南水北调中线工程金属结构防腐蚀（一） 2005年第1期（总第199期）
长江委设计院 曾德龙
早在１９５２年和１９５３年毛主席在视察中国最大的河流——长江和黄河时，曾高瞻远瞩地提出：“南方水多、北方水少，如有可能借点来也是可以的”，这个设想拉开了我国研究南水北调的序幕。１９９２年江总书记在中国共产党第十四次全国代表大会上提出：“集中必要的力量，高质量、高效率地建设一批重点骨干工程，抓紧长江三峡水利枢纽、南水北调、千万吨级钢铁基地、西煤东运新铁路通道等跨世纪特大工程的兴建。”至此，南水北调工程的实施被提到了国家的议事日程。
南水北调在我国是指从南方多水的长江流域及西南诸河引水到干旱缺水的西北、华北地区，这一工程是促进国民经济持续稳定发展的战略性基础设施。南水北调三条各有主要供水范围，可以互相补充，不能相互替代，根据我国社会经济发展状况，当前为缓解缺水最严重的华北平原水资源危机，宜先建设南水北调中线和东线工程，并为开发潜力巨大的西北地区经济，积极准备建设南水北调西线工程。
一、国内几处调水工程
１．都江堰工程
都江堰工程建于２２００多年前，它引岷江水灌溉成都平原使这里成为富足天下的天府之国。
２．引滦工程
引滦工程始建于１９７８年，１９８５年建成通水，工程的水源是滦河上的潘家口水库，将滦河上的人黑江水库抬高水位后分别向海河和陡河送水，供给天津市和唐山市，一般干旱年份可供水给天津市１０亿立方米，供给唐山市３亿立方米。
３．引黄济青工程
引黄济青工程位丁山东省境内，它将黄河的水调往位于胶洲湾的青岛市，始建于１９８６年４月，１９８９年向青岛市供水，该工程向青岛市日供水３０万立方米，并向沿线的地区年供水６４００万立方米。
二、南水北调三线调水方案
１．西线方案
西线工程位于青海省南部和四川省西北部，目前拟定的取水河段是：①通天河楚玛尔河至巴塘河口；②雅砻江石渠至仁青岭；③大渡河上游足本足河斜尔尕以上河段。通过规划研究，拟从通大河调水１００亿立方米。雅砻江调水４５亿立方米，大渡河调水５０亿立方米。三条河流共调水１９５亿立方米。
２．中线方案
从汉江丹江口水库引水，汉江流域的唐白河平原，越过江淮分水岭，进入淮河流域，往北经郑州西北穿越黄河，然后沿太行山东麓山前平原，直抵河北燕山下的北京市境，再过永定河后进入北京市区，入永定河引水渠至玉渊潭，全长１２４６ｋｍ。水位高差约１００米，具备全线自流的条件，规划中将中线的主要供水范围定为华北平原的西部和中部，涉及鄂、豫、冀、北京、天津等三省两市。
３．东线方案
东线工程从长江下游扬州附近引水，利用京杭大运河及大致与其平行的河道，经多级提水泵站连通洪泽湖等一些现有的大湖泊，逐级抽水至黄河边，再由隧洞送水过黄河，然后利用卫运河、南运河等河道自流向北输水。供水范围区域主要为海河流域、淮河流域、胶东地区。解决城市生活、工业和农业的供水不足的情况。
三、南水北调中线工程
１．得天独厚的地理条件
从地形上看，中线工程布置在山丘、岗垅与平原相间地带，通过三处除少量孤山和岗丘外，大部分为平原，地势平坦，地形、地质条件适宜兴建大型调水工程，从地势上看，中线工程南高北低、西面为高山，东面是向东逐渐倾斜的平原，所处位置占据了华北平原的制高点；从南到北、从西向东，均可自流供水，覆盖了华北平原的大部分地区，具有得大独厚的地形、地势条件。
２．供水华北平原的精华地带华北水资源危机日趋严重，已经成为国民经济和社会发展的制约因素，实施南水北调从长江流域引水到华北地区是一项宏伟而紧迫的任务。中线工程供水区跨江、淮、黄、海四大水系，涉及京、津、冀、豫、鄂五省（市）总面积１５．５万平方公里，耕地面积８４０万公顷，人口１．２亿人。
３．水源优质可靠
水源丹江口水库周入库污染负荷不大，有毒有害污染物很少，水库稀释自净能力大。可满足地面水Ⅱ类要求，为水源水质长期得到保证提供了有利条件，是中线工程理想的水源地。汉江流域降雨充足，水量充沛，地表水资源总量为５９１亿立方米。
４．总干渠线路
总干渠线路按全线自流原则确定，自丹江口水库陶岔引水渠首起，沿伏牛山南麓山前岗垅与平原相间的地带东北向行进，经南阳北跨白河后，过江淮分水越黄河。然后沿太行山东麓山前平原及京广铁路西侧的条形地带北上，经焦作市东南、新乡西北、安阳西过漳河，进入河北省境内。经邯郸西、邢台，在石家庄西北过石津干渠和滹沱河，至唐县北进入低山丘陵区和拒马河冲积扇，过北拒马河后进入北京市境，终点为玉渊潭，全长约１２４６ｋｍ，其中河南省段长约７０８ｋｍ，河北省段长约４６２ｋｍ，北京市段长约７６ｋｍ。
天津干渠渠首位于河北省徐水县西黑山村北，渠线在高村营穿京广铁路，在白沟公路桥下穿大清河，在叶家庄入龙江渠沿渠向东至终点西河闸，天津干渠全长约１４４ｋｍ。
四、中线方案的自然环境条件
（一）水文特性
１．水源区
（１）降雨径流
汉江流域多年平均降水深８９１．２ｍｍ，降水总量１４２６．６亿ｍ３。丹江口以上地区多年平均降水深８００ｍｍ，降水总量８６０．５亿ｍ３。降水年内分配不均匀，５－１０月占全年降水量的７０～８０％，尤以７－９月最集中，占年降水６０％左右。
（２）暴雨洪水特性
水源区受东亚季风的影响，暴雨与西太平洋副热带高压进退密切。暴雨始于６月以夏季７月降雨最多。夏季全流域均可发生大面积暴雨。一次暴雨持续时间２～５天，主要暴雨区在陕西省白河县以下的堵河、丹河和唐白河，多数年份秋季暴雨强度不很大，但历时较长，主要暴雨区在白河以上的米仓山、大巴山一带。
（３）泥沙
丹江口水库的泥沙以悬移质为主。主要来源于汉江干流，支流丹江次之，多年平均悬移质输沙量１．１５亿ｔ，最大年输沙量２．９６亿ｔ（１９５８年），最小０．２４亿ｔ（１９６６年），最大年平均含沙量５．３９ｋｇ／ｍ３（１９５８年）。最大含沙量一般在７－１０月，尤以７、８月份最多。
（４）水质（见下表）
（５）水生生物
丹江口水库的大自然饵料生物资源较丰富，浮游植物分属８门９２属，浮游动物有４类５０属。鱼类６８种，属４目１２科２３属，以鲤科鱼类为主。从丹江口水工金属结构检修的情况来看，有许多生物附着在钢结构的表面，对金属结构有很大的腐蚀作用。
2.供水区及总干渠交叉河流
供水区指南水北调中线工程供水补充水源的范围，按水系可分为汉江唐白河区、淮河区、海河区等三个区。
（1）降雨径流
供水区多年平均降水深约644.7mm，降水具有如下变化规律和特色。
降水量分布具有从南向北、从山区向平原及山间盆地递减的趋势。唐白河地区多年平均降水深最大为814.9mm。海河区最小，仅572.5mm，年际变幅大。
（2）洪水特性
洪水区的洪水由暴雨形成。淮河流域的西部桐柏山、伏牛山、嵩山山间发生暴雨，形成淮河水系各河流洪水。
（3）泥沙
由于丹江口水库将大部分米沙拦在库内，且渠道底部高程远高于库底高程，因此渠道从水库引出的是清水。
（4）水质
（二）气候特性
1.水源区气候特性
汉江江域处于副热带季风区，气候较温和湿润，是南北气候分界的过渡带。
气温：各站年平均气温在14～16℃，极端最高温度为38℃～42.7℃，出现在7、8月份。
极端最低气温在-13.5℃～-9.5℃，均出现在二月份。
蒸发：年平均蒸发量以汉中最小为1076.7mm，均县最大为1679.1mm。
地温：年和月平均地温的分布趋势与气温一致，1月地温最低在2.5～3.9℃之间。
日照：各站平均年日照时数均小于2000小时，1月日照数各站在115.8～134.7小时之间，7月在212.3～223.3之间，东西差别不大。
风速：年平均风速在1.5m/s～3.3m/s，大风日数以石泉站13.4日最高，汉中1.9日最少，其他各站在4.5～6日之间。
2.供水区气候特性
供水区属大陆性季风型气候，冬季盛行西北风，夏季多为东南风。
气温：各站年平均气温自南向北逐渐递减，由南阳站在14.9℃，降至北京的11.5℃，各站月平均气温在25.8℃～27.6℃之间，以北京25.8℃为最低，许昌27.6℃为最高。
降水：各站年平均降水量差别较大，除南阳、许昌两站，分别达805.8和708.3mm外，其余各站均小于650mm，其中邢台、石家庄、保定、天津，只有500多毫米，降水主要集中在夏季。
蒸发：除南阳、保定站外，大多数站年蒸发量都在1600mm以上，其中郑州年蒸发量最大，可达2000mm以上。
地温：年平均地温，由北至南逐渐增高，各站在13.3℃～17℃之间，全年五月地温最低。
日照：各站年平均日照时数均为2100小时以上，郑州以北，在2500小时以上，其中北京最多，可达2780小时。
风速：各站年平均风速在1.8～3.1m/s，之间，以郑州3.4m/s为最大，石家庄1.8m/s，此为最小。
五、南水北调中线工程量
总干渠所经地带河流水系发育，大小河流２１９条，其中以黄河为最大。总干渠上布置有隧洞、暗渠、渡槽、铁路交叉、公路交叉、进水闸、退水闸、分水闸，各类大小建筑物共１０５０座。总干渠建筑物分类统计见右表：
以上建筑中都有一些金属结构的工作门、检修门、安全栅及启闭机械，还有一些建筑物所需的钢筋和钢板。
南水北调中线工程金属结构需要进行涂装保护的工程量约为２５万平方米，不包含钢筋和支渠的金属结构。
六、防腐蚀涂装措施的研究
1?金属结构的保护年限
保护年限指在确定的防腐蚀设计方案下应当达到的设计保护年限，是选定涂装材料及供货厂家，确定防腐蚀涂装工艺及施工单位等考虑的综合因素。
（１）对经常处于水下或干湿交替的环境，且不易检修的其保护年限要求达到２０年以上。
（２）对虽然经常处于水下或干湿交替的环境，但比较易干检修的保护年限要求达到１０～１５年。
（３）对处于大气环境，室外其保护年限要求达到２０年以上，室内要求达到２５年以上。
2.防腐蚀涂装材料的要求
根据南水北调城市生活用水的要求，总干渠上所有的金属结构的涂装材料必须满足国家的生活用水的卫生标准和环境保护的条件，故涂装材料宜选用无机涂料、水性涂料和无溶剂涂料等符合环保及卫生标准的防腐蚀材料。
（１）选用的涂料材料应是经过工程实践其综合性能优良的一流产品。
（２）使用的涂料质量必须符合国家的卫生标准和环境保护的标准。
（３）涂装材料有配套使用的，则底中面漆宜选用同一厂家的产品。
（４）涂料的供货应具备下列资料：
①产品说明书、产品批号、生产日期、合格证及检验资料。
②涂料工艺参数：包括闪点、比重、固体含量、表干和实干时间、涂覆间隔时间、理论涂覆率、规定的稀释材料及比例，国家卫生部门的证明资料。
③涂料主要机械性能指标及组成涂料的原料性能指标。
④涂料厂对表面预处理、涂装施工设备及环境条件的要求等。
七、结束语
随着社会生产力水平的提高，人类社会对水的需求量不断增长，一方面北方城市的生活用水和人口的数量在不断增加，工业生产用水量也越来越大，农业灌溉用水量也在提高。
南水北调工程是优化资源配置，合理利用水资源，改善水环境，促进国家的经济和社会发展，是关系国计民生的战略性的基础设施。做好南水北调工程金属结构防腐蚀工作，是提高调水工程的安全使用寿命和确保输水畅通的关键工作，是确保优质水源和环境保护的基础。我们一起共同努力来实现我国的南水北调东、中、西线的调水工程，为２００８年北京奥运会提供优质可靠的水源，为我国的国民经济和社会发展作出贡献。
