一般而言,坝址环境水包括坝前库水、坝后尾水、坝基及坝肩地下水等。所谓水质即水的质量,主要是由所含的离子成分、分子成分以及未离解的化合物(亦称为胶体)等组成。不同的离子成分、分子成分以及未离解的化合物等组分,及其所含的浓度,决定了具体的水质特征。按照含量百分比的高低,可以把具体的水质指标分为宏量组分、微量组分以及痕量组分等。显然,归属于宏量组分的水质指标不仅其含量百分比高,而且其分布最普遍,其浓度一般大于5mg/L;归属于痕量组分的水质指标不仅其含量百分比低,并且其分布不普遍,其浓度一般小于0.1mg/L;而归属于微量组分的水质指标,其含量以及分布特征则介于上述两类之间,其浓度一般在0.1~5mg/L之间。由水文地球化学的基本理论知,影响地下水系统中某部位地下水质的形成及其演变主要因素有:①作为地下水系统的补给源的水质特征;②水在流动过程中同与之相接触的固相介质(包括岩石以及工程材料等)的性质(如溶解度以及溶解速率等);③与补给源之间的距离;④水动力条件;⑤地下水系统的开发性(或封闭性)程度等。显然,上述影响因子的不同组合决定了地下水系统中水质的形成及其演变趋势。
蓄水条件下,坝址区环境水质的形成及其演变,尤其是区内地下水质的形成及其演变特性较为复杂。之所以如此,在于人类工程活动对于区内水化学场的干扰。上复大坝工程的兴建、对于基础地质薄弱体的特殊工程处理以及坝踵帷幕体的形成等,对于区内地下水化学场的影响具有多方面的。按其影响的方式,可归为如下两个方面:一是间接的,即上述工程通过改变区内的渗流条件来影响水质的形成及其演变;二是直接的,即上述工程在同与之相接触的环境水的物理化学作用下,所含的某些可溶性组分进入水溶液中而影响水质的形成及其演变。已有的工程实例研究表明,坝址区地下水质的形成及其演变具有特殊性,而不同于纯天然条件这一单因素的影响。如多个水电站坝基幕后地下水质呈碱性(9.0<pH<10.0),甚至强碱性(pH>10.0),而使水化学类型发生了相应的变化,此标志着工程材料中的某种或某些具有碱性的可溶性物质进入了水溶液中,并由此使水质发生了碱度的变化。同样地,坝基帷幕体后地下水质的碱性化也与相应部位滞缓的水动力条件有关。显然,无论是大坝工程或是基础工程(均为低透水性多孔介质)中的某种物质以某种形式的不断析出对于工程结构的耐久性(如抗渗性以及抗化学侵蚀性等)是不利的。
如果说,蓄水条件下环境水的水位、水量的变化是其动态的宏观反映,那么,其水质的形成及其演变则是其动态的微观反映。蓄水条件下,坝址环境水动态的监测是一项旨在实时反映大坝运行性态的重要内容。据了解,目前水电站有关管理部门对于坝址环境水尤其是对于地下水宏观动态的监测(如监测项目、监测频度等)均有规范或规程可循,且迄今为止对相关的规范或规程已几经修改而趋于完善,如DL/T5178—2003《混凝土坝安全监测技术规范》。然而,对于坝址环境水微观动态的监测力度由于某些原因则显得不足,尚有待加强。(www.daowen.com)
总之,蓄水条件下坝址环境水质的形成及其演变隐含着极为丰富的信息(宋汉周等,2004)。为揭示此类信息,开展从现场测试到取样进行室内条件下的多指标化验分析,从已有监测资料的系列分析到建立物理—数学模型进行数值模拟,无疑是具有理论意义和工程意义的。
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