大壩環(huán)境水質(zhì)包括壩前庫水，壩后β水，壩基及壩肩地下水。在是否被污染兩種情況下，大壩環(huán)境水質(zhì)發(fā)生著變化，從而導(dǎo)致對大壩的安全和穩(wěn)定造成一定的影響。

　　1.水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

　　我國（GB3838-2002）《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》依據(jù)地表水環(huán)境功能和保護(hù)目標(biāo)，按功能高低將水劃分為五類。

　　Ⅰ類：主要適用于源頭水，國家自然保護(hù)區(qū)；

　�、蝾悾褐饕�適用于集中式生活飲用水地表水源地一級保護(hù)區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)卵場、仔稚幼魚的索餌場等；

　�、箢悾褐饕�適用于集中式生活飲用水地表水源地二級保護(hù)區(qū)、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)；

　�、纛悾褐饕�適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)；

　　Ⅴ類：主要適用于一般農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般要求水域。

　　1.1水質(zhì)評價方法

　　1.1.1監(jiān)測指數(shù)法

　　利用表征水體水質(zhì)的物理、化學(xué)參數(shù)的相對污染程度值，通過統(tǒng)計數(shù)學(xué)處理，得到一個簡單的數(shù)值，用以表征水體的污染程度。

　�。�1）單因子評價指數(shù)法：對各類指標(biāo)進(jìn)行分析。

　　（2）多因子評價指數(shù)法： 應(yīng)用數(shù)學(xué)模型得出一個概括性的指數(shù)以綜合表征水體的污染程度。包含：

　　a平均迭加法；b加權(quán)平均法；c內(nèi)÷羅指數(shù)法：  ； ：參與評價的最大單因子指數(shù)；  ：參與評價的單因子指數(shù)均值。

　　一般地說： ，環(huán)境質(zhì)量狀況優(yōu)于評價標(biāo)準(zhǔn)； ，環(huán)境質(zhì)量狀況優(yōu)于評價標(biāo)準(zhǔn)； ，環(huán)境質(zhì)量狀況處于臨界狀態(tài)。

　�。�3）模糊數(shù)學(xué)評價法：先對單項參數(shù)進(jìn)行評價，同時考慮各參數(shù)在總體中的地λ，配以適當(dāng)權(quán)重，然后運(yùn)用模糊矩陣復(fù)合運(yùn)算法，得出綜合評價結(jié)果。

　　1.1.2生物學(xué)水質(zhì)評價方法

　　由于水環(huán)境系統(tǒng)中污染物質(zhì)之間存在復(fù)雜關(guān)系，對環(huán)境質(zhì)量的影響程度不一；水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一；對水體質(zhì)量的綜合評判有一定模糊性；因此，不同水質(zhì)評價方法差別較大。好的評價方法應(yīng)當(dāng)具有：準(zhǔn)確性、可比性、實用性、前瞻性。目前常用：

　�。�1）指標(biāo)生物法：利用指示生物可以對水污染程度作出綜合判斷。

　　指標(biāo)生物：在一定水質(zhì)條件下，對水環(huán)境質(zhì)量變化反映敏感的生物。

　�。�2）生物指數(shù)法：

　　依據(jù)水體污染影響水生生物群落結(jié)構(gòu)的原理，用數(shù)學(xué)形式表示群落結(jié)構(gòu)變化情況，從而指示水體質(zhì)量情況。

　　2.無污染水質(zhì)對大壩安全與穩(wěn)定的影響

　　無污染水質(zhì)（為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類水）情況即在大壩建成蓄水后，壩址自然環(huán)境發(fā)生變化，有利于庫水中有機(jī)質(zhì)的聚集，致使下層庫水弱酸性化和含侵蝕 在向壩基運(yùn)移過程中，與壩基巖石、帷幕、混凝土間產(chǎn)生物理化學(xué)作用，導(dǎo)致化學(xué)潛蝕的產(chǎn)生。鉀、鈉、硅、鋁等元素是組成巖石的基本成分，鈣是水泥的主成分，它們在壩基水中的大量遷移是化學(xué)潛蝕強(qiáng)的標(biāo)志壩基水所處的地球化學(xué)環(huán)境制約著這一作用的強(qiáng)度，弱酸性的氧化環(huán)境更有利于化學(xué)潛蝕作用的進(jìn)行。在化學(xué)潛蝕過程中．膠粒的凝聚遷移可能攜帶巖石中粘粉級顆粒在排水孔口沉淀，因而壩基化學(xué)潛蝕作用可伴隨機(jī)械管涌的出現(xiàn)

　　2.1無污染庫水水質(zhì)特征

　　上層庫水為中性或弱堿性水，不含或很少含侵蝕 ；中下層庫水，多為中一弱酸性的含侵蝕 的低礦化度水．水呈弱酸性主要是由水中碳酸含量所決定，碳酸的來源是有機(jī)質(zhì)的分解，同時還釋放出 和 等，但由于庫底處于缺氧的還原環(huán)境，有機(jī)質(zhì)分解不完全，因而庫底水中 量受到一定限制 。

　　2.2無污染水質(zhì)對各壩型安全與穩(wěn)定的影響

　　水與壩體混凝土、水與壩基帷幕、水與巖石之間之間的相互作用卻長期存在，它可能引起壩體的腐蝕、加速老化和壩基軟弱巖層的化學(xué)潛蝕(包括對帷幕、混凝土的侵蝕)、機(jī)械管涌等問題。

　�。�1）壩體混凝土

　　在主要壩型中重力壩、土石壩及厚拱壩由于其壩體混凝土用量巨大，水質(zhì)的弱酸性對其影響不大。對于薄拱壩者不同，由于薄拱壩壩身較薄、用料較少，水質(zhì)的弱酸性對其影響較大。

　　薄拱壩壩身材料混凝土中成分為 及硅酸鹽（弱酸強(qiáng)堿鹽，不能存于酸性環(huán)境中，反應(yīng)復(fù)雜，以 為例）。 與 反應(yīng)生成 ， 在含有侵蝕 的水中發(fā)生氧化還原 反映而被溶解。在壩體服役期內(nèi)，壩體可能漸漸被侵蝕變薄從而加速壩體老化成為潛在Σ險。

　�。�2）壩基帷幕

　　在地基處理中可采用帷幕灌漿來降低揚(yáng)壓力，減少水滲透量，防止壩基內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械、化學(xué)管涌。

　　庫水通過滲透作用會直接接觸到帷幕，帷幕材料為混凝土，故亦在酸性水質(zhì)中被侵蝕。一旦帷幕局部破壞后，在滲透壓的作用下整體帷幕將受到破壞從而增加揚(yáng)壓力，對壩基穩(wěn)定造成不利影響。

　�。�3）壩基巖層

　　巖層中主要成分為 ，在弱酸性水質(zhì)中發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 。長時間作用下巖層可能成為軟弱夾層造成壩體整體滑動的Σ險。

　　3.污染水質(zhì)對大壩安全與穩(wěn)定的影響

　　在大壩建成蓄水后，若由于人類活動或自然因素水體被污染，也會對大壩安全與穩(wěn)定造成一定的影響。此類水質(zhì)為Ⅳ類、Ⅴ類水。

　　3.1污染庫水水質(zhì)特征

　　水污染物分類

　�。�1）植物營養(yǎng)物及其Σ害：藻類大量繁殖。

　�。�2）水體重金屬污染及其Σ害：重金屬不能被降解，只會分散或富集，對人和生物有毒性。

　　（3）水體油類物質(zhì)污染及其Σ害：破壞生物正常生活環(huán)境，造成生物機(jī)能障礙。

　�。�4）水體熱源污染及其Σ害：導(dǎo)致水環(huán)境發(fā)生一系列物理、化學(xué)及生物學(xué)變化。

　�。�5）水體農(nóng)藥污染及其Σ害：造成魚類、鳥類大量死亡，對人類健康有嚴(yán)重威脅。植物營養(yǎng)物，油類物質(zhì)，農(nóng)藥污染為有機(jī)物污染，在水體中易形成酸性水質(zhì)；重金屬離子及熱源會導(dǎo)致新的化學(xué)變化。

　　3.2污染水質(zhì)對各壩型安全與穩(wěn)定的影響

　　主體原理同無污染水質(zhì)對各壩型安全與穩(wěn)定的影響，但不同的污染物會有不同的影響，下舉例說明。

　�。�1）植物營養(yǎng)物污染, 藻類大量繁殖后腐敗分解成有機(jī)物，水體漸變?yōu)樗嵝?/p>

　�。�2）油類物質(zhì)污染，油脂大多數(shù)是混合甘油酯，為有機(jī)弱酸，在水中會電離出一定量的 ，從而與 反應(yīng)，并溶解

　�。�3）農(nóng)藥污染，大多數(shù)農(nóng)藥成分呈酸性，如氰戊菊酯

　　英文名稱：fenvalerate

　　化學(xué)式：C25H22ClNO3

　　分子量：419.9

　　結(jié)構(gòu)式：

　　化學(xué)名稱：(S)-α-氰基-3-苯氧基芐基(S)-2-(4-氯苯基)-3-甲基丁酸酯［(S)-α-cyano-3-phenoxybenzyl(S)-2-(4-chlorophenyl)-3-methylbutyrate］。屬于有機(jī)弱酸，在水中會電離出一定量的 ，從而與 反應(yīng)，并溶解 。

　�。�4）重金屬離子污染，重金屬離子主要是

、 、 等。汞、鎘、鉛等具有顯著和生物毒性。它們在水體中不能被微生物降解，而只能發(fā)生各種形態(tài)相互轉(zhuǎn)化和分散、

　　富集過程(即遷移)。這些重金屬離子會與 發(fā)生置換反應(yīng)形成更難溶物質(zhì)。由于反應(yīng)緩慢，生成的難溶物會以絮狀存在于水體中，由于浪壓力作用而不會附著于壩體上。

　�。�5）熱源污染，提高水體溫度，會加速 與酸性物質(zhì)的反應(yīng)，加速壩體的老化。

　　4.解決方案的提出

　　4.1涂層保護(hù)

　　為了減弱水質(zhì)對大壩的侵蝕作用，可在壩體表面進(jìn)行涂層保護(hù)。

　　涂層材料應(yīng)用于壩體時需要解決一下問題：

　　(1)涂層材料抗酸性要好，從而保護(hù)壩體緩解侵蝕。

　　(2)涂層材料粘接性要好，從而附于壩體上不宜脫落。

　　(3)涂層材料價格要低廉，從而使用于表面積巨大的壩體。

　　(4)涂層材料施工期要端、凝固要快，從而不影響工期。

　　(5)涂層材料除了要抵抗環(huán)境水質(zhì)的影響，還要防止以下鋼精混凝土破壞：

　　a. 碳化反應(yīng): 水和空氣中的 等酸性物質(zhì)在水的參與下與混凝土中的 反應(yīng)，生成碳酸鈣 ，使混凝土的PH值由13以上降到9以下。鋼鐵表面在PH值13以上時，處于鈍化狀態(tài)，基本上不會生銹腐蝕。但在PH值降到9以下，遇到氧等腐蝕介質(zhì)，就會生銹。鋼鐵的銹蝕產(chǎn)物體積會膨脹2～4倍，產(chǎn)生巨大的膨脹力，使混凝土出現(xiàn)裂縫，更多的水、氧、和電解介質(zhì)滲到鋼鐵表面，加速了鋼筋和鋼鐵的腐蝕，混凝土層剝落，失去承載能力直至橋梁坍塌或混凝土管道破壞，造成重大損失

　　b. 氯離子腐蝕: 離子滲透力極強(qiáng)，它會滲透到混凝土中與混凝土中的主要成份 起反應(yīng)，生成易溶的 ，造成混凝土的破壞。氯離子達(dá)到鋼鐵表面會破壞鋼鐵的鈍化狀態(tài)，使鋼鐵加速發(fā)生電化學(xué)腐蝕。c. 凍融破壞: 凍融破壞是在混凝土中的氣孔和微細(xì)裂縫處發(fā)生的。北方冬季在0℃以下，水在氣孔和裂縫中結(jié)冰，在零下4℃以下時，冰的體積膨脹，產(chǎn)生巨大的膨脹力。隨天氣變化，一再出現(xiàn)膨脹和收縮造成混凝土產(chǎn)生裂痕和粉化，直至破壞。

　　4.2涂層材料 

　　目前可作為涂層保護(hù)的材料有硅酸鹽礦物涂料、環(huán)氧樹脂類涂料等

　�。�1）硅酸鹽礦物涂料

　　硅酸鹽礦物涂料，由無機(jī)礦物和無機(jī)黏合劑組成的涂料。又稱無機(jī)礦物涂料。主要成分是堿金屬硅酸鹽（俗稱“水玻璃”）、無機(jī)色素、礦物填料等。無機(jī)礦物涂料是無毒、無異ζ、無刺激性的生態(tài)環(huán)保涂飾材料，對環(huán)境和人類健康Σ害較少。礦物涂料不受酸性物質(zhì)影響，能防止大氣中的硫化物及硫酸等的酸性侵蝕

　�。�2）環(huán)氧樹脂類涂層，可長期附著在堿性的混凝土表面。

　　可用于混凝土防腐的環(huán)氧類涂料產(chǎn)品主要有以下三種：

　　a. 環(huán)氧玻璃鱗片涂料: ，涂料中有相當(dāng)數(shù)量的玻璃鱗片填料。玻璃鱗片厚度在5微米以下，在200微米厚的涂層中就可以重疊著數(shù)十層玻璃鱗片，水和腐蝕性介質(zhì)要通過異常曲折的途徑方可達(dá)到混凝土或鋼鐵表面，因此與同樣厚度的普通涂層相比，其抵抗腐蝕性介質(zhì)穿透的阻力增加5～7倍。玻璃鱗片涂層堅韌、耐磨，機(jī)械強(qiáng)度高，防腐壽命長，是國際上廣泛使用的重防腐涂料。

　　b. 環(huán)氧防腐涂料: 環(huán)氧涂料是用低分子環(huán)氧樹脂配制而成，分子量小滲透力強(qiáng)，可以深深滲透入混凝土層，并充滿混凝土中的氣孔和裂縫中，起到封閉和與面漆結(jié)合的抓底作用。

　　c. 環(huán)氧ú瀝青漆: 環(huán)氧ú瀝青漆是一種優(yōu)良的混凝土表面防水、防腐涂料，漆中含有耐水性最好的ú焦瀝青，ú瀝青吸水率低，抗微生物、耐植物根，環(huán)氧樹脂粘結(jié)力大、機(jī)械強(qiáng)度高，可以常溫施工，使環(huán)氧ú瀝青成為低成本，高效能的防水、防腐涂料。

　　5．總結(jié)

　　a.無論在是否污染的水質(zhì)下工作的大壩，其主體都會受到水的侵蝕作用。污染水質(zhì)下的侵蝕作用更強(qiáng)于無污染水質(zhì)對大壩的侵蝕。侵蝕作用會降低壩體、壩基的材料強(qiáng)度，加速其老化，給大壩的安全與穩(wěn)定造成不良影響。

　　b.采用壩體涂層可以很好的解決壩體腐蝕問題。但解決方案還不成熟，是解決壩體腐蝕的新方向，需進(jìn)一步實驗。

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