水污染對水利工程的影響及對策分析

趙守衛

(黑龍江省勝利農場水務局，黑龍江建三江156324)

水利工程是以防洪、灌溉、供水和發電等為目的的綜合性工程，具有顯著的經濟效益和社會效益，而廢污水污染對其的影響是一個不可忽視的重要方面。本文根據廢污水污染對水利工程的影響，并針對存在的問題，提出防治措施。

1 污染水(酸水)調查及地質分析

1.1 水質分析

1.1.1 pH值

水中氫離子濃度(mol·L－1)的負對數稱為pH值，如式1)pH=－log(H+)理論上說，pH＜7為酸性，pH＞7為堿性，僅在pH=7時為中性。但習慣上，人們對用水酸堿性的理論值有一定的差異，如圖1所示。

圖1

1)水體力求保持其pH值穩定的能力，稱為緩沖作用。以下幾種緩沖系統都能影響一般淡水水體的緩沖能力:①CO3

2－－HCO3－CO2緩沖系統;②ca2+－CaCO3固體緩沖系統;③離子交換緩沖系統;④其他如有機酸腐殖質緩沖系統等。一般認為:前二者對表水層pH值有決定性影響;但對底水層來說，二者影響很重要。

2)改變pH值的因素

若無外來廢水污染，則生物活動是導致水體pH值變化的主要因素。例如:在浮游植物迅速增殖時，光合作用迅速消耗水和CO2，使下列平衡向右移動。

1.1.3 水的硬度

鈣是一般淡水中含量最多的陽離子之一，它和鎂離子是天然水硬度的主要成分。水的硬度包括堿金屬以外的所有金屬離子，除Ca2+，Mg2+外，其他金屬如Fe，AL，Mn，Sr等離子構成硬度。Ca2+造成的硬度，叫“鈣硬度”(Hca)，Mg2+造成的硬度叫鎂硬度(Hmg)。同時“鐵硬度、鋁硬度”等，各種硬度之和則稱為“總硬度”(T.H.)。不過水體內Fe，AL，Mn，Sr等含量均極少，一般淡水的硬度是由Ca2+，Mg2+含量決定的。

1.2 污廢水量及其水質

1.2.1 國內生活污水情況

生活污水排放量主要取決于生活標準和給水條件，以及居住人口數量，我國公認的生活污水排放標準如下:用戶少于1萬人，150L/(d·人);用戶1萬－5萬人，200L/(d·人);用戶超過5萬人，250－500L/(d·人)。

1.2.2 生活污水成分

生活污水是人們日常生活中產生的各種污水混合液，其中包括廚房、洗滌室、浴室等排出的炊事、洗滌污水和廁所排出的糞便匯水等。其來源除家庭生活污水外，還有各個單位排出的污水。

2 酸性污水是侵蝕施工建筑物的主要影響因素

2.1 混凝土拌制和養護用水的水質標準

由于污染酸水對混凝土工程的腐蝕作用，水工建筑物混凝土及鋼筋混凝土工程施工技術暫行規范對混凝土的拌制和養護用水的水質標準明確規定:

1)凡適于飲用的水，均可用以拌制和養護混凝土，不必進行試驗。工業污水和沼澤水如未加處理，不得用來拌制和養護混凝土;

2)天然的礦化水，如果化學成分符合表1的規定，可以用來拌制和養護混凝土。

表1 拌制和養護混凝土天然礦化水的水質標準

2.2 污染水對水利工程的破壞情況

污染水不僅對工農業及人類身體健康造成危害，而且對水利工程造成嚴重的破壞，據我省11個市(地)86條河道2001年的調查統計，河道年徑流量30.84億m3，年入河納污量11.38億m3，污凈比高達1∶2.7，為正常值的9倍，因污染水嚴重受損的水工建筑物達3 408座。現將污染水對水利工程產生的破壞和侵蝕分述如下:

2.2.1 對河道堤防的破外

據我省8個水系不完全統計，有2 000多個排污口門，不僅破壞堤防近5 km，而且形成大面積污染，造成了河水漫溢，沖毀堤防，嚴重擴大了污染范圍。

2.2.2 對河道防洪除澇能力的影響

由于污染物及泥沙的淤積，使河床普遍提高0.5－1.0 m。河道內由于亂堆礦碴，亂倒垃圾.嚴重侵占河道行洪斷面。

2.2.3 對水工閘涵的侵害

由于廢污水具有氧化和酸、堿腐蝕作用，對水工建筑物侵害極其嚴重，如污水侵蝕混凝土及鐵物件，造成許多閘門無法正常啟閉，嚴重威脅行洪安全。如某水庫副板閘閘板鋼筋及其他鐵物件被污水侵害銹蝕嚴重，閘板混凝土脫落面占總面積的80%－90%。減震器基座已完全被腐蝕掉，致使減震器無法安裝，影響閘門的正常啟閉。翻板鋼筋泥凝土碎裂脫落，鋼筋外露，鐵物件銹蝕嚴重。

2.2.4 污水對泵站的侵害

由于污水侵蝕，已造成許多泵站失去提水能力。大部分污水口的水泵泵體需經常更新，否則無法正常運用，造成嚴重的經濟損失。

3 水工建筑物預防污水侵蝕及處理措施研究

3.1 防碳化涂層

因混凝土暴露于各種大氣環境條件中，CO2對混凝土的侵蝕最為常見?；炷撂蓟谴髿庵卸趸紳B入混凝土并溶解于混凝土孔隙水中產生碳酸，而所產生的碳酸又與混凝土中游離鈣生成碳酸鈣的過程。雖然這種過程對碳化進一步發展有所阻礙，但碳化還是逐漸向混凝土內部深入發展，除非混凝土非常密實。碳化將使混凝土內部pH值逐漸下降。一旦碳化深入到混凝土內鋼筋處，在有水和氧氣的情況下，鋼筋失去鈍化保護，產生銹蝕與剝落。防碳化涂層一般采用氯化橡膠、聚氨酯樹脂或丙烯酸乳涂料。防碳化涂層主要用于防止CO2和氧氣對混凝土的滲透，同時也可以限制或避免氯化物溶液的侵入。多數防碳化涂層能使水蒸氣自由出入，這樣在涂層薄膜與混凝土接觸面上不會產生蒸氣壓，避免出現水泡。若鋼筋混凝土結構已出現大面積銹蝕和剝落時，再使用防碳化涂層將失去作用，惟一的方法，是去除鋼筋周圍的混凝土采用水泥材料修補。

3.2 防酸侵蝕涂層

除了大氣中有害氣體對混凝土基體不斷的侵蝕，導致pH值下降以外，混凝土結構還會遭受周圍污染水中酸的侵蝕。這時需采用涂層防止酸的侵蝕。這種涂層與防碳化涂層不同，它必須能經受更嚴酷的化學侵蝕，以保護混凝土基體。一般采用雙組分聚氨酯涂層能抵御較輕微的酸侵蝕，它能讓蒸氣通過涂層薄膜，有較好效果。但當混凝土已經受到嚴重侵蝕時，因上述的聚氨酯涂層較薄，很難保護連續性，因此，不宜使用、在這種情況下，最好采用較厚的環氧材料油層。

3.3 開裂混凝土防護層

這種涂層被經常用來封堵局部混凝土裂縫，以避免水分和CO2的侵入?？梢杂脕硖幚矸浅＜毿〉牧芽p，一般認為對結構物沒有影響，如果裂縫有發展趨勢，則不宜用環氧材料對裂縫灌漿。否則，有可能產生新的裂縫。采用涂層處理裂縫，是因為涂層具有一定的伸縮性，能使其表面封堵裂縫。所用的涂料可采用較厚的聚氨酯和環氧聚氨酯。這種處理裂縫的方法已應用到遭受氯化物侵蝕的沿?；炷两Y構裂縫。另外，這種涂層也用來保護玻璃增強混凝土。因為玻璃增強混凝土特別容易產生發絲裂縫，導致凍融破壞。

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