若羌河水库地下水强腐蚀性原因分析

2021-03-29张仲靓

地下水 2021年1期

张仲靓

(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐 830000)

若羌河发源于阿尔金山的阿卡雪山，山区河段长96 km，河床平均坡降约20‰，是以冰川积雪和降水为主要补给来源的山溪性河流。若羌河水库所处河道处于中高山区，降雨稀少，两岸为陡峭的山体，随河道向下至出山口，山体高度迅速降低，无植被覆盖，是若羌河上唯一的控制性水库，其功能为灌溉、防洪、工业供水，同时兼顾发电。

1 地表水与地下水腐蚀性评价

坝基基岩主要以中元古界蓟县系(Pt2JX)塔什达坂群的灰色、灰白色云母石英片岩、砂岩为主，夹侵入花岗岩，根据各勘察阶段在坝址区钻孔内分别提取水样进行水质分析试验见表1，根据试验成果评价如下：

1.1 地表水腐蚀性评价

河水水样中SO42-含量73.8～206.3 mg/L，均小于250 mg/L；Mg2+含量53.1～68.2 mg/L，小于1 000 mg/L，HCO3-含量1.44～2.0 mg/L，表明坝址区地表水对混凝土均无腐蚀性； Cl-含量252.2～258.8 mg/L，对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀，两组河水水样pH值8.10～8.13，对钢结构具弱腐蚀；厂址区河水水样中SO42-含量284.3 mg/L；Mg2+含量46.7 mg/L，小于1 000 mg/L，HCO3-含量2.85 mg/L，表明厂址地表水对混凝土具硫酸盐型弱腐蚀性； Cl-含量211.58 mg/L，对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀，水样pH值8.10～8.13，对钢结构具弱腐蚀。

1.2 地下水腐蚀性评价

坝址地下水(基岩裂隙水)中，SO42-含量4 910.6 mg/L，地下水对混凝土具硫酸盐型强腐蚀；Mg2+含量303.3 mg/L，小于1 000 mg/L，HCO3-含量1.71 mmol/L，Cl-含量4 562.4 mg/L，对钢筋混凝土结构中钢筋具强腐蚀，对钢结构具强腐蚀。

厂房河床段地下水(孔隙潜水)中，SO42-含量103.7 mg/L，地下水对混凝土无腐蚀；Mg2+含量46.7 mg/L，小于1 000 mg/L，HCO3-含量2.42 mmol/L，Cl-含量200.13 mg/L，对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀，对钢结构具弱腐蚀；阶地段地下水中，Mg2+含量38～93.3 mg/L，小于1 000 mg/L，HCO3-含量3.48 mmol/L，Cl-含量736.4～2 481.5 mg/L，对钢筋混凝土结构中钢筋具中等腐蚀，对钢结构具中等腐蚀，SO42-含量282.2～653.2 mg/L，地下水对混凝土具弱～强腐蚀(图1)。

图1 坝址区钻孔地下水腐蚀性分布图

2 地下水强腐蚀性原因分析

2.1 勘察工作量的布置

自项目建议书阶段对河心钻孔ZK5的地下水水质简分析评价坝址区地下水对混凝土具有硫酸盐型强腐蚀以来，各阶段均对坝址区地下水进行复查，共计完成水质简分析9组，坝址区地层室内岩块试验硫化物及硫酸盐含量5组，初设阶段为查明坝址区地下水强腐蚀原因，对坝址区ZK16进行了分层取水样进行水质简分析6组，并对接触带岩石进行粉碎后泡水(河水和蒸馏水)水质简分析2组，河水一组，共计完成水质简分析9组。试验成果见表1和表2。

表1 坝址区水质简分析试验成果汇总表

2.2 验数据分析及评价

根据ZK16分层水样的水质简分析试验成果表2可知，第⑥组水样为全孔地下水，其SO42-含量133.3 mg/L，地下水对混凝土无腐蚀；第③④⑤组水样处于花岗岩与石英砂岩接触部位，其SO42-含量309.8～473.1 mg/L，地下水对混凝土具弱～中等腐蚀；

表2 ZK16分层水样及接触带岩石水质简分析试验成果表

2.3 原因分析

本次统计了坝址区所有涉及到地下水的8个钻孔进行分析，如图1，地下水无腐蚀钻孔3个(ZK11、ZK13、ZK15)，地下水弱腐蚀钻孔2个(ZK12、ZK20)，地下水中等腐蚀钻孔一个(ZK16)，地下水强腐蚀钻孔2个(ZK5、ZK14)。

由表3和图2可以看出，钻孔地下水水质简分析中SO42-含量与钻孔穿过接触带次数呈正比，穿过接触带次数越多，SO42-含量越高；根据ZK16分层水样的水质简分析试验成果，全孔地下水中SO42-含量133.3 mg/L，花岗岩与石英砂岩接触部位，其SO42-含量309.8～473.1 mg/L，地下水对混凝土由无腐蚀变化为弱—中等腐蚀；

图2 各钻孔通过接触带次数与硫酸根离子含量关系图(横轴为穿过接触带次数；纵轴为SO42-含量mg/L)

表3 坝址区各钻孔通过接触带次数与硫酸根离子含量关系表

对接触带岩石进行粉碎后泡水水质简分析试验成果，河水中SO42-含量189.7 mg/L，河水和蒸馏水浸泡接触带岩粉5 d后SO42-含量高达1 657～1 981.2 mg/L，水质由无腐蚀变化为强腐蚀，因此，导致地下水具硫酸盐型强腐蚀是由于花岗岩与砂岩接触带含有硫化物，当钻孔钻穿接触带后，硫化物溶于地下水，致使地下水中SO42-含量超高。

建筑物出口阶地段孔隙潜水中SO42-含量较高，分析认为，钻孔揭露的地下水位较河水位略低(如图3)，该区地下水主要受大气降水和河水的补给，大气降水在补给过程中溶滤上部高含盐土层中的盐分，河水在补给过程中通过河床及阶地砂砾石层时，溶解第四系地层中的盐分，加之该区地下水排泄不畅，导致地下水SO42-含量较高。