淺談甘肅中部生態移民供水工程環境水中離子的分布規律及其影響

鄧鴻雁

（甘肅省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

新中國成立以來，甘肅省對農業生產高度重視，興建了一大批水利灌溉工程，對促進我省農業水平快速發展、保障糧食安全、提高人民生活水平起到了極其重要的作用。21世紀以來，隨著經濟社會的不斷發展，人民生產生活對水資源的需求越來越大[1]；國家鄉村振興戰略的實施，人民對美好生活的向往，使得“環境就是民生，青山就是美麗，藍天也是幸福”的目標深入人心，對保護生態環境重要性的認知也越來越高，在這種情況下，甘肅中部生態移民扶貧開發供水工程建設的重要性和緊迫性就不言而喻了。

羅傳芬、張瑩等人研究了水中氯離子對工程建設的影響，賀明俠等人研究了地下水及地質作用與建筑工程之間影響的關系[2]，亢景富對影響因素最復雜、危害性最大的一種環境水侵蝕—硫酸根離子對混凝土耐久性的侵蝕做了深入的研究，從侵蝕破壞的機理、影響因素、研究方法、判定指標等方面進行了探討，并提出了應對的措施和方案[3]，李秀娟對硫酸鹽的侵蝕機理和抗硫酸鹽侵蝕測試方法進行探討和研究[4]。故本文以甘肅中部生態移民扶貧開發供水工程為研究對象，通過實驗對其環境水中離子的分布規律進行分析。

1 工程概況

甘肅中部生態移民扶貧開發供水工程是一項以高效農業灌溉為主，兼顧農村人飲供水的富民興民工程。工程區地處黃河上游甘肅省中部的白銀市，西接黃河、東臨寧夏海源縣、北至寧夏中衛市香山鄉、南到屈吳山，屬基巖低中山區和黃土低中山梁峁地貌區，海拔1360 m～2280 m，相對高差一般小于500 m。區內氣候干旱，降水少且年內分布極不均勻，為溫帶大陸性季風氣候。工程供水范圍涵蓋靖遠、平川2縣區10個鄉鎮，可新增灌溉面積30萬畝，改善灌溉面積15.51萬畝，安置易地搬遷和就地改善現狀人口14.23萬人，工程設計從興電一泵站取水，年供水量約8800萬m3，可為農村飲水安全供水鞏固提升提供水源，為區域易地搬遷安置群眾和扶貧產業發展提供強有力的水資源支撐和保障[5]。

根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2017），本工程屬Ⅱ等工程，工程規模為大（2）型，具有供水線路長、分布范圍廣，供水灌溉區分散的特點。工程建設總干渠1條，長度28.68 km，渠首設計流量為14.7 m3/s；干渠3條，總長度108.43 km，其中東干渠渠首設計流量為9.4 m3/s，北干渠渠首設計流量為3.5 m3/s，南干渠渠首設計流量為3.0 m3/s；非農業調蓄水池3座。

2 環境水中離子的分布規律

2.1 試驗方法

為確保試驗分析的水樣具有代表性和普遍性，以便更好地為工程建設服務，在甘肅中部生態移民扶貧開發供水工程現場5個分布點各取10個水樣，分析其陰陽離子含量并取平均值。水樣分布點編號為 SY1、SY2、SY3、SY4、SY5。

2.2 陽離子分布規律

環境水中陽離子的統計結果見表1，陽離子含量及占比見圖1～圖2。由結果可知，水樣中Ca2+、Mg2+離子曲線變化幅度不大，較為平穩，含量分別在58.51 mg/L～261.77 mg/L、26.13 mg/L～214.62 mg/L之間；Na++K+離子曲線浮動變化較大，含量在100.66 mg/L～856.50 mg/L之間。水樣中，Na++K+離子占比最大，為61%；Ca2+離子次之，為23%；Mg2+離子占比最小，為16%。

表1 環境水陽離子含量統計表 單位：mg/L

圖1 不同水樣中陽離子含量圖

圖2 陽離子占比圖

2.3 陰離子分布規律

環境水中陰離子含量統計結果見表2，陰離子含量及占比見圖3～圖4。由結果可知，水樣中離子曲線變化幅度小，較為平穩，含量分別在0～12 mg/L和213.50 mg/L～347.70 mg/L之間；Cl-、離子曲線浮動變化較大，含量分別在65.32 mg/L～1228.30 mg/L和88.57 mg/L～1162.43 mg/L之間。水樣中，Cl-占比最大，為43%；離子次之，為42%；離子再次之，為15%；占比最小，為3.6%。

表2 環境水陰離子含量統計表 單位：mg/L

圖3 不同水樣中陰離子含量圖

圖4 陰離子占比圖

3 環境水中離子對水質的影響

3.1 環境水中離子對工程水質的影響

經分析，試驗水樣總堿度在80 mg/L以上，pH值在7.41～8.69之間，大于6.5，對混凝土無腐蝕性；Mg2+含量都在1000 mg/L以下，對混凝土無腐蝕性；SY1和SY3中SO42-含量在250 mg/L以下，SY2、SY4、SY5中SO42-含量均在996 mg/L以上，測試水樣SO42-平均值為691.92 mg/L，大于500 mg/L，對混凝土具有強腐蝕性。Cl-含量為703.75 mg/L，呈現中等腐蝕性。可以通過增加混凝土保護層厚度、摻加鋼筋阻銹劑等外加劑，或者使用高性能混凝土和環氧涂層鋼筋等技術手段，降低離子對鋼筋混凝土的腐蝕性，確保工程建設質量。

3.2 環境水中離子對飲用水質的影響

Ca2+、Mg2+是影響水質總硬度的主要因素，CO32-、HCO3-是影響水質總堿度的主要因素，陰陽離子的總量是影響礦化度的重要因素。可以看出，試驗水樣的總硬度在126.75 mg/L～711 mg/L之間，平均總硬度為527.95 mg/L，屬于高硬水；試驗水樣的總堿度在175.18 mg/L～285.29 mg/L之間，平均總堿度為207.21 mg/L，大于80 mg/L；試驗水樣的礦化度在564.81 mg/L～3724.86 mg/L之間，平均礦化度為2492.47 mg/L，小于3000 mg/L，屬弱礦化水；pH值在7.41～8.69之間，平均值8.07。經分析，環境水水質除硬度較高外，其余條件基本符合《生活飲用水衛生標準》（GB 5749-2006）規定，可以通過煮沸或應用反滲透技術，降低硬度，以保證人民群眾身體健康。

3.3 環境水中離子對灌溉水質的影響

根據礦化度的大小，可把水資源分為五類：①淡水，礦化度小于1 g/L；②弱礦化水，礦化度為1 g/L～3 g/L；③咸水（中等礦化水），礦化度為3 g/L～10 g/L；④鹽水（強礦化水），礦化度為10 g/L～50 g/L；⑤鹵水，礦化度大于50 g/L。試驗水樣的礦化度在564.81 mg/L～3724.86 mg/L之間，平均礦化度為2492.47 mg/L，在1000 mg/L～3000 mg/L之間，屬弱礦化水，可以用于農田灌溉，但在未來（30年～50年后）應當考慮出現土地鹽堿化的可能性。

表3 不同水樣水質類型表

4 小結

通過對甘肅中部生態移民扶貧開發供水工程環境水樣試驗分析，總結了當地水樣中陰陽離子的分布規律，發現水樣中Cl-、SO42-對鋼筋混凝土有腐蝕性，可以通過增加混凝土保護層厚度、摻加鋼筋阻銹劑等外加劑，或者使用高性能混凝土和環氧涂層鋼筋等技術手段來降低離子對鋼筋混凝土的腐蝕性；水樣總硬度較高，可以通過煮沸或應用反滲透技術來降低硬度；水樣為屬弱礦化水，可以用于農田灌溉。分析結果可促進甘肅中部生態移民扶貧開發供水工程的建設，為確保打贏脫貧攻堅戰、保障糧食安全、提高人民生活水平，起到積極的作用。