由于水的侵蚀作用将影响到大坝混凝土的耐久性，坝址环境水对于坝体材料以及坝基帷幕体等产生的侵蚀作用及其所产生的危害已越来越引起了人们的关注。目前，有关环境水侵蚀作用的评价指标已在有关规范中作了明确的规定。在实际开展水质评价工作中，以下方面需要注意。

8.4.2.1　关于水质取样点的选择问题

作为坝体渗水以及坝基地下水的主要补给源，进行坝前库水以及幕前基岩地下水质的侵蚀作用评价无疑是必要的。但在取样时需要注意：①对于中、小型水库而言，一般水深不大，其表层水质与底层水质之间差异不明显，其水质取样点选自表层或接近表层，其水质特征总体上仍满足代表性要求；②对于大型水库而言，水深一般超过100m，其水质特征随着深度的增加伴随着温度和压力的变化，以致出现了明显的分层差异。对此，其水质取样点若仍取自表层或接近表层，其水质特征恐不能满足代表性要求；应采用专门的水质取样器进行分层取样，如取自库面、库深1/2处、库底等。若考虑到经费等原因，建议有限的水质取样点应取自中、下层库水。我国南方部分水电站库水水质特征（表8.4.1）显示，随着水深的增加，库水中侵蚀性CO2 含量具有增加的趋势，至库底达最大值。此主要源自库底有机质的分解，有关反应式为：

由上述反应知，库底水的pH值一般低于浅层水。

8.4.2.2　关于水—岩系列间的相互作用效应问题

水—岩系列间的相互作用类型及其机理复杂，以致具有复杂的时、空分布特征，并由此产生了多种效应。作为其产生的效应之一，就是改变了液相对于固相介质的侵蚀作用。可把之进一步分为两类：一类具有弱化作用；另一类则具有强化作用，以致具有复合型侵蚀作用。对于前者，如作为坝基地下水主要补给源之一的库底水因pH＜6.5 而具有酸性型侵蚀性，在向坝基运移过程中与固相介质中的碱性物质（如帷幕体中的水泥结石以及岩石中的长石类矿物等）发生反应，而趋于碱性化，以致这种酸性作用强度逐渐降低乃至消失。对于后者，如区内软弱夹层（如页岩层）中有机质的氧化作用可导致相应部位地下水的显著酸化并伴随着侵蚀性CO2 含量的增加，以致在同一部位地下水具有酸性型、碳酸型之双重侵蚀作用；又如在某种特殊的地质环境下形成的“红层”中因含有较多的蒸发岩类（如岩盐及硫酸盐等）矿物，以致区内形成呈显著矿化的地下水，局部＞3000mg/L，见表8.4.2。对照现有规范，不难得出此类水质对抗硫酸盐水泥仍具有侵蚀作用；另外，地质体中所含的黄铁矿类硫化物的氧化一方面可导致地下水中的含量显著增加，另一方面也使水的pH值显著降低，从而导致此类地下水对于坝体材料既具有硫酸盐型又具有酸性型侵蚀作用。

8.4.2.3　关于溶出液水质的评价问题

依据勘测阶段、施工阶段的基础地质及水文地质资料，以及运行阶段的地下水动态观测资料，可以分析区内地下水于不同时期的补给、径流、排泄特征及其变化。这样做，有利于对区内地下水排泄部位溶出液的水质评价。同补给源相比较，溶出液水质出现的差异正是地下水自补给区向排泄区运移过程中液相与固相之间的相互作用所致。由此认为，依据帷幕体后地下水溶出液的水质指标评价其对大坝基础混凝土以及帷幕体一类工程材料的侵蚀性，就不是很贴切。相反，根据补给源与溶出液之间的水质差异特征评价流场内地下水对于工程材料是否发生了侵蚀作用、类型及程度等，倒是贴切的。如地下水溶出液中的硬度（由钙、镁构成）若明显高于补给源，流经的岩体为非碳酸盐岩、且所含的结构面中亦无此类碳酸盐物质，就可以认为其增量主要来自工程材料中水泥水化产物的溶出；若有单位时间的流量资料，则可以估算相应时段内水泥水化产物的溶出量。当然，若区内地下水流经的岩体中如果含有碳酸盐类物质，则在估算工程材料中水泥水化产物的溶出量时应乘以一折减系数K （K＜1.0）。

8.4.2.4　关于坝址环境水部分水质指标的现场实测问题

据了解，目前水电站管理部门对于坝址环境水微观动态（如水质等）的监测具有一定的灵活性，如部分水电站或按季度或按低温与非低温期进行，而另一些水电站仅在大坝安全定检时期结合有关专题进行。就前一种情形而言，对于水质监测点的布置多数按坝段进行，如一个坝段布置一个水质监测点；而就后一种情形而言，由于受经费等因素的制约，水质监测点布置的数量更为有限。显然，以这些数量有限的监测点的水质特征来反映区内水化学场的基本特征，是不够全面的。因此，如何采用更有效的监测手段，是需要探讨的。

进行坝址环境水部分水质指标的现场测定，有助于探讨上述问题。

进行坝址环境水部分水质指标的现场测定，至少具有以下两个方面的意义：①这些实测数据本身所具有的意义，如对于区内地下水侵蚀作用评价、地下水化学场异常区的判定并据此分析坝基帷幕体的防渗性能；②这些数据所具有的其他方面的意义，如对于优化现有水质监测网所具有的意义等。

这里，仅探讨上述第一个方面，并以水口水电站现场实测工作为例，有关该水电站的基本概况见7.5.2。进行现场实测的部分水质指标包括pH 值、TDS、Ec （电导率）以及水温等4个指标。

现场实测所用的仪器为HANNA微电脑水质测试仪。据统计，现场测试点达303 个。其中位于灌浆廊道的排水孔有147 个，位于排水廊道的排水孔有148个，其余8个水样则位于其他部位。此外，还对灌浆廊道以及排水廊道有关排水孔地下水位埋深逐一作了测量。这样，在本次现场测试工作中，共获得包括pH值、TDS、Ec、温度以及地下水位埋深等各类数据达1510 个，从而为揭示坝址环境水的动态特征提供了较为丰富的第一手资料。

根据现场实测资料，分别作出了反映坝基地下水化学场、温度场以及渗流场基本特征的有关物理量的等值线图，见图8.4.1（a）～（d）。

图8.4.1　坝基地下水动态平面分布特征（坐标轴单位：m）

（a）pH值等值线图；（b）TDS 等值线图；（c）地下水温等值线图；（d）地下水位等值线图

坝基地下水的pH值分析，见图8.4.1 （a）。该图总体上反映出，坝基地下水自灌浆廊道→排水廊道运移过程中，水的pH值的变化具有由高→低的趋势。其机理在于：具有软水、溶出型侵蚀作用的坝前库水在向坝基运移过程中，首先与坝踵帷幕体中的水泥水化产物——Ca（OH）2 一类物质发生溶蚀作用，而使幕后地下水溶液中的碱性物质明显增多，该廊道幕后不少排水孔口处出现白色析出物可以作为旁证。而在位于下游侧的排水廊道中的排水孔位，地下水虽仍呈碱性化，但同灌浆廊道相比较，其碱性化有减弱的趋势。此表明，坝前库水在运移至坝踵帷幕体后向下游继续运移过程中，固相介质中无或很少有碱性物质进入水溶液中，由此使排水廊道地下水溶液的碱度得以一定程度的减弱。而沿坝轴线方向的同一断面上，在岩性特征相似的条件下不同孔位间地下水pH值的差异主要是由相应部位间径流条件的差异性所致。(www.daowen.com)

坝基地下水的TDS 值分析，见图8.4.1 （b）。总体上，坝基地下水的TDS 值沿上、下游方向的变化较小。根据实测资料，在灌浆廊道有9 个排水孔位的地下水为弱矿化水，即TDS＞1.00ppt；但在排水廊道地下水均为TDS＜1.00ppt的淡水。此表明，灌浆廊道幕后地下水溶液中溶质的浓度在向下游侧运移过程中具有稀释的趋势，这种趋势与坝基幕后地下水的pH 值沿下游方向的变化有相似之处。另一方面，该图还反映出，在17～20号坝段之间，地下水的TDS 值趋于明显的增大，如出现了TDS＝0.70ppt之等值线。由图8.4.1（d）知，该部位为18～19 号坝段之间的集水井部位，由于该集水井的高程很低，从而在该部位一定范围内形成了地下水的低水位区，也成了一定范围内地下水系统的排泄区。这种“封闭式”的人工排泄方式使该部位地下水的TDS 值趋于增大。

坝基地下水的温度分析，见图8.4.1 （c）。总体上，在8～25 号坝段之间，地下水的温度相对要高一些，如高于19.40℃；在26～35 号坝段，地下水的温度相对低一些，如低于18.80℃；而在接近船闸的32 号坝段以右，地下水的温度更低一些，如低于17.80℃。可见，坝基地下水温度的分布具有自左→右，呈由高→低的趋势。

坝基地下水的水位埋深分析，见图8.4.1（d）。该图明显的反映，在18～19号坝段以及30～31 号坝段之间分别存在一地下水低水位区。此为这两个部位的集水井的工作所致，而在位于这两个集水井之间的河床部位地下水位的变化相当小。

综合分析图8.4.1（a）～（d），认为坝基地下水动态具有以下异常区。

1.地下水化学场异常区

1）pH值负异常区，位于21～26 号坝段之间。其水化学特征是，pH 值低，如在图7.4.1（a）中多处出现了pH＝8.0之等值线，而在26 号坝段的8个孔位中有3 个孔位（G26-2、G26-4以及G26-7）水的pH＜8.0。此为幕后地下水径流条件较好的水化学反映。事实上，在该部位地下水局部的宏观动态已有异常的迹象。如位于26 号坝段的一扬压力孔位（Up35）测值出现以下特征：在2001 年之前，该孔扬压力水头普遍较小，如小于20m；而在2002 年低温期之后，该测值明显增大，在30m上下波动，且与上游库水位之间具有较密切的相关性。此为依据区内水化学特征得出的结论提供了旁证。

2）pH值正异常区，位于35～38 号坝段之间。其水化学标志是，pH 值高，如在图8.4.1（a）中出现了pH＝10.0 之等值线。此是幕后地下水径流条件滞缓的水化学反映。

显然，上述类型中1）型应视为坝踵帷幕体防渗效果相对薄弱区的水化学产物。

3）TDS 值正异常区，如图8.4.1（b）所示，在位于17～20号坝段之间。此为人为因素（集水井）影响下形成的地下水排泄区的水化学特征。

2.地下水温度负异常区

该异常区位于32～38 号坝段之间，而接近于船闸部位，如在图8.4.1（c）相应部位处出现了T＝17.80℃之等值线，标志着该部位的地下水补、径、排条件不同于区内其他坝段。

3.地下水位负异常区

如图8.4.1（d）所示，分别位于17～20 号坝段之间以及30～31 号坝段之间，此为集水井的工作所致。其中，以位于17～20 号坝段的地下水位异常更为突出。

实测结果表明，不同坝段间多数存在着水质差异，即使在同一坝段内相邻的排水孔位之间亦如此。显然，若按常规的室内分析方法则由于取样点的稀疏，而难于反映区内这种客观存在的水质差异性。现场测试结果表明：区内21～26 号坝段为水化学负异常区；34～35 号坝段之间的横缝渗水与上游库水之间的水质差异很小。作为建议，应加强对这2个部位地下水宏观动态（如排水量，或排水量及扬压力等）及微观动态（如水质及水温等）的监测。

显然在现场条件下，进行水质多变量的全面测定，即使在技术上可行，但在经济上是不尽合理的。因而认为，宜进行具有相对重要意义的部分水质指标的现场测定。所选择的水质现场实测指标，一方面对于工程应具有较为明确的示踪意义，另一方面对于环境因子（如T、P、Redox 等）的变化较为敏感。上述实例中，作了水的pH 值、TDS （包括Ec）以及水温的现场测定，此外还逐一测量了不同廊道（包括灌浆廊道和排水廊道）排水孔位的地下水位埋深，总体上能够初步反映区内有关水化学场、温度场以及渗流场的信息。综合分析这些信息，无疑有助于判定区内可能存在的水质异常部位及其所具有的工程示踪意义，另外也有助于对现有水质监测网进行优化设计。

8.4.2.5　关于幕后地下水析出物问题

如本书第八章中所述，蓄水条件下坝址地下水析出物是一定地质环境下液—固相系列间相互作用的产物；不同颜色的析出物有着不同的成因机理。开展对坝址析出物的研究，对于区内地下水侵蚀作用评价主要具有如下两个方面的意义。

1）根据某些析出物的特殊物质成分可大致判定相应部位地下水的侵蚀作用类型。如白色析出物中，一般CaO百分比含量高、且烧失量高，此标志着相应部位地下水系统中位于补给与径流区的地下水呈软水型、并具有溶出型侵蚀作用。这样，就可以根据现场调查过程中发现的此类析出物的分布范围，大致推断具有上述侵蚀作用类型的地下水的分布范围。

2）根据不同颜色析出物的分布特征，大致推断相应部位地下水的酸碱性以及水环境特征。如在呈白色析出物的出露位置，地下水一般呈碱性甚至强碱性，具有缺氧的还原环境特征；在呈棕红色析出物的出露位置，地下水一般呈弱酸性至弱碱性，具有相对富氧的氧化环境的特征；而在呈黑色析出物的出露位置，地下水的酸碱性以及水环境特征则介于上述之间。