序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了1篇的地下水對調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，請盡情閱讀。

膠東調水工程是一項具有戰略性意義的水資源調配工程，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、威海市的經濟發展提供了水利保障[1]。截至目前，膠東調水工程已經通水運行5年，工程運行對沿線地下水系統帶來了一定的影響，同時由地下水環境帶來的沉降、塌陷、浮托、突涌，尤其對混凝土結構的物理化學浸蝕的潛在風險也在逐漸地增加。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，需要以膠東調水工程穿越區地下水環境狀況可能對工程產生的不利影響進行研究，調查研究地下水位水質狀況，分析可能對膠東調水工程產生的不利影響，為提出切實可行的對策措施，保障膠東調水工程安全、長效運行提供支撐。混凝土管道具有較好的承載和防腐能力，在城市建設中始終發揮著越來越大的作用[2]。由于地下水環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造物的維修費用是一項巨大的經濟支出[3]，例如，在1922年，占美國債務6%份額的各類混凝土結構物的維修費高達2.6?1011美元[4]。我國目前沒有足夠嚴格的調查數據，如果按占國內生產總值(GDP)2%～4%份額來進行推算，我國歷年因鋼筋混凝土結構腐蝕維修導致的經濟支出的金額為1.7?1011～3.5?1011元[5]。據不完全統計，因鋼筋混凝土尤其是地下管道的腐蝕而導致的經濟損失在所有腐蝕造成的經濟損失中占有相當大的比例[6]。早在200a前，國外學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致[7]。早在19世紀初，國外學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、前蘇聯等國家的學者先后在實驗室及室外進行了大量研究和試驗[8]。我國學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構的腐蝕問題進行深入研究[9]。為了研究地下水對膠東調水工程混凝土輸水管道的腐蝕情況，本文中選擇膠東調水工程煙臺—威海段的暗渠和管道段進行地下水腐蝕性分析評價，采用統計產品與服務解決方案（SPSS）軟件進行分區段水質統計分析，根據相關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研究區域概況

膠東引黃調水工程位于山東省域內，地上段從濟南市章丘區漁張村起，至濰坊市昌邑市宋莊鎮后分水，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水工程混凝土管道的腐蝕性影響，本文中主要研究區段為煙臺龍口黃水河泵站—威海文登米山水庫段（煙威地區），輸水工程采用壓力管道、隧洞輸水和暗渠，全長149.88km。依次經過黃水河泵站、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類型狀況如圖1所示。

2地下水水環境分析

2.1水質指標選取

地下水對輸水管道腐蝕主要包括對混凝土、混凝土鋼筋和鋼結構的腐蝕。混凝土腐蝕分為結晶性腐蝕、分解性腐蝕、結晶分解性腐蝕（復合性腐蝕），地下水中的Cl-、SO42-、HCO3-、Mg2+、NO3-離子與混凝土發生化學反應，使其水解從而發生腐蝕；鋼筋的銹蝕主要是由地下水發生電化學反應產生的電位差所導致；鋼結構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《巖土工程勘察規范》（GB50021—2009），參照該規范地下水中具有腐蝕性化學離子對混凝土的腐蝕指標[10]，在對研究區段地下水腐蝕機理進行分析論證基礎上，確定本次檢測的地下水的水質指標主要涵蓋電導率，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。對鋼結構的腐蝕選取的主要評價指標為pH、Cl-、SO42-含量。

2.2水質分析

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

3地下水對輸水管線工程腐蝕性影響評價

針對地下水化學特性對混凝土、鋼結構工程造成腐蝕破壞，從而造成混凝土工程強度降低或結構破壞，影響工程安全的問題，在黃水河泵站—米山水庫段（煙威地區）穿越區內，在不同渠段和重點部位中選擇典型斷面和部位，根據周邊地下水質狀況分析的結果，從水化學角度對地下水對膠東調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

參考相關國家標準或規范以及專家學者對供水工程評價指標和指標體系的研究，結合膠東調水工程實際情況，將地下水水質和地下水環境對研究區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4個腐蝕程度，每個地區的綜合評價等級依據最高腐蝕程度定級。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。選取分別考慮受環境類型影響與受地層滲透性影響時地下水對混凝土結構腐蝕評價，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，表中標準范圍應該是原標準的1.3倍；2）標準數值適用于不凍區，若在冰凍區則是原標準數值的80%，微凍區是原標準數值的90%[13]。混凝土中的鋼筋主要受地下水中Cl-的含量、地下水環境干濕狀態等影響，地下水水質和地下水環境對鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕性分級評價標準見表5。地下水環境分為以下3類：Ⅰ類水環境，處于強透水層；Ⅱ類水環境，處于弱透水層且伴有干濕交替作用；Ⅲ類水環境，也處于弱透水層，但不具有干濕交替作用。根據地下水實際條件并結合氣候與地理位置可以綜合判定地下水環境所屬類別。本文中以離子濃度最大值進行評價，結合當地地下水考察及地理位置綜合判定，研究區域場地地下水環境臨水且干濕交替，所以本文中將其定為Ⅱ類水環境并處于弱透水層，同時伴有干濕交替作用。具體的地下水環境評定標準見表7。

3.2評價結果

根據表2—7的評價標準，結合研究區段地下水環境類別、地下水水質分析結果，分別進行地下水對研究區段混凝土輸水管道的結晶性、分解性、結晶分解性腐蝕評價，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構的腐蝕性評價。最后通過水質分析，對黃水河泵站—米山水庫段地下水腐蝕性離子進行評估，評價結果見表8、9。可以看出：膠東調水工程從黃水河泵站到文登區的米山水庫接管點，各區段地下水水質與地下水環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和環境的影響而受到弱腐蝕；地下水水質和環境對鋼結構的腐蝕性程度為弱腐蝕。

4結論

經過水質、水環境分析并進行腐蝕等級的評估，可以得出膠東調水工程黃水河泵站—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；鋼結構受到地下水影響而導致腐蝕為弱腐蝕。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構僅有微弱影響。由于該區段地下水對工程具有微弱腐蝕性，因此不僅要對該區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:南大學水利與環境學院 山東省水利科學研究院 山東省調水工程運行維護中心 水發規劃設計有限公司，