浅谈甘肃中部生态移民供水工程环境水中离子的分布规律及其影响

邓鸿雁

（甘肃省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

新中国成立以来，甘肃省对农业生产高度重视，兴建了一大批水利灌溉工程，对促进我省农业水平快速发展、保障粮食安全、提高人民生活水平起到了极其重要的作用。21世纪以来，随着经济社会的不断发展，人民生产生活对水资源的需求越来越大[1]；国家乡村振兴战略的实施，人民对美好生活的向往，使得“环境就是民生，青山就是美丽，蓝天也是幸福”的目标深入人心，对保护生态环境重要性的认知也越来越高，在这种情况下，甘肃中部生态移民扶贫开发供水工程建设的重要性和紧迫性就不言而喻了。

罗传芬、张莹等人研究了水中氯离子对工程建设的影响，贺明侠等人研究了地下水及地质作用与建筑工程之间影响的关系[2]，亢景富对影响因素最复杂、危害性最大的一种环境水侵蚀—硫酸根离子对混凝土耐久性的侵蚀做了深入的研究，从侵蚀破坏的机理、影响因素、研究方法、判定指标等方面进行了探讨，并提出了应对的措施和方案[3]，李秀娟对硫酸盐的侵蚀机理和抗硫酸盐侵蚀测试方法进行探讨和研究[4]。故本文以甘肃中部生态移民扶贫开发供水工程为研究对象，通过实验对其环境水中离子的分布规律进行分析。

1 工程概况

甘肃中部生态移民扶贫开发供水工程是一项以高效农业灌溉为主，兼顾农村人饮供水的富民兴民工程。工程区地处黄河上游甘肃省中部的白银市，西接黄河、东临宁夏海源县、北至宁夏中卫市香山乡、南到屈吴山，属基岩低中山区和黄土低中山梁峁地貌区，海拔1360 m～2280 m，相对高差一般小于500 m。区内气候干旱，降水少且年内分布极不均匀，为温带大陆性季风气候。工程供水范围涵盖靖远、平川2县区10个乡镇，可新增灌溉面积30万亩，改善灌溉面积15.51万亩，安置易地搬迁和就地改善现状人口14.23万人，工程设计从兴电一泵站取水，年供水量约8800万m3，可为农村饮水安全供水巩固提升提供水源，为区域易地搬迁安置群众和扶贫产业发展提供强有力的水资源支撑和保障[5]。

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2017），本工程属Ⅱ等工程，工程规模为大（2）型，具有供水线路长、分布范围广，供水灌溉区分散的特点。工程建设总干渠1条，长度28.68 km，渠首设计流量为14.7 m3/s；干渠3条，总长度108.43 km，其中东干渠渠首设计流量为9.4 m3/s，北干渠渠首设计流量为3.5 m3/s，南干渠渠首设计流量为3.0 m3/s；非农业调蓄水池3座。

2 环境水中离子的分布规律

2.1 试验方法

为确保试验分析的水样具有代表性和普遍性，以便更好地为工程建设服务，在甘肃中部生态移民扶贫开发供水工程现场5个分布点各取10个水样，分析其阴阳离子含量并取平均值。水样分布点编号为 SY1、SY2、SY3、SY4、SY5。

2.2 阳离子分布规律

环境水中阳离子的统计结果见表1，阳离子含量及占比见图1～图2。由结果可知，水样中Ca2+、Mg2+离子曲线变化幅度不大，较为平稳，含量分别在58.51 mg/L～261.77 mg/L、26.13 mg/L～214.62 mg/L之间；Na++K+离子曲线浮动变化较大，含量在100.66 mg/L～856.50 mg/L之间。水样中，Na++K+离子占比最大，为61%；Ca2+离子次之，为23%；Mg2+离子占比最小，为16%。

表1 环境水阳离子含量统计表 单位：mg/L

图1 不同水样中阳离子含量图

图2 阳离子占比图

2.3 阴离子分布规律

环境水中阴离子含量统计结果见表2，阴离子含量及占比见图3～图4。由结果可知，水样中离子曲线变化幅度小，较为平稳，含量分别在0～12 mg/L和213.50 mg/L～347.70 mg/L之间；Cl-、离子曲线浮动变化较大，含量分别在65.32 mg/L～1228.30 mg/L和88.57 mg/L～1162.43 mg/L之间。水样中，Cl-占比最大，为43%；离子次之，为42%；离子再次之，为15%；占比最小，为3.6%。

表2 环境水阴离子含量统计表 单位：mg/L

图3 不同水样中阴离子含量图

图4 阴离子占比图

3 环境水中离子对水质的影响

3.1 环境水中离子对工程水质的影响

经分析，试验水样总碱度在80 mg/L以上，pH值在7.41～8.69之间，大于6.5，对混凝土无腐蚀性；Mg2+含量都在1000 mg/L以下，对混凝土无腐蚀性；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，测试水样SO42-平均值为691.92 mg/L，大于500 mg/L，对混凝土具有强腐蚀性。Cl-含量为703.75 mg/L，呈现中等腐蚀性。可以通过增加混凝土保护层厚度、掺加钢筋阻锈剂等外加剂，或者使用高性能混凝土和环氧涂层钢筋等技术手段，降低离子对钢筋混凝土的腐蚀性，确保工程建设质量。

3.2 环境水中离子对饮用水质的影响

Ca2+、Mg2+是影响水质总硬度的主要因素，CO32-、HCO3-是影响水质总碱度的主要因素，阴阳离子的总量是影响矿化度的重要因素。可以看出，试验水样的总硬度在126.75 mg/L～711 mg/L之间，平均总硬度为527.95 mg/L，属于高硬水；试验水样的总碱度在175.18 mg/L～285.29 mg/L之间，平均总碱度为207.21 mg/L，大于80 mg/L；试验水样的矿化度在564.81 mg/L～3724.86 mg/L之间，平均矿化度为2492.47 mg/L，小于3000 mg/L，属弱矿化水；pH值在7.41～8.69之间，平均值8.07。经分析，环境水水质除硬度较高外，其余条件基本符合《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）规定，可以通过煮沸或应用反渗透技术，降低硬度，以保证人民群众身体健康。

3.3 环境水中离子对灌溉水质的影响

根据矿化度的大小，可把水资源分为五类：①淡水，矿化度小于1 g/L；②弱矿化水，矿化度为1 g/L～3 g/L；③咸水（中等矿化水），矿化度为3 g/L～10 g/L；④盐水（强矿化水），矿化度为10 g/L～50 g/L；⑤卤水，矿化度大于50 g/L。试验水样的矿化度在564.81 mg/L～3724.86 mg/L之间，平均矿化度为2492.47 mg/L，在1000 mg/L～3000 mg/L之间，属弱矿化水，可以用于农田灌溉，但在未来（30年～50年后）应当考虑出现土地盐碱化的可能性。

表3 不同水样水质类型表

4 小结

通过对甘肃中部生态移民扶贫开发供水工程环境水样试验分析，总结了当地水样中阴阳离子的分布规律，发现水样中Cl-、SO42-对钢筋混凝土有腐蚀性，可以通过增加混凝土保护层厚度、掺加钢筋阻锈剂等外加剂，或者使用高性能混凝土和环氧涂层钢筋等技术手段来降低离子对钢筋混凝土的腐蚀性；水样总硬度较高，可以通过煮沸或应用反渗透技术来降低硬度；水样为属弱矿化水，可以用于农田灌溉。分析结果可促进甘肃中部生态移民扶贫开发供水工程的建设，为确保打赢脱贫攻坚战、保障粮食安全、提高人民生活水平，起到积极的作用。