1、四 川 水 利 龙塘水库灌区工程 管阴极保护必要性探讨雷明慧，袁素勤，廖大勇（四川水发勘测设计研究有限公司，成都，；四川水利职业技术学院，四川 崇州，）【摘 要】龙塘水库及灌区工程渠线共布置有 座倒虹管，工程所处周围土壤环境有微弱腐蚀性、地质条件复杂，是否对 管进行阴极保护对管道寿命以及工程投资影响较大。文章在国内外 管安装及使用情况综述的基础上，分析了 管阴极保护需要重点关注的因素，对本工程 管是否采取阴极保护措施进行了建议。【关键词】龙塘水库灌区 管 阴极保护 中图分类号：文献标志码：文章编号：（）引言 管最早是由法国 公司发明，美国推进了 管的技术发展，在 世纪 年代就开始在长距离输水管
2、道中使用。我国自改革开放以来陆续建了一些厂家生产 管，才慢慢投入使用。世纪 年代初，国外有些 管出现了爆裂现象，工程师们开始对 管的使用产生了担心，于是开始深入分析其产生破坏的原因及机理。工程师们发现，在管道爆裂的部位缠绕在管道的预应力钢丝出现了锈蚀，有脆性破坏也有非脆性破坏，表面呈现锯齿状。由此可见，钢筋受到腐蚀、其预应力损失、承载力降低，在管道内水压力较大的情况下，容易产生爆管，造成事故。随后工程师们开始探索如何对 管进行防护，经过不断的探索和试验，目前最常用的方法是采用阴极保护，其中阴极保护又可分为牺牲阳极和外加电流两种方式。采用牺牲阳极法，保护电位是非常重要的一个指标，阴极保护过程中实
3、际的保护电位小于最小电位，就能得到很好的保护。在牺牲阳极的材料中，锌合金具有溶解性能好、造价低、电流效率高等优点，但是没有镁合金阳极那么负，开路电位只有，对钢材料的驱动电压没有镁合金阳极大，正是因为这个缺点，在地埋式 管中更加常用，其保护电位不会比 更负，防止了氢脆的产生，建议采用锌合金作为牺牲阳极。管阴极保护效果受控因素较多，建议设置试验段探讨和分析钢筋受腐蚀的各种因素，为设计提供依据。鄂北水资源配置工程，试验段通过对 管阴极保护设计，验证了阴极保护系统安装的有效性。管阴极保护系统在辽宁大伙房水库输水工程中运行状态和防腐效果良好。电化学腐蚀主要因素包括土壤电阻率、值、及 浓度、氧化还原电位、
4、杂散电流腐蚀。南水北调北京段 管道采用外防腐与阴极保护相结合的防腐措施，通过获得工程沿线阴极保护参数数据，为 管道工程阴极保护效果评价提供了重要依据。土壤电阻率越小的介质中锌合金阳极保护越好，其中电阻率由大到小依次为砂土、壤土、粉质黏土。工程概况龙塘水库及灌区工程位于四川省凉山彝族自治州盐源县，工程建设任务是灌溉、城乡生活供水及发电等综合利用。工程规模为等大（）型，由水库工程和灌区工程两大部分组成。总灌溉面积 万，其中自流 万，抽灌 万，分设马坝河左、右岸 条干渠，左干渠主要承担卫城、石河、大河和马坝河以东灌片的灌溉输水任务，控制灌溉面积 万，引水设计流量 ；右干渠主要承担马坝河以西、果场、干
5、海河及棉垭灌片的灌溉输水任务，控制灌溉面积 万，引水设计流量 。根据 四 川 水 利龙塘水库及灌区工程渠道跨越的地形条件，布置倒虹吸共 座，总长 。其中，总干及分干渠 跨 沟、穿 河 处 共 布 置 倒 虹 座，总 长，占渠系总长的 。左干渠 座，长；右干渠 座，长 ；马坝河分干渠 座，长 ；石河分干渠 座，长 ；干海河分干渠 座，长 ；棉桠分干渠 座，长 ；双石包分干渠 座，长 。支渠倒虹共计 座，总长 ，占支渠总长的。本工程倒虹管数量较多，倒虹管是否能够正常使用及运行直接关系到本工程的成败。工程所处环境腐蚀性龙塘水库及灌区工程所处工程地质条件大部分为昔格达组（）和灰岩地质条件。初步设计阶段
6、对灌区线路水及土壤腐蚀性进行了抽样调查。其中，环境水腐蚀评价如下：工程区地表水、地下水 值为 ，大于 ，对混凝土无一般酸性腐蚀性；侵蚀性 含量为 ，小于 ，对混凝土无碳酸型腐蚀；含量为 ，大于 ，对混 凝 土 无 重 碳 酸 盐 型 腐 蚀；含 量 为 ，小于 ，对混凝土无硫酸盐型腐蚀；的含量为 ，小于 ，对混凝土无镁离子型腐蚀；的含量为 ，小于 ，对钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性；值为 ，位于 之间，小于 ，对钢结构具弱腐蚀性。水质分析成果见表。环境水腐蚀的综合评价结果：工程区地表水、地下水对钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性，对混凝土无腐蚀性。表 水质分析成果水样编号取样位置
7、侵蚀（）值阳离子阴离子离子的含量（）离子的含量（）水水马坝河 水水古柏河 水水向家龙塘 土壤腐蚀评级结果：根据岩土工程勘察规范（）规定勘察区环境类型为类，土样中 的含量小于 ，的含量小于 ，的含量小于 ，总矿化度含量小于 ，土体对混凝土结构具有微腐蚀性；土样中 的含量小于，土体对混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性；土样的 大于 ，土体对钢结构具有微腐蚀性。综合判定土体对混凝土结构及混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性，对钢结构具有微腐蚀性。土体腐蚀性分析成果见表。表 土体腐蚀性分析成果取样位置取样编号含量（）大河支渠 沙河支渠 根据周围环境评价可知，环境土壤对钢筋具有微弱腐蚀性。因此，根据规范埋地预应力
8、钢筒混凝土管道的阴极保护（）腐蚀性评价为弱腐蚀时宜进行阴极保护，阴极保护应与主体工程同时勘察、设计、施工、运行。杂散电流干扰程度盐源地区风力发电较多，高压铁塔及线路分布广泛。根据工程渠道线路布置，存在渠道穿越高压线、铁塔的情况，大多数倒虹管管线与高压线大角度相交。高压铁塔基座布设有竖直向接地线，大部分高压铁塔电压在 及以上。施工图设计中，为了工程布置以及安全的需要，对渠道线路进行了微调，确保了渠道开挖线距离铁塔保护范围在 以上。根据相关资料表明，高压铁塔及高压输电线会对倒虹管的防腐产生一定的影响。杂散电流带来的腐蚀要比自然腐蚀作用强得多，在设计中应该关注，建议在做阴极保护前提前率定杂散电流对
9、管的影响，从而根据实测电流确定是否采取排流保护措施。管道设计工作压力和覆土厚度本工程倒虹管根据实际地形地质条件对管线进行布置，管线布置尽量平顺，避免局部凸起，当不可避免时在局部凸起的地方设置了自动进排气阀。倒虹管均采用埋管布置，大部分管道埋深在 左右，局部跨河、跨沟的地方管道埋深在 左右，进出口或局部凸起的地方埋深最大约，管道回填均采用开挖料回填，回填指标要求相对密度 或压实度大于。根据倒虹管在加大流量下的计算水头可知，管道设计工作压力水头大部分在 ，（下转第 页）王 挺：数字集成电路技术在水文水下信号发生器中的应用 统，测深、测距以及流速均自动运算，改造后人工繁琐的操作和人为误差得到解决。根
10、据实际情况可半自动测流，也可以通过计算机控制进行全自动测流。（）维护方便。信号发生器采用开放性电路设计，且电路简单，只需要万用表即可根据实际情况调整部分参数。改造过程中，水面音频一度受变频器干扰，通过调整振荡电路单元的可变电阻 阻值，轻松跳开干扰频率；相较其他方案设备调整参数需要厂家工程师现场处理，本方案更加便捷；如果部分外围原件损坏，也可自行更换。结语目前，缆道测流方法呈现多元化趋势，但流速仪结合水下信号发生器的方案在我国经过几十年的技术更新和经验积累，可靠性无容置疑；特别是本文介绍的以数字集成电路技术为基础的三音频水下信号发生器，能够满足绝大多数测流站的需求，故其在天然河道测流中仍然占有重
11、要的地位。由于水文测站一般地处偏远，所以本文研究的信号发生器适用性更强。当然有条件的测站采用两套方案并行最佳，互为备份，同时可做数据比测。参 考 文 献 水文缆道测验规范北京：中国水利水电出版社，戴建国水文缆道信号传输的研究水文，（）：欧小东，张照发，周坚波数字电路技术基础北京：电子工业出版社，：，作者简介：王 挺（），男，汉，四川仪陇人，工程师，大学本科，主要从事水文测验工作。：（上接第 页）个别倒虹管最大设计工作压力达。可知本工程倒虹管仅个别倒虹管内压及覆土厚度较大，其余倒虹管内压及覆土厚度均在一般范围内，管道内压及覆土厚度均较小。经济性评估本工程倒虹管管径为 ，为单管布置。倒虹管设计流量
12、 ，建筑物级别为 级 级，工程合理使用年限为 年 年。结合国内外经验，大部分 管出现腐蚀破坏大多是在安装运行后 年 年，倒虹管的合理使用年限与国内外统计数据基本相当，可基本满足在合理使用年限安全运行。结论本文对龙塘水库灌区工程所处地质条件、周边环境腐蚀性、杂散电流、管道设计内压和覆土厚度、经济性作了分析评价，并结合国内外的 管安装运行经验，为了安全、经济性考虑，本工程建议对无或微弱腐蚀性环境条件下，可不必对 管进行阴极保护，仅对 管和钢管进行内、外防腐即可。若现场实测土壤或水具有中或强腐蚀性，则必须对 管进行阴极保护，并建议阴极保护采取牺牲阳极的方式进行。根据周围环境土壤腐蚀性强度，对 管进行
13、分区防腐对待，这样既有利于控制投资又可以对 管进行更好地防护。参 考 文 献李 冰灌区节水改造工程 引水管道阴极保护问题探讨黑龙江水利科技，（）：邢士波，王相民，绿丙芳，等 管道阴极保护技术研究化工管理，（）：赵松源 管道防腐阴极保护防护的建议水利科技与经济，（）：陈 磊，张玲君，刘学知 管道阴极保护技术在鄂北地区水资源配置工程中的应用水利水电技术，（）：宋 放大型输水工程 管道阴极保护浅析水利建设与管理，（）：范建强，赵令剑，李凤滨供水管线阴极防腐应用实践水利规划与设计，（）：智 泓，鲍维猛南水北调中线北京段 工程阴极保护测试与分析北京水务，（）：韩 成浅析土壤介质对 管道阴极保护效果的影响研究水利技术监督，（）：作者简介：雷明慧（），男，四川成都人，工程师，硕士研究生，主要从事水利水电工程建筑设计工作。：
