赤道几内亚吉布洛水电站工程水质试验研究（赵伟峰,于洋,李瑞品）

［关键词］水质试验研究赤道几内亚吉布洛水电站工程

1 工程概况

吉布洛水电站的建设，对赤道几内亚国家的发展具有十分重要的意义。该电站属于国家电网的核心电源，建成后预计多年平均发电量6.275×108kW·h, 根据赤道几内亚共和国能源与矿产部提供的未来全国负荷预测，可以满足全国2010～2015 年的全部电力需求及2015～2025 年的大部分电力需求。由于目前各地的电力供给大部分来自柴油发电机组，不仅成本高昂，而且造成相当程度的环境污染。因此，电站的建设不仅可以满足经济发展和居民用电的需求，而且可以节省大量石油资源，保护环境。吉布洛电站作为核心电源，在保证赤道几内亚国家电网正常运转的同时，会极大地推动周边城市化建设和观光旅游产业的发展，在赤道几内亚国家建设发展中具有十分重要战略地位。

吉布洛电站的建设在为赤道几内亚提供清洁电力能源的同时，可以向周边供水，对周围地区城市的建设和发展将起到很大的促进作用。拦河大坝建成后，将会形成一道壮观的人工瀑布，这样不仅不会对吉布洛瀑布造成破坏，而且会使天然的吉布洛瀑布和人工瀑布一起，形成一道更为壮观的风景线，具有很高的旅游观光价值。

2 水质试验研究内容

根据《水利水电工程地质勘察规范》的要求，需要对地表水和地下水进行水质分析，评价其对环境水对混凝土的腐蚀性［1］。为工程设计、施工提供必要的依据。

对研究区域进行水的Na++K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、侵蚀性CO2、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、以阴离子中某一离子超过阴离子总毫摩尔数的25%和以阳离子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

在工程研究区域内共取代表性水样9 组，其试验结果为表1所示，环境水腐蚀性判定标准见表2。

从表1、表2 中可以看出：

（1）矿化度为水中的离子、分子与化合物的总量，包括全部的溶解成分和胶体物质。水样的矿化度在10.78～145.04mg/L 之间,矿化度均小于1g/L，属淡水；矿化度小于3 500mg/L，对经常位于水下的混凝土，少钢筋混凝土和钢筋混凝土结构，混凝土结构的水上混凝土和水位变化区的混凝土无腐蚀。

（2）pH 值：pH 值反映了水的酸碱性，由酸、碱和盐的水解因素所决定。一般来说天然水的pH 值在6.5～8.5 之间，编号为JBL08 的水样pH 值为5.91，属于5.0～6.0 的范围，为弱酸性水；其它9 组水样pH 值在6.09～7.32，属于6.0～7.5 的范围，为中性水。依据分解类酸性腐蚀评价标准，对弱透水土层，当pH值大于6.0 时，无腐蚀；pH 值处于5.0～6.0 的范围为弱腐蚀，除JBL08 对弱透水土层有弱腐蚀，其它水样均无腐蚀；对强透水土层，当pH 值大于6.5 时，无腐蚀；pH 值处于5.0～6.0 的范围为中等腐蚀，除JBL08 对强透水土层有中等腐蚀，其它水样均无腐蚀。pH 值均大于4，满足拌制和养护混凝土的水质要求。

（3）硬度：水的硬度取决于水中钙、镁和其它金属离子（碱金属除外）的含量，总硬度是水中钙镁的重碳酸盐、氯化物、硫酸盐、硝酸盐的总含量。水样中编号为SY06、SY07、ZK02，JBL09 的总硬度在4.85～7.51德国度，属于4.2～8.4 德国度的范围，为软水；其余6 组水样的总硬度在0.23～1.73 德国度之间，属于<4.2 的范围，为极软水。

（4）HCO3-：HCO3-在水中主要与钙镁构成碳酸盐，由于溶解度不大，故其含量不高，当其含量处于极限值时，使混凝土碳酸化，或导致水泥石水解。使水泥石中的Ca（OH）2被中和或CaO2、Ca（OH）2 及其它成分被溶解流失，减底了混凝土的碱度，引起了混凝土强度的降低。SY4 为0.745，属于在0.7～1.07mmol/L 的范围，为弱腐蚀；编号为SY01、SY02、SY03、JBL08 四组的HCO3-含量在0.103～0.565mmol/L 之间，属于<0.7mmol/L 的范围，为中等腐蚀；其它5 组水样的HCO3-含量在1.131～2.966mmol/L 之间，均大于1.07mmol/L 限定值,无分解类溶出型腐蚀。

（5）侵蚀性CO2：侵蚀性CO2能与水泥中的水样中Ca（OH）2发生化学反应，降低水泥碱度，引起了混凝土强度的降低。编号为SY05 的侵蚀性CO2 含量为70.34mg/L，>60 mg/L，为强腐蚀；编号为SY03、SY07、ZK02、JBL09 四组水样的侵蚀性CO2含量在15.27～26.69 之间，属于15～30 的范围，为弱腐蚀；其它5 组水样的侵蚀性CO2 含量在5.31～12.78，属于<15 的范围，为无分解类碳酸型腐蚀；

（6）Mg2+：天然水中Mg2+主要来自岩石风化，水中含有一定量时，与混凝土成分、水泥石产生化学反应，分解类腐蚀与结晶类腐蚀兼而存在。水样的Mg2+含量在0.50～14.17mg/L 之间，远小于1000mg/L 限定值,无分解结晶复合类硫酸镁型腐蚀。

（7）SO42-：在天然水中SO42-主要来自矿物（石膏、芒硝等）的溶解，当水中含有一定量的盐，与混凝土接触，并渗入到混凝土内部，使水泥石水化，或与混凝土成分起化合作用，形成水化物及稳定的含水结晶体，由膨胀引起涨裂破坏，影响混凝土的耐久性。水样的SO42-含量在0.25～18.78mg/L 之间，均小于250mg/L限定值,无结晶类硫酸盐型腐蚀。

环境水对混凝土结构物腐蚀性的评价中结晶类、分解类和结晶分解复合类等三类腐蚀中，只要有一类具有腐蚀时，以具有较高腐蚀等级者作为综合评价结论。SY01、SY02、SY03、JBL08 为中等腐蚀，SY05 为弱腐蚀，其它水样无腐蚀。

由拌制和养护混凝土天然矿化水水质标准值与水质分析结果比较可知：水样可用于拌制和养护混凝土。分别计算各阴阳离子成分毫摩尔百分数见表3。

从表3 中可以看到，阴离子以HCO3-为主。按舒卡列夫分类，编号为SY01、JBL08 为重碳酸盐-钾钠镁型；SY02 为重碳酸盐-钾钠型；SY03、SY04 为重碳酸盐-钾钠钙镁型；SY05、SY06 为重碳酸盐-钾钠钙型；SY07、ZK02，JBL09 钙镁型。

4 结论

通过对赤道几内亚吉布洛水电站工程的水质的Na++K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、侵蚀性CO2、pH 值等的试验研究可以发现，分析表明，赤道几内亚吉布洛水电站工程的水质以淡水为主。

按舒卡列夫分类，都为重碳酸盐型水。水样不具有无分解结晶复合类硫酸镁型腐蚀，无结晶类硫酸盐型腐蚀，大多数水样也不具有一般酸性型、碳酸型腐蚀。对有腐蚀性的水样可以考虑做进一步的验证。

依据评价结论，综合考虑混凝土结构物的环境类别和腐蚀等级，合理选择水泥品种，包括熟料、骨料、掺合料、外加剂的性质及适宜的配比；合理确定混凝土的工艺，包括配料、拌和及养护环节。

参考文献

［1］中华人民共和国水利部GB50287—1999 水利水电地质勘察规范.北京：2002.

［2］工程地质手册.北京：中国铁道出版社，1999.

［3］中华人民共和国国家经济贸易委员会.DL/T5162—2001 水工混凝土水质分析试验规程.北京：2002.