环境水对回龙山水电站水工建筑物侵蚀的研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 海　河　水　利　・３７・　环境水对回龙山水电站水工建筑物侵蚀的研究　李旭春　张国立　３００４０２）　（辽宁省水环境监测中心　沈阳　１１０００３）（￣津市水文总站　天津摘要　以　水利水电工程地质勘察规范》、　盐土工程勘察规范》等为评价依据，对回龙山水电站的环境水进行了监测分　析和评价，认为环境水对大坝不同坝段和坝基岩石的侵蚀程度微弱；大坝廊道渗水含有较多的重碳酸盐和游离二氧化　碳，可能造成化学管涌；环境水对大坝混凝土的钢结构产生做弱腐蚀。　关键词环境水　侵蚀　研究　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—７３２８（２００２）０３—００３７—０２　中图分类号：ＴＶ７３８　１　概况　２环境水水质分析　２．１　分析项目　回龙山水电站位于辽宁省恒仁县，是浑江中游　水力资源梯级开发的二级水电站。电站的坝基岩石　ｐＨ、电导率、总碱度、总硬度、总铁、可溶性　ｓ、ｏ！、游离二氧化碳、侵蚀性二氧化碳、钙、镁、钾、　钠、氯离子、硫酸盐、重碳酸盐、碳酸盐、铝离子、二价　铁、　价铁、铜、锌、氨氮等２２个项目一　２．２评价依据及分析方法　为中生代侏罗系凝灰岩，下层为古生代寒武系结晶　灰岩，二者为不整合接触，岩溶发育，地下水交替条　件较好，规模也比较大，岩溶顶部凝灰岩较薄处有多　处塌陷。特别是７－１０　坝段，从上游通向下游有岩溶　渗漏通道。大坝构筑材料为普通硅酸盐水泥。在灌浆　廊道迎水面３　、６　、１５　处有较大渗漏。从坝基排水孔　看，排水量较大的有５－Ｉ５　等几个坝段。其中９　、１０　坝段的排水孔，排出的水有明显的滑腻感，并析出大　量的白色物质，底部沉积物坚硬，经分析，白色沉积　物均为ＣａＣＯ　另外，与坝基岩石接触的水体中，含　评价依据标准：《水利水电工程地质勘察规范》，　《盐土工程勘察规范》。另外，参考《水利水电工程地　质勘测资料内业整理规程》。水质分析方法，则采用　国家标准和水利部部颁标准。　环境水质监测分析结果，见表１：　３环境水侵蚀作用评价　３．１　环境水对大坝混凝土侵蚀的类型　有复杂的有机化合物。在适宜的环境及微生物的作　用下，各种有机残体通过复杂的生物化学过程，既可　进行腐殖化作用，也可进行矿物化作用。硫酸盐还原　菌是地质上较为重要的活动细菌，能将水中的硫酸　（１）分解性侵蚀，分为溶出型、一般酸性型、碳酸　型３种形式。以ＨＣＯ　、ｐＨ值和侵蚀性ＣＯ！为侵蚀　评价指标　作用原理是环境水中含有这些化学成分　使混凝土表面的碳化层与混凝土中固态游离石灰质　溶于水，并随水的流动而排出，降低了混凝土毛细孔　根离子还原为Ｈ　ｓ，在夏季有的坝基排水孔有臭味，　正是由此产生的缘故。　表ｌ环境水质监测分析结果　收稿日期：２００２一叭一１３　作者简介：李旭春（１９７０一），男，工程师，主要从事水环境监测工作　维普资讯 http://www.cqvip.com ・３８・　环境水对回龙山水电站水工建筑物侵蚀的研究　２０ＨＤ２．Ｎｏ．３　中的碱度，从而导致混凝土强度降低。　（２）结晶性侵蚀，是由于水中含有的ＳＯ：离子　与混凝土中的固态石灰质或水泥石作用，使生成晶　体的体积增大，如生成ＣａＳＯ　・２Ｈ　Ｏ时体积增大１　倍，生成ＭｇＳＯ　・７Ｈ　Ｏ时体积增大４．３倍。由此产生　的内在膨胀压力，导致混凝土的破坏。以ＳＯ　离子　含量为主要评价依据。　（３）分解结晶复合性侵蚀，是水中弱碱硫酸盐如　ＭｇＳＯ　（ＮＨ４）　ＳＯ　等含量过高而对混凝土形成一种　破坏作用，既能使混凝土发生分解，也能在混凝土中　造成结晶体。以Ｍｇｅ　离子的含量高低为评价依据。　３．２环境水侵蚀作用的分析　大坝的渗漏分为坝体渗漏和坝基渗漏两部分。其　中，坝体渗漏是指环境水通过坝体混凝土的缝隙渗　漏，坝基渗漏是环境水经灌浆廊道里的扬压力排水孔　排出。如果此两种渗水中含有的化学成分达到侵蚀性　指标时，就将对坝体混凝土及建筑物等产生腐蚀。　需要注意的是，若水中某些侵蚀性介质的单独　存在，则不能形成混凝土的侵蚀环境。必须是某几种　化学成分同时存在并形成必要的反应时，才可能造　成侵蚀。　水泥石溶解的外在表现是在大坝渗水处形成白　色沉积物，内在原因是环境水渗入到坝体混凝土当　中，溶解在水中的Ｃａ（ＯＨ）　从内到外浸出，经与空　气中的ＣＯ！反应后生成碳酸钙沉淀下来，并附着在　渗水流经的坝体上：从对沉积物的分析结果来看，其　ＣａＣＯ　含量在９６％以上。　３．３环境水侵蚀作用的评价　（１）分解类侵蚀指标有ｐＨ值、侵蚀性二氧化　碳、重碳酸盐。此３项侵蚀性指标在一定条件下，具　有平衡关系。平衡方程为：　Ｃｏ！＋Ｈ２（　＝＝＝兰Ｈ２Ｃｏ３　—兰Ｈ　２一　＋ＨＣＯ３　兰２Ｈ　＋ＣＯ３　当其中二氧化碳超过平衡浓度，即含有侵蚀性　二氧化碳时，使反应向正方向进行。侵蚀性二氧化碳　含量增大能使水的溶解能力加强，并能溶解岩层（如　石灰石、白云石）以及混凝土中的碱性氧化物。　ＣａＣＯ３＋Ｃｏ２＋Ｈ２Ｏ　＝＝＝　Ｃａ（ＨＣＯ３）２　ＭｇＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ　—　Ｍｇ（ＨＣＯ３）２　经实测，回龙山水电站灌浆廊道里排水及坝上　游、坝下游地表水的侵蚀性二氧化碳的最大值为　０．４９ｍｇ／Ｌ，其余皆为０。ｐＨ值均在７．３以上，其中　１（卜１　坝段为１１．０。这两项分析结果，表明库水及廊　道排水对大坝混凝土未产生一般酸性型和碳酸型侵　蚀。在１０～１　坝段重碳酸盐含量小于标准给出值，属　于分解类的溶出性侵蚀，结合其它两项结果看，侵蚀　强度为中等，其余为微弱或无侵蚀。　（２）结晶类侵蚀主要为硫酸盐类。实际测得值：　坝上游、下游分别为１８．０ｍｇ／Ｌ、１４．８ｍｇ／Ｌ，灌浆廊道　内均未检出，此３种水中硫酸盐类含量皆小于标准　给出值（２５０ｍｇ／Ｌ）。据此，可以认为环境水对大坝建　筑物无结晶类侵蚀。　（３）分解结晶类侵蚀以镁离子含量来确定是否　有侵蚀及侵蚀强度。水中含有的镁离子置换分解类　侵蚀的中间产物Ｃａ（Ｏ　Ｈ）！中的钙离子，生成溶解度　更小的Ｍｇ（ＯＨ）　而沉淀下来，另外还可以生成硫酸　镁等结晶类侵蚀。此类侵蚀只有当镁离子大于　１　０００ｍｇ／Ｌ时，才可能产生侵蚀性。回龙山水电站水　质分析结果表明，廊道排水及坝上游、下游的镁离子　含量范围为１．２２～８．２６ｍｇ／Ｌ，远小于侵蚀标准给出　值。所以，这种水对大坝混凝土毫无影响。　（４）在氨盐性侵蚀评价标准中，氨氮含量最低范　围为１００＂－５００ｍｇ／Ｌ，实际测得值远小于此数值。据　此，可以认为环境水对大坝建筑物没有氨盐类侵蚀：　（５）根据水质结果，结合《岩土工程勘察规范》中　水对钢结构腐蚀评价标准，检测结果中氯化物、硫酸　盐的含量均小于标准给出值。虽然检出结果中坝上、　下游水的总铁、二价铁、三价铁的含量小于廊道内有　些坝段渗水中铁的含量，考虑到水泥制品本身就含　有３％左右的三氧化二铁，会随着渗水溶解排出从而　造成铁离子含量增大（排水孔的析出物有的为黄、褐　色即可证明）。所以，认为回龙山水电站环境水对大　坝混凝土结构内的钢结构腐蚀为微弱。　４结论　（１）根据监测结果，环境水对回龙山水电站大坝　及坝基岩石的侵蚀在个别坝段具有分解类的溶出性　侵蚀，侵蚀程度为微弱。其中，１（卜１　坝段的侵蚀程度　为中等，建议对１０＃左右的坝段进行跟踪检测及评价。　（２）从水质分析结果看，大坝廊道内渗水的可溶　性二氧化硅含量在１２．４－＂２０．Ｏｍｇ／ｔ之间，远大于坝上　游３．８ｍｇ／Ｌ；同时，渗水中含有较多的重碳酸盐和游离　二氧化碳，符合发生化学管涌的条件，应引起重视。　（３）廊道渗水的溢出物主要为环境水对大坝的　侵蚀造成，其沉积物化学成分主要为碳酸钙，并含有　少量的氧化铁。　（４）环境水对大坝混凝土的钢结构腐蚀程度为　微弱。