南水北调西线一期工程水质试验研究（刘晓黎,赵伟峰,李瑞品,宫继昌）

［关键词］水质 试验 研究 南水北调西线

1 概况

南水北调西线工程是一项跨流域的重大水利及环境保护工程,大体分三期实施。根据水利部审查通过《南水北调西线工程规划纲要及第一期工程规划》，第一期工程由“ 五坝七洞一渠”组成，涉及五条调水河流，输水线路全长260.3km，隧洞通过支沟分为7段，输水线路末端的明渠为“ 一渠”。调水情况见表1。

2001年南水北调西线一期工程进入项目建议书阶段，工程用水的试验研究工作持续展开。根据《水利水电工程地质勘察规范》要求，要对坝址区河水和地下水水质进行鉴定性试验，并对环境水对混凝土的腐蚀性进行评价。为此我们做了大量的水质分析研究，对工程涉及的调水河流和引水线路地下水、地表水进行取样和试验，并对该地区的水质进行相关工程分析。

2 水质试验研究内容

水利枢纽工程的规划设计要对坝址区河水和地下水水质进行鉴定性试验，并对环境水对混凝土的腐蚀性进行评价［1］。南水北调西线工程要对调水河流及线路地表水以及地下水的水质进行试验分析研究，为工程设计提供科学依据。

2.1 研究区域

调水河流:南水北调西线一期工程涉及调水河流有达曲、泥曲、杜柯河、玛柯河、阿柯河共5条河流，其中有4条河流有三个备选坝址。河流及坝址情况见表1。

引水线路沿程地表水:在泥曲渡槽、玛柯河倒虹吸、窝央渡槽、明渠、扎洛工区、加塔工区等引水线路上分别采集水样进行分析。

引水线路沿程地下水:在南水北调西线一期工程达-贾引水线路上布设的钻孔中，选取14个钻孔采取地下水水样，并对这些地下水进行试验分析。

2.2 研究项目

对研究区域进行水的Na++K+ 、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、侵蚀性、总硬度、矿化度、pH值等对工程性质有影响的成分进行分析试验。

水质鉴定：按水样的矿化度、pH、硬度、以阴离子（Cl-、SO42-、HCO3-）中某一离子超过阴离子总毫摩尔数的25%和以阳离子（Na++K+ 、Ca2+、Mg2+）中某一离子超过阳离子总毫摩尔数的25%为标准，即舒卡列夫分类［2］对水样进行鉴定性分析。

腐蚀性评价：根据水的成分分析结果和水的分类对水样的腐蚀性按一般酸性型、溶出型、碳酸型、结晶型、分解结晶复合型腐蚀进行评价［3］。

3 试验成果分析研究

3.1 调水河流水试验成果分析

河水在流动期间多半能充分混合，南水北调西线一期工程每条调水河流的三个坝址处，河水成分浓度没有显著差别，在进行水质分析时，采用河水成分浓度的平均值来反映该河流的水质特征。各河流的成分浓度平均值列于表2，并绘成折线图,如下图,可以直观看出各条河流的水质状况。

从图看出，各河流水平均矿化度最大的是泥曲河水,为237.84mg/L，均小于1 000 mg/L，都为淡水；各河流的pH值比较接近,在7.5-8.0之间，都为弱碱性水；从硬度上看泥曲、达曲水质为微硬水，其他为软水。

各条河流间相比较，泥曲的水质成分浓度大部分较其他河流的成分浓度高，水质相对稍差。

分别计算各阴阳离子成分毫摩尔百分数见表3。

可以看到，阳离子中以钙为主，阴离子中HCO3-为主，占到阴离子总毫摩尔数的92%以上。按舒卡列夫分类，各河流水质为重碳酸盐-钙型或重碳酸盐-钙镁型水。具有这样特征的淡水，Mg2+含量不会大于1 000 mg/L，不具有分解结晶复合类腐蚀。SO42-含量都不大于250 mg/L，不具有结晶类腐蚀。HCO3-含量高（大于1.07mmol/L），不具有溶出型腐蚀。pH值大于6.5，不具有一般酸性型腐蚀。侵蚀性CO2小于15mg/L，不具有碳酸型腐蚀。

3.2 引水线路沿程地表水试验成果分析

在引水线路上沿程取水，取样地点及水质分析成果见表4。矿化度最大的泥曲渡槽为200.65mg/L，小于1 000 mg/L。都为淡水，与河流的分析一致。pH值在7.1-8.2之间，明渠为中性的水，其他为弱碱性水。从水的硬度来看泥曲渡槽、窝央渡槽为微硬水，其他为软水。

按舒卡列夫分类，泥曲渡槽、窝央渡槽为重碳酸盐-钙镁型水，其他为重碳酸盐-钙型水，因是淡水，Mg2+含量不会大于1 000 mg/L，不具有分解结晶复合类腐蚀。SO42-含量都不大于250 mg/L，不具有结晶类腐蚀。HCO3-含量高（大于1.07mmol/L），不具有溶出型腐蚀。pH值大于6.5，不具有一般酸性型腐蚀。侵蚀性CO2小于15mg/L，不具有碳酸型腐蚀。

3.3 引水线路沿程地下水试验成果分析

在引水线路沿程钻孔取水。各钻孔成分浓度见表6、表8。从图2可以看到，钻孔01和02的位置在上杜柯附近，但钻孔成分浓度与杜柯河水不同，两钻孔水矿化度都大于1 000mg/L且小于3 000mg/L，为弱微盐水；pH值在6.5附近，为中性的水；两钻孔水为极硬水。按舒卡列夫分类，两钻孔水质都为重碳酸盐-钠、钙型水。因是淡水，Mg2+含量不会大于1 000 mg/L，不具有分解结晶复合类腐蚀。SO42-含量都不大于250 mg/L，不具有结晶类腐蚀。HCO3-含量高（大于1.07mmol/L），不具有溶出型腐蚀。pH值大于6.5，不具有一般酸性型腐蚀。侵蚀性CO2小于15mg/L，不具有碳酸型腐蚀。pH值处于临界状态，认为具有弱的一般酸性型腐蚀的可能性。

钻孔22在杜柯河上，水质特性与杜柯河水相似。矿化度小于1 000 mg/L，为淡水，pH值7.7，为弱碱性的水；水的硬度为微硬水。按舒卡列夫分类，为重碳酸盐-钙钠镁型水；因是淡水，Mg2+含量不会大于1 000 mg/L，不具有分解结晶复合类腐蚀。SO42-含量都不大于250 mg/L，不具有结晶类腐蚀。HCO3-含量高（大于1.07mmol/L），不具有溶出型腐蚀。pH值大于6.5，不具有一般酸性型腐蚀。侵蚀性CO2小于15mg/L，不具有碳酸型腐蚀。

钻孔10和11的位置在仁达-上杜柯线路上，钻孔13、14、15的位置在亚尔堂-克柯线路上，钻孔16、17、18、19、20、21的位置在克柯至引水线路末端。根据成果表8分析得到钻孔10、11、13～21水样分类及腐蚀性评价表（见表9）。

结果表明，各钻孔水计算矿化度小于1 000mg/L，都为淡水，钻孔14的pH值较大，大于9，水为碱性水,其他大部分为中性的水；从硬度上看水的硬度最大的是钻孔18，大于20德国度，为硬水，其他钻孔极软水占多数。

按舒卡列夫分类，钻孔水质多为重碳酸盐-钙型水。因是淡水，Mg2+含量不会大于1 000 mg/L，不具有分解结晶复合类腐蚀。同时SO42-含量低（不大于250 mg/L），不具有结晶型腐蚀。HCO3-含量高（大于1.07mmol/L），不具有溶出型腐蚀。钻孔18水样pH值小于6.5，具有弱的一般酸性型腐蚀，其他钻孔pH值都大于6.5，不具有一般酸性型腐蚀。钻孔15侵蚀性CO2大于30 mg/L小于60 mg/L ，具有中等碳酸性型腐蚀，钻孔17侵蚀性CO2大于15mg/L小于30 mg/L ，具有弱碳酸性型腐蚀，其他钻孔水样不具有碳酸型腐蚀。

4 结论

通过对南水北调西线一期工程调水河流、引水线路地表水和地下水成分Na++K+ 、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、侵蚀性CO2、pH值等的试验研究可以发现，虽然如此大范围的地下水、地表水水样性质不可能完全相同，但还是有其共同的特征，分析表明，南水北调西线一期工程水试验研究范围内水质以

淡水为主。酸碱度以弱碱性及中性水居多。水的硬度为微硬水或软水。按按舒卡列夫分类，都为重碳酸盐型水。

南水北调西线一期工程地下水、地表水对混凝土不具有溶出型、分解结晶复合型和结晶型腐蚀。大多数水样也不具有一般酸性型、碳酸型腐蚀。对个别具有弱的一般酸性型、中等碳酸型腐蚀的水，建议在工程中慎重使用或不用。对处于临界状态的水样可以考虑做进一步的试验论证。

参考文献

［1］水利水电地质勘察规范GB50287-1999

［2］工程地质手册（中国铁道出版社）

［3］公路工程水质分析操作规 相关热词搜索： 南水北调 西线 水质 试验 工程