[00243995]宁夏中南部地区环境水土腐蚀性问题及其对输水建筑物的影响

（1）宁夏固原地区（宁夏中南部）城乡饮水安全水源工程区腐蚀性水土的分布和特征 通过全面调查、测试与试验等工作，查明了宁夏固原地区（宁夏中南部）城乡饮水安全水源工程区腐蚀性水土的分布和特征。该工程输水线路穿越了多种地貌和岩性区段，以及多个相对独立的地表水系和地下水文地质单元，环境条件多样。沿线土壤成因、岩性、含盐量、透水性、电磁特性差异较大，其腐蚀性方面也具有明显差异。本课题查明了研究区腐蚀性水土的分布和特征。 （2）宁夏中南部地区腐蚀性水土的形成机制 通过调查、试验与综合分析，查明了宁夏中南部地区腐蚀性水土的形成机制。 1）土壤及松散层潜水 该地区第四系松散层腐蚀性土壤的形成，与多种因素有关。区域广泛分布的白垩系岩石中含有石膏，通过风化、搬运等形式形成的松散沉积层仍含有石膏成分。干旱、半干旱地区长期而强烈的蒸发作用，对于浅表层盐分的集聚也起到了一定作用。地下水中的硫酸盐，主要源于形成过程中对土壤盐分的溶滤作用。 2）风化带、构造发育带腐蚀性基岩地下水 风化带、构造发育带地下水腐蚀性较强，其成因为：风化岩体渗透性相对较强，大气降水、松散覆盖层孔隙潜水与基岩裂隙水之间水力联系密切，浅表层土壤及风化岩中的硫酸盐被下渗的地下水溶滤进入基岩含水体。对于构造发育带，其成因类似，即：陡倾角的断层沟通了各含水层，造成浅部地下水中富含的盐分进入深部基岩地下水。 3）深部基岩地下水 相对于地表水、覆盖层地下水、浅层基岩地下水而言，基岩深部的地下水腐蚀性明显较弱。其原因在于，工程区岩层属缓倾角地层，倾角一般小于25°，薄层状的砂岩夹泥灰岩及泥页岩垂直层面方向渗透性很差，具有隔水作用，富含盐分的松散层潜水、浅部基岩地下水难以下渗，补给深部地下水。深层基岩地下水中的硫酸根离子主要来源于岩体中的石膏。微风化、新鲜岩体和完整性较好的岩体，石膏脉大部分被严密包裹在岩体中，无法与地下水接触，难以溶入地下水，造成大部分地段硫酸盐含量不高。 由于石膏分布及其与地下水接触、溶解、释放的随机性，造成不同地段地下水中硫酸盐含量和腐蚀性变化大，规律性差。 （3）水土腐蚀对水工隧洞及输水管道的主要危害、作用机理及控制因素 1）水土腐蚀危害的宏观表现：混凝土结构出现云朵状起层、松散、剥落、露筋以及裂缝、渗漏，混凝土及钢结构断面损失，腐蚀后的结构强度显著降低。危害程度一般可分为四级：轻微、中等、严重以及非常严重。 2）水土腐蚀的速率：在不采取抗腐蚀措施的情况下，混凝土和钢结构出现明显腐蚀破坏现象的时间普遍较短，慢者数年，快者数月即出现明显不良表现。 3）水土腐蚀对工程的主要影响：隧道、隧洞工程衬砌出现明显裂缝、空洞，渗漏严重，衬砌结构逐渐失去支撑作用直至坍塌，隧道内设施遭到腐蚀和破坏；有压输水管道工程，多表现为管道爆裂，被迫停止运行；对于防渗体，由于结石被溶蚀而防渗能力下降甚至完全失效，造成地基渗漏增加，扬压力显著增大，进而威胁工程稳定。 输水工程隐蔽于地下或水下，水土腐蚀危害具有不易发现、维护困难的特点。对输水工程的危害和产生的社会影响较大，甚于铁路、公路工程。 4）控制结构水土腐蚀的因素主要为结构工作环境类型、腐蚀介质和结构本身条件三个方面。 5）混凝土裂缝、孔隙是造成输水管道腐蚀甚至爆管的关键因素之一。输水管道在制造、吊装等多个环节均可能形成混凝土裂缝和孔隙，混凝土裂缝、孔隙的形成不可避免。土壤和水中的盐分主要通过混凝土裂缝、孔隙进入内部，腐蚀钢丝进而造成管道破坏。由于裂缝、孔隙的毛细和盐分的集聚效应，水分、盐分在混凝土裂缝中运移具有高效率。按现行技术标准环境水土仅具有轻微腐蚀性的环境水，也可能产生不良后果。 （4）宁夏中南部地区水土腐蚀环境类型 系统分析了宁夏中南部地区气候特点，分析了输水建筑物工程工作环境条件，确定了该地区水土腐蚀环境类型。 1）工程区地面高程在3000m以下，干燥度大于2，宏观环境类型属于干旱、半干旱区。 2）工程区地域较大，岩土性质和水文地质条件多样，埋藏条件不同，输水建筑物工作条件具有多种微观环境类型。其中，主要为不具有干湿交替作用和不具有冻融交替作用环境、具有干湿交替作用或具有冻融交替作用环境两种类型。 3）对于干湿交替环境，在湿度变化前提下，阳光、空气、温差三者是影响环境作用强度的主要因素。本工程输水建筑物埋藏在地下一定深度，无阳光、温差小，空气稀薄或流动缓慢，环境作用相对较弱。阳光、空气、温差共存的环境限于局部或特定位置。 4）隧洞洞身大部分洞段为不具有干湿交替作用和不具有冻融交替作用环境类型。部分进出口洞段主要为具有干湿交替作用或冻融交替作用环境。 5）地埋输水管道工程大部分地段为不具有干湿交替作用和冻融交替作用环境。过河、过沟地段两岸近河段地下水位变动带、毛细带，为具有干湿交替作用环境，所占比例不大。