huán)境以及地下水中腐蝕性離子濃度所決定。本文中的評價標準按照《巖土工程勘察規(guī)范》（GB—50021—2001）中地下水腐蝕性評價標準進行等級評估。選取分別考慮受環(huán)境類型影響與受地層滲透性影響時地下水對混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕評價，評價標準范圍如表2—4所示。需要說明的是：1）標準數(shù)值適用于干濕交替作用，如果沒有干濕交替作用，表中標準范圍應(yīng)該是原標準的1.3倍；2）標準數(shù)值適用于不凍區(qū)，若在冰凍區(qū)則是原標準數(shù)值的80%，微凍區(qū)是原標準數(shù)值的90%[13]。混凝土中的鋼筋主要受地下水中Cl-的含量、地下水環(huán)境干濕狀態(tài)等影響，地下水水質(zhì)和地下水環(huán)境對鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕性分級評價標準見表5。地下水環(huán)境分為以下3類：Ⅰ類水環(huán)境，處于強透水層；Ⅱ類水環(huán)境，處于弱透水層且伴有干濕交替作用；Ⅲ類水環(huán)境，也處于弱透水層，但不具有干濕交替作用。根據(jù)地下水實際條件并結(jié)合氣候與地理位置可以綜合判定地下水環(huán)境所屬類別。本文中以離子濃度最大值進行評價，結(jié)合當(dāng)?shù)氐叵滤疾旒暗乩砦恢镁C合判定，研究區(qū)域場地地下水環(huán)境臨水且干濕交替，所以本文中將其定為Ⅱ類水環(huán)境并處于弱透水層，同時伴有干濕交替作用。具體的地下水環(huán)境評定標準見表7。

3.2評價結(jié)果

根據(jù)表2—7的評價標準，結(jié)合研究區(qū)段地下水環(huán)境類別、地下水水質(zhì)分析結(jié)果，分別進行地下水對研究區(qū)段混凝土輸水管道的結(jié)晶性、分解性、結(jié)晶分解性腐蝕評價，地下水對鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕性評價以及地下水對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕性評價。最后通過水質(zhì)分析，對黃水河泵站—米山水庫段地下水腐蝕性離子進行評估，評價結(jié)果見表8、9。可以看出：膠東調(diào)水工程從黃水河泵站到文登區(qū)的米山水庫接管點，各區(qū)段地下水水質(zhì)與地下水環(huán)境對混凝土基本無腐蝕性；混凝土中鋼筋因受到地下水水質(zhì)和環(huán)境的影響而受到弱腐蝕；地下水水質(zhì)和環(huán)境對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕性程度為弱腐蝕。

4結(jié)論

經(jīng)過水質(zhì)、水環(huán)境分析并進行腐蝕等級的評估，可以得出膠東調(diào)水工程黃水河泵站—米山水庫段地下水對混凝土的腐蝕性為基本無腐蝕；混凝土中鋼筋受到地下水的影響而造成的腐蝕為弱腐蝕；鋼結(jié)構(gòu)受到地下水影響而導(dǎo)致腐蝕為弱腐蝕。綜上所述，黃水河泵站—米山水庫段地下水對輸水管道以及暗渠的鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)僅有微弱影響。由于該區(qū)段地下水對工程具有微弱腐蝕性，因此不僅要對該區(qū)段用瀝青或者樹脂在接觸面進行包裹防腐，而且還要進行場地降水、排水換土此類進行防護。

作者:劉豐銘 金麗 李慶國 孫翀 趙汝鵬 楊文泰 武瑋 單位:南大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院 山東省水利科學(xué)研究院 山東省調(diào)水工程運行維護中心 水發(fā)規(guī)劃設(shè)計有限公司，