大伙房水庫輸水入連工程沿線土壤腐蝕性評價

徐華新 ，高 岳 ，劉 揚

（1.大連市供水有限公司，遼寧 大連 116021；2.大連市自來水集團有限公司，遼寧 大連 116001）

大伙房水庫輸水入連工程是利用大伙房水庫輸水工程作為水源，解決大連市2015年前城市工業(yè)與生活用水，并改善大連地區(qū)水環(huán)境的一項跨流域調(diào)水工程，是遼寧省大伙房水庫輸水工程的重要組成部分。工程新建輸水線路全長222.17 km，設(shè)計輸水能力每年3億m3。工程以碧流河水庫為界共分為南北兩個部分，其中北段工程從大伙房水庫輸水二期工程鞍山配水站開始，途徑遼陽市、鞍山市、營口市、大連市境內(nèi)，調(diào)水入碧流河水庫。輸水線路全長165.07 km，包括PCCP輸水管道150.96 km和無壓隧洞14.11 km。為更好地解決PCCP管道的腐蝕控制問題，確保PCCP輸水管線長期安全運行，于是對大伙房水庫輸水應(yīng)急入連工程北段PCCP管道沿線的土壤腐蝕性進行了調(diào)查、檢測和分析。

1 土壤腐蝕性參數(shù)

土壤腐蝕性評價較為復(fù)雜、困難。這次調(diào)查主要是通過測量土壤電阻率、氧化還原電位、pH值、SO42-等參數(shù)，根據(jù)貝克曼綜合評價指數(shù)，判斷土壤的腐蝕等級，確定土壤的腐蝕性。

1.1 土壤電阻率

土壤電阻率是表征土壤介質(zhì)導(dǎo)電性能的指標(biāo)，也是國內(nèi)外判斷土壤腐蝕性最常用的基本參數(shù)。土壤電阻率直接受土質(zhì)、含水量、含鹽量及孔隙度等的影響，多數(shù)情況下可以反映土壤的腐蝕性。通常，土壤電阻率越低，腐蝕性越強。各國以土壤電阻率單項指標(biāo)評價土壤腐蝕性的分級標(biāo)準(zhǔn)，見表1所示。分級標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一，反映了土壤腐蝕的復(fù)雜性。

表1 土壤電阻率腐蝕性評價標(biāo)準(zhǔn) Ω·m

1.2 土壤氧化還原電位

土壤中存在多種氧化還原體系，土壤氧化還原電位是衡量土壤中各種氧化還原程度的綜合性指標(biāo)，也是判斷土壤腐蝕性的主要指標(biāo)之一。氧化還原電位較低時，表明土壤的還原性占主導(dǎo)地位，土壤介質(zhì)的還原性強，有利于硫酸鹽還原菌的生存與繁衍，硫酸鹽還原菌的腐蝕作用會隨著氧化還原電位的降低而增強。所以在較低的氧化還原電位條件下，尤其要重視厭氧微生物引起的管體腐蝕。

表2是GB/T21447-2008給出的土壤細菌腐蝕評價指標(biāo)。該表中的氧化還原電位是指pH=7時，相對標(biāo)準(zhǔn)氫電極的氧化還原電位。

表2 土壤的氧化還原電位與腐蝕性

1.3 土壤溫度

土壤溫度對電阻率的影響很明顯，溫度每相差1℃，土壤電阻率約變化2%，隨著氣候條件的變化，土壤溫度波動很大，溫度降低，則土壤電阻率迅速升高。

1.4 土壤的含鹽量、含水量及pH值

土壤含水量對土壤的腐蝕影響很大。一般認(rèn)為在低濕度時，土壤的腐蝕活性隨著濕度的增加而增加，當(dāng)濕度達到臨界值時，土壤可溶鹽全部溶解，腐蝕活性也達到最大；進一步提高濕度，則鹽濃度降低，且土壤膠粒膨脹堵塞了孔隙，土壤腐蝕性反而降低。

從電化學(xué)角度看，土壤鹽分除對土壤腐蝕介質(zhì)的導(dǎo)電過程起作用外，有時還參與電化學(xué)反應(yīng)，從而對土壤腐蝕發(fā)生影響。比如Cl-，SO42-等陰離子，一般都對土壤腐蝕電化學(xué)過程有直接影響。

土壤的pH值也是評價土壤腐蝕性的重要指標(biāo)之一。pH值較高時，只發(fā)生土壤、地下水中溶解氧的去極化引起的腐蝕；pH值較低時，不僅發(fā)生氧去極化的腐蝕，還會伴隨氫去極化而引起更加嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕和微生物腐蝕。因此，測定pH值對了解土壤的腐蝕性具有重要的意義。一般隨著pH值的降低，土壤腐蝕性顯著增加。

土壤pH值與土壤腐蝕性的關(guān)系如表3所示。

表3 pH值與土壤腐蝕性的關(guān)系

2 調(diào)查與分析

為了全面掌握管線埋設(shè)地點的土壤腐蝕性，現(xiàn)場共測得土壤電阻率154個、氧化還原電位51個、pH值48個、Cl-含量35個、SO42-含量35個等系列數(shù)據(jù)，其中具備綜合評價條件的采樣點35個。

2.1 土壤腐蝕性的單項評價

2.1.1 土壤電阻率

通過對PCCP管道沿線154處土壤電阻率的測量，參照前蘇聯(lián)的土壤腐蝕性評價標(biāo)準(zhǔn)，土壤腐蝕性為很強的有11處，占測量總數(shù)的7.1%；土壤腐蝕性為強的有64處，占測量總數(shù)的41.6%；土壤腐蝕性為中等的有28處，占測量總數(shù)的18.2%；土壤腐蝕性為弱的有6處，占測量總數(shù)的3.9%；土壤腐蝕性很弱的有45處，占測量總數(shù)的29.2%。總體上PCCP管道沿線的土壤腐蝕性按照樁號呈先強后弱的變化趨勢。

2.1.2 氧化還原電位

通過對PCCP管道沿線51處氧化還原電位的測量，除89+200～90+400處管段在200～400 mV之間，屬于中等腐蝕外，其余各處的土壤腐蝕性均大于400 mV，屬于弱腐蝕。

2.1.3 pH值

根據(jù)實際測得的48處pH值，除35+300和37+100所處管段在4.5～5.5，屬于強腐蝕，其余管段均不小于7.0，屬于弱腐蝕或極弱腐蝕。

2.2 土壤腐蝕性的綜合評價

由于土壤的理化性質(zhì)不同，腐蝕作用也不一樣，土壤的腐蝕是一個綜合指標(biāo)，對35處具備綜合評價條件的位置先做出土壤各因素的評價，然后求其代數(shù)和，將代數(shù)和與表4中的土壤腐蝕性評價標(biāo)準(zhǔn)比較，即可確定各處土壤的腐蝕等級。

其中，根據(jù)沿線地下水位埋深情況，較難保證管道全身長期浸水，因此地下水均按有無交替狀態(tài)考慮。

表4 土壤腐蝕性評價標(biāo)準(zhǔn)

3 結(jié)論

根據(jù)PCCP管線沿線土壤的采樣測試，通過貝克曼的綜合評價指數(shù)，大伙房水庫輸水應(yīng)急入連工程北段PCCP管道沿線，土壤除少部分為中等腐蝕土壤環(huán)境外，大部分都是嚴(yán)重腐蝕性土壤環(huán)境。

[1]W·V·貝克曼.陰極保護手冊[M].第3版，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2]胡士信.陰極保護工程手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1991.

[3]李淑英，顏挺進，杜秋杰，等.地下輸水管網(wǎng)腐蝕狀況分析[J].《中國給水排水》，2002（4）.