大伙房水库输水入连工程沿线土壤腐蚀性评价

2012-08-08徐华新

东北水利水电 2012年2期

徐华新，高岳，刘扬

（1.大连市供水有限公司，辽宁大连 116021；2.大连市自来水集团有限公司，辽宁大连 116001）

大伙房水库输水入连工程是利用大伙房水库输水工程作为水源，解决大连市2015年前城市工业与生活用水，并改善大连地区水环境的一项跨流域调水工程，是辽宁省大伙房水库输水工程的重要组成部分。工程新建输水线路全长222.17 km，设计输水能力每年3亿m3。工程以碧流河水库为界共分为南北两个部分，其中北段工程从大伙房水库输水二期工程鞍山配水站开始，途径辽阳市、鞍山市、营口市、大连市境内，调水入碧流河水库。输水线路全长165.07 km，包括PCCP输水管道150.96 km和无压隧洞14.11 km。为更好地解决PCCP管道的腐蚀控制问题，确保PCCP输水管线长期安全运行，于是对大伙房水库输水应急入连工程北段PCCP管道沿线的土壤腐蚀性进行了调查、检测和分析。

1 土壤腐蚀性参数

土壤腐蚀性评价较为复杂、困难。这次调查主要是通过测量土壤电阻率、氧化还原电位、pH值、SO42-等参数，根据贝克曼综合评价指数，判断土壤的腐蚀等级，确定土壤的腐蚀性。

1.1 土壤电阻率

土壤电阻率是表征土壤介质导电性能的指标，也是国内外判断土壤腐蚀性最常用的基本参数。土壤电阻率直接受土质、含水量、含盐量及孔隙度等的影响，多数情况下可以反映土壤的腐蚀性。通常，土壤电阻率越低，腐蚀性越强。各国以土壤电阻率单项指标评价土壤腐蚀性的分级标准，见表1所示。分级标准的不统一，反映了土壤腐蚀的复杂性。

表1 土壤电阻率腐蚀性评价标准 Ω·m

1.2 土壤氧化还原电位

土壤中存在多种氧化还原体系，土壤氧化还原电位是衡量土壤中各种氧化还原程度的综合性指标，也是判断土壤腐蚀性的主要指标之一。氧化还原电位较低时，表明土壤的还原性占主导地位，土壤介质的还原性强，有利于硫酸盐还原菌的生存与繁衍，硫酸盐还原菌的腐蚀作用会随着氧化还原电位的降低而增强。所以在较低的氧化还原电位条件下，尤其要重视厌氧微生物引起的管体腐蚀。

表2是GB/T21447-2008给出的土壤细菌腐蚀评价指标。该表中的氧化还原电位是指pH=7时，相对标准氢电极的氧化还原电位。

表2 土壤的氧化还原电位与腐蚀性

1.3 土壤温度

土壤温度对电阻率的影响很明显，温度每相差1℃，土壤电阻率约变化2%，随着气候条件的变化，土壤温度波动很大，温度降低，则土壤电阻率迅速升高。

1.4 土壤的含盐量、含水量及pH值

土壤含水量对土壤的腐蚀影响很大。一般认为在低湿度时，土壤的腐蚀活性随着湿度的增加而增加，当湿度达到临界值时，土壤可溶盐全部溶解，腐蚀活性也达到最大；进一步提高湿度，则盐浓度降低，且土壤胶粒膨胀堵塞了孔隙，土壤腐蚀性反而降低。

从电化学角度看，土壤盐分除对土壤腐蚀介质的导电过程起作用外，有时还参与电化学反应，从而对土壤腐蚀发生影响。比如Cl-，SO42-等阴离子，一般都对土壤腐蚀电化学过程有直接影响。

土壤的pH值也是评价土壤腐蚀性的重要指标之一。pH值较高时，只发生土壤、地下水中溶解氧的去极化引起的腐蚀；pH值较低时，不仅发生氧去极化的腐蚀，还会伴随氢去极化而引起更加严重的电化学腐蚀和微生物腐蚀。因此，测定pH值对了解土壤的腐蚀性具有重要的意义。一般随着pH值的降低，土壤腐蚀性显著增加。

土壤pH值与土壤腐蚀性的关系如表3所示。

表3 pH值与土壤腐蚀性的关系

2 调查与分析

为了全面掌握管线埋设地点的土壤腐蚀性，现场共测得土壤电阻率154个、氧化还原电位51个、pH值48个、Cl-含量35个、SO42-含量35个等系列数据，其中具备综合评价条件的采样点35个。

2.1 土壤腐蚀性的单项评价

2.1.1 土壤电阻率

通过对PCCP管道沿线154处土壤电阻率的测量，参照前苏联的土壤腐蚀性评价标准，土壤腐蚀性为很强的有11处，占测量总数的7.1%；土壤腐蚀性为强的有64处，占测量总数的41.6%；土壤腐蚀性为中等的有28处，占测量总数的18.2%；土壤腐蚀性为弱的有6处，占测量总数的3.9%；土壤腐蚀性很弱的有45处，占测量总数的29.2%。总体上PCCP管道沿线的土壤腐蚀性按照桩号呈先强后弱的变化趋势。

2.1.2 氧化还原电位

通过对PCCP管道沿线51处氧化还原电位的测量，除89+200～90+400处管段在200～400 mV之间，属于中等腐蚀外，其余各处的土壤腐蚀性均大于400 mV，属于弱腐蚀。

2.1.3 pH值

根据实际测得的48处pH值，除35+300和37+100所处管段在4.5～5.5，属于强腐蚀，其余管段均不小于7.0，属于弱腐蚀或极弱腐蚀。