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书名：水利水电工程建筑物腐蚀及案例分析
定价：118.0
ISBN：9787030527592
作者：李岩 等
版次：31
出版时间：2017-05
内容提要：
本书全面介绍了水利水电工程中混凝土结构和金属结构腐蚀的原因、类型、检测方法、防控措施及相应的工程调查案例分析。本书分为三篇。第*篇为绪论，主要介绍我国的水资源状况和水能资源规划开发利用现状，水利水电工程中主要建筑物、枢纽等级和布置、电站类型、维护管理等基本内容。第二篇为水利水电工程混凝土结构，主要介绍水利水电工程中影响混凝土结构腐蚀的主要因素、破坏类型、控制措施、腐蚀检测与评估方法，以及水利水电工程混凝土结构腐蚀状况调查分析案例。第三篇为水利水电工程金属结构，主要介绍金属结构腐蚀原理、腐蚀类型和特点、影响因素、检测评估方法、防腐蚀措施，以及水利水电工程金属结构腐蚀状况及防护措施案例。
目录：
目录
丛书序
丛书前言
序
前言
第*篇 绪论
第1章 水利水电工程概论 3
1.1 我国的水资源及水能资源 3
1.1.1 我国水资源状况 3
1.1.2 我国的水能资源及开发状况 5
1.1.3 水资源及水能资源的利用和保护 7
1.2 我国的水利水电规划 8
1.2.1 规划前期任务 9
1.2.2 规划基本原则 11
1.2.3 规划类型 11
1.2.4 规划管理与实施 12
1.3 水利水电建设发展 12
1.3.1 水利水电建设发展状况 12
1.3.2 水利水电建设发展中存在的若干问题 14
1.3.3 水利水电建设发展前景 18
1.4 水利水电工程管理 19
1.4.1 水利水电前期管理 19
1.4.2 水利水电建设期管理 21
1.4.3 水利水电运行期管理 23
参考文献 23
第2章 水利工程 24
2.1 水利枢纽及水工建筑物 24
2.1.1 水利枢纽 24
2.1.2 枢纽的主要建筑物 24
2.1.3 水工建筑物的分类 26
2.1.4 水工建筑物的特点 27
2.2 水利枢纽分等和水工建筑物的分级 29
2.3 枢纽布置 32
2.3.1 枢纽布置的任务和设计阶段 32
2.3.2 枢纽布置的一般原则和方案选定 34
2.3.3 蓄水枢纽与取水枢纽布置 35
2.4 水利工程的管理维护 35
2.4.1 水工建筑物的监测及管理 36
2.4.2 水工建筑物维护 36
参考文献 37
第3章 水电工程 38
3.1 水电站主要类型 38
3.1.1 堤坝式水电站 38
3.1.2 引水式水电站 40
3.1.3 混合式水电站 41
3.1.4 无调节水电站和有调节水电站 43
3.1.5 梯级开发与梯级水电站 43
3.2 水电站主要建筑物 44
3.2.1 挡水建筑物 44
3.2.2 泄水建筑物 48
3.2.3 进水建筑物 52
3.2.4 引水建筑物 53
3.3 水电站主要动力设备 54
3.3.1 水轮机 54
3.3.2 水轮发电机 55
3.3.3 发电厂主要电气设备 56
3.4 水电站厂区枢纽 56
3.4.1 厂区布置的任务和原则 56
3.4.2 主厂房 57
3.4.3 副厂房 58
3.4.4 主变压器 59
3.4.5 开关站 59
参考文献 59
第二篇 水利水电工程混凝土结构
第4章 水利水电工程混凝土结构腐蚀因素及类型 63
4.1 混凝土结构的基本概念及优缺点 63
4.1.1 混凝土结构的基本概念 63
4.1.2 钢筋混凝土结构的优缺点 64
4.2 混凝土结构的发展及应用 66
4.2.1 混凝土结构的发展简况 66
4.2.2 混凝土结构的应用 68
4.3 影响水利水电工程混凝土腐蚀的主要因素 70
4.3.1 混凝土结构中的孔隙及其对腐蚀的影响 71
4.3.2 水泥外加剂与混凝土耐蚀性的关系 72
4.3.3 湿度等对混凝土腐蚀行为的影响 73
4.3.4 水泥品种对腐蚀的影响 73
4.3.5 酸、碱、盐对混凝土腐蚀的影响 74
4.3.6 钢筋锈蚀对混凝土腐蚀的影响 75
4.4 水利水电工程混凝土腐蚀破坏类型及原因 77
4.4.1 混凝土的腐蚀类型 78
4.4.2 混凝土的腐蚀原因 79
参考文献 83
第5章 水利水电工程混凝土结构腐蚀病害及控制措施 84
5.1 概述 84
5.2 混凝土裂缝 85
5.2.1 各种裂缝出现的原因 86
5.2.2 裂缝与钢筋腐蚀的关系 89
5.2.3 减少混凝土裂缝的方法和措施 90
5.3 渗漏和溶蚀 92
5.3.1 渗漏和溶蚀出现的原因 92
5.3.2 控制、减轻渗漏和溶蚀的方法及措施 93
5.4 钢筋锈蚀 93
5.4.1 钢筋锈蚀的原因 94
5.4.2 钢筋锈蚀对混凝土结构使用性和安全性的影响 96
5.4.3 控制钢筋锈蚀的方法 96
5.5 冲刷磨损和空蚀破坏 98
5.5.1 冲刷磨损和空蚀破坏的原因 98
5.5.2 控制、减轻冲刷磨损和空蚀破坏的方法及措施 99
5.6 化学侵蚀 101
5.6.1 化学侵蚀的形式和机理 102
5.6.2 化学侵蚀对混凝土结构使用性和安全性的影响 104
5.6.3 避免或减轻化学侵蚀的方法和措施 105
5.7 冻融破坏 107
5.7.1 冻融破坏出现的原因 107
5.7.2 冻融破坏对水利水电工程混凝土结构使用性和安全性的影响 108
5.7.3 控制冻融破坏的方法和措施 108
5.8 碱-骨料反应 110
5.8.1 碱-骨料反应的机理 110
5.8.2 碱-骨料反应对混凝土结构使用性和安全性的影响 111
5.8.3 避免或减轻碱-骨料反应的方法和措施 112
参考文献 113
第6章 水利水电工程混凝土结构腐蚀检测与评估方法 114
6.1 检测基本要求 114
6.2 检测依据和内容 116
6.2.1 水利水电工程混凝土结构腐蚀检测与评估依据标准 116
6.2.2 结构腐蚀检测的主要内容 118
6.3 检测方法 125
6.3.1 混凝土强度 125
6.3.2 内部缺陷检测 127
6.3.3 裂缝深度检测 131
6.3.4 钢筋分布和腐蚀检测 132
6.3.5 表面损伤厚度和结合面质量检测 136
6.3.6 混凝土耐腐蚀性能检测 138
6.4 腐蚀评估方法 144
6.4.1 腐蚀评估指标及标准 145
6.4.2 剩余使用寿命评估方法 150
参考文献 159
第7章 水利水电工程混凝土结构腐蚀状况调查案例及分析 160
7.1 涡河大寺节制闸腐蚀状况调查案例及分析 160
7.1.1 基本情况 160
7.1.2 工程规模及主要结构形式 160
7.1.3 工程运行状况及存在问题 162
7.1.4 检测目的及依据 163
7.1.5 建筑物现场检测与结果分析 165
7.1.6 混凝土和砌筑砂浆抗压强度 177
7.1.7 混凝土碳化深度 180
7.1.8 混凝土保护层厚度 181
7.1.9 钢筋锈蚀截面损失率 183
7.2 黄河红旗闸腐蚀状况调查案例及分析 184
7.2.1 基本情况 184
7.2.2 建筑物现场检测与结果分析 185
7.2.3 混凝土抗压强度 188
7.2.4 保护层厚度检测 189
7.2.5 混凝土碳化深度检测 191
7.2.6 钢筋锈蚀率检测 191
7.2.7 钢闸门检测 192
7.2.8 水质情况及取样分析 198
7.2.9 可靠性评估 199
第三篇 水利水电工程金属结构
第8章 水利水电工程金属结构腐蚀及检测 203
8.1 腐蚀原理 203
8.1.1 原电池 204
8.1.2 腐蚀原电池 206
8.1.3 腐蚀原电池的电化学反应及理论 207
8.1.4 宏观电池与微观电池 208
8.1.5 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 210
8.2 腐蚀类型 211
8.2.1 均匀腐蚀 211
8.2.2 局部腐蚀 211
8.3 水利水电工程金属结构腐蚀环境及性质 217
8.3.1 大气环境 217
8.3.2 水环境 218
8.4 腐蚀特点及影响因素 220
8.4.1 大气腐蚀特点 220
8.4.2 淡水腐蚀特点 222
8.4.3 淡水腐蚀的影响因素 222
8.4.4 海水腐蚀特点 225
8.4.5 海水腐蚀的影响因素 225
8.5 检测与评估方法 228
8.5.1 检测基本要求 228
8.5.2 检测技术方法 230
参考文献 237
第9章 水利水电工程金属结构防腐蚀措施 238
9.1 概述 238
9.2 合理选材 238
9.3 防腐蚀结构设计 239
9.4 表面预处理 242
9.4.1 表面预处理方法 242
9.4.2 喷射除锈施工 243
9.4.3 质量评定 244
9.5 涂料保护 245
9.5.1 涂层配套 246
9.5.2 涂层系统选择 247
9.5.3 涂装施工 248
9.5.4 质量控制与检验 248
9.6 热喷涂金属保护 249
9.6.1 热喷涂方法 250
9.6.2 热喷涂金属材料的选择与要求 250
9.6.3 热喷涂的施工要求 252
9.6.4 质量控制与检验 252
9.7 阴极保护 253
9.7.1 阴极保护方式的选择 253
9.7.2 基本设计资料 254
9.7.3 强制电流阴极保护 255
9.7.4 牺牲阳极阴极保护 259
9.7.5 阴极保护准则 261
9.7.6 阴极保护与涂层联合使用的重要性 262
参考文献 264
第10章 水利水电工程金属结构腐蚀状况及措施案例 265
10.1 淮河入海水道海口闸钢闸门腐蚀状况及措施 265
10.1.1 基本情况 265
10.1.2 闸门腐蚀及处理方案建议 266
10.1.3 牺牲阳极保护方案 268
10.1.4 保护效果 269
10.2 镇江市谏壁节制闸钢闸门腐蚀状况及措施 271
10.2.1 工程简况 271
10.2.2 防腐蚀维修方案 272
10.2.3 闸门牺牲阳极保护方案 272
10.2.4 防腐蚀施工及要求 273
10.2.5 质量控制与检测 273
10.2.6 后续检查与测量 274
10.3 射阳河闸钢闸门牺牲阳极保护 275
10.3.1 基本情况 275
10.3.2 牺牲阳极保护设计与安装 276
10.3.3 阴极保护效果 276
10.3.4 阴极保护十年效果检查与测量 282
10.4 望亭水利枢纽钢闸门牺牲阳极保护 284
10.4.1 基本情况 284
10.4.2 设计要求 285
10.4.3 设计内容和依据 285
10.4.4 牺牲阳极安装 285
10.4.5 电位测量 286
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第*篇 绪论
第1章 水利水电工程概论
1.1 我国的水资源及水能资源[1-4]
水是世间万物生命之源，是人类及一切生物赖以生存的重要物质，是任何其他物质不可替代的自然资源。从资源的角度来说，水资源既是*为重要的三大基础自然资源之一，也是社会发展中*主要的战略性经济资源。广义上的水资源，是指地球上（地表、地下和空气中）用于满足人类生活和生产需要的水源。地球上的水源及水域包括海洋、冰川、湖泊、河流、地下水、泉水、积雪、冰川、土壤水以及大气中的水蒸气等地球上的全部水体，地球上水体总储量达13.86亿km3，但其中海洋水占96.54%，由于这部分巨大的水量属于高含盐量的咸水体，目前还很难直接作为居民生活用水或工农业生产用水。
据估计人类可以利用的淡水总量不超过0.35亿km3，仅占地球总水量的2.5%，而且其中大部分（约0.3亿km3）贮藏在极地的冰山和冰川中，另外相当大的一部分埋藏于地下，对人类及人类活动起着特别重要作用的江河湖泊的地表水资源，其水量总和约为0.047亿km3，主要分布于湖泊、河流、土壤以及地下含水层中。狭义的水资源就是指这部分能够被人类利用的水。随着科学技术水平的发展，“可利用的”水资源的范围将逐步扩大，水资源的数量也将逐渐增加。但是，在当前的科学技术水平下，其“可利用的”数量相对来说还是极为有限的。同时，人类在使用水资源的过程中，过度开发和水质污染又使“可利用的”这部分水资源日见贫乏。
1.1.1 我国水资源状况
1. 水资源总量丰富但人均相对不足
我们通常所说的水资源是指逐年可以得到恢复和补给的淡水量，通常采用径流量来表示。从年径流总量来看，世界各国的顺序如下[1]：第*是巴西，69500亿m3；第二是俄罗斯，42700亿m3；第三是美国，30560亿m3；第四是印度尼西亚，29860亿m3；第五是加拿大，29010亿m3；第六是中国，27115亿m3。因此，我国的水资源从绝对数量上来说是相当丰富的，我国平均年降水量630mm，年降水总量约为6万亿m3，相当于全球陆地降水总量119万亿m3的5%，除了蒸发和下渗，河川的平均年径流总量约2.6万亿m3，相当于全球陆地径流总量47万亿m3的5.5%。
我国江河众多，2010~2012年第*次全国水利普查结果表明，我国流域面积在50km2及以上河流有45203条，流域面积100km2及以上河流有22909条，普查范围为中华人民共和国境内河流湖泊（未统计香港特别行政区、澳门特别行政区和台湾地区）。主要的大江大河有：长江、黄河、珠江、雅鲁藏布江、淮河、海河、辽河、怒江等，可通航的内河水道总里程达16万km。天然湖泊总面积约71787km2，其中面积在1km2以上的有2800多个，面积在100km2以上的有130多个，全国湖泊储水总量约7088亿m3，其中淡水储量2260亿m3，约占32%，河湖可供养殖的水面面积约有7万km2。此外，还有许多大小冰川，其面积约有57069km2，地下水资源量为8288亿m3，可见我国有着极为丰富的水资源。
我国的水资源总量是丰富的，但我国人口众多，2012年人均占有水量只有2100m3，仅相当于世界人均占有水量的1/4，与一些国家或地区人均占有水量相比，仅是加拿大的1/50，巴西的1/15。我国人均占有的水量低于世界上多数国家，水资源相对贫乏。特别是在我国北方一些地方，水资源人均占有量更低。随着国民经济的发展，人民物质文化生活的不断提高，对水量的需求日益增长，不少地区和城市已感到水资源不足。因此，应当看到我国水资源问题是相当严峻的，必须研究对策，合理开发利用水资源。
2. 水资源时空分布不均
我国由于受到季风的影响，降水量与径流量的年内分配不均，这既表现为年内分布不均，也表现为年际分布不均。而且有连续枯水年和连续丰水年的规律，大部分地区冬春少雨，夏秋多雨，年降水量和年径流量主要集中在汛期。南方的多雨季节在不同地区分别是6～9月或4～7月，而华北、东北和西南、西北的雨季则是6～9月。南方汛期四个月的雨量占全年雨量的50%～60%，北方汛期四个月的雨量占全年雨量的70%～80%。因此，汛期雨量过分集中，非汛期雨量缺乏，总水量不能充分利用。
由于集中程度越高，弃水越多，可用水量占水资源总量的比例也就越小。我国北方汛期的雨量比南方更加集中，而且降水往往又是以暴雨的形式出现。我国大部分地区处于季风气候区域，河流主要是靠降雨补给，因此，一个地区的水资源条件优劣与降水量的多少密切相关。总的来看，我国水资源在地区上分布为东南多，西北少，受到热带、太平洋低纬度上温暖而潮湿气团以及西南的印度洋和东北的鄂霍茨克海的水蒸气的影响，我国的降水量一般是从东南到西北递减，我国东南、西南及东北地区有充足的降水量。其中，占全国总面积13%的东南、中南地区，其水资源总量占全国的38%；而占全国总面积60%的北方地区，水资源总量仅占全国水资源总量的21%，特别是西北地区，受秦岭的阻隔，降水量明显偏少，水资源严重缺乏。我国的地下水资源同样具有南方丰富、北方贫乏的特征。台湾山区和雅鲁藏布江河湾南部的年降水量高达2500～4000mm；海南省和华南、西南局部山区年降水量为2000～2500mm；长江以南沿海各省的年降水量在1500～2000mm范围内；淮河、秦岭以南的年降水量大于1000mm；华北、东北大多数地区的年降水量在400～800mm之间；西北大多数地区的年降水量少于400mm，局部地区（塔里木盆地，甘肃北部，青海西部）年降水量甚至于小于50mm，其中吐鲁番盆地的托克逊，年平均降水量仅5.9mm，新疆天山及阿尔泰山地区受北冰洋气流影响，降水较多。
由于我国水资源时空分布不均，以及连续枯水期和丰水期等特点，可用水资源数量大大少于天然水资源（2.6万亿m3），这就是我国水旱灾害频繁发生的自然因素，因此，需要兴修各种水利设施，来调节和平衡水量，以减免水旱灾害，造福于民。同时，这些特点也给水资源的开发利用带来了许多困难，决定了我国水资源开发利用的长期性、艰巨性和复杂性。
1.1.2 我国的水能资源及开发状况
水能资源蕴藏量系河流多年平均流量和全部落差经逐段计算的水能资源理论平均出力。一个国家水能资源蕴藏量之大小，与其国土面积、河川径流量和地形落差有关。中国国土面积与巴西、俄罗斯、加拿大和美国相当，年径流总量均小于这些国家，但水能蕴藏量却超过这些国家而位居世界之首，这主要得益于中国东、西部之间高落差的阶梯状地理特征。从“世界第三极”青藏高原到海拔仅50m的沿海平原之间存在着高达4000m以上的大面积巨大落差，这是世界上绝无仅有的。
得天独厚的地理条件，使得我国大陆水能资源理论蕴藏量达6.76亿kW，年发电量为5.92万亿kW·h；技术可开发水电资源总量为5.42亿kW，年发电量为2.47万亿kW·h；经济可开发水电资源总量为4.02亿kW，年发电量为1.75万亿kW·h，分别占技术可开发装机容量和年发电量的74.2%和70.8%。其中技术可开发小水电资源为1.28亿kW，年发电量为0.58万亿kW·h，占中国水能资源技术可开发总量的23.6%。经济可开发小水电资源为0.95亿kW，年发电量为0.41万亿kW·h，占中国水能资源经济可开发总量的23.6%。中国水能资源技术可开发量相当于世界水能资源相对丰富地区俄罗斯技术可开发量的2.3倍，巴西的2.5倍，美国的3倍，加拿大的3.5倍。
1905年7月中国第*座水电站台湾省龟山水电站建成，装机500kW。1912年，中国大陆第*座水力发电站云南昆明石龙坝水电站建成并开始发电，装机480kW。1949年，全国的水电装机为16.3万kW；至1999年年底发展到7297万kW，仅次于美国，居世界第二位；到2005年，全国的水电总装机已达1.15亿kW，居世界第*位，占可开发水电容量的14.4%，占全国电力工业总装机容量的20%；到2010年8月，随着华能小湾水电站四号机组投产发电，我国电力装机达到9亿kW，其中水电装机突破2亿kW，稳居世界第*。
由于我国西高东低的地形特征，主要河流多发源于西南高原，加上南方雨量充沛，使得全国约70%的水能资源集中在西南地区，可开发的大型和特大型水电站站址的70%～80%分布在西南四省区（云、贵、川、藏），水能资源分布很不均匀。目前，“西电东送”已列入我国开发西部的重要战略规划。西部可开发量占全国的82%，已开发量不足10%。长江干支流总落差5800m，水能蕴藏量2.68亿kW，占全国的38.89%。可开发量19724万kW，年平均发电量10275亿kW·h，占全国可开发量的40.00%。西南地区水能蕴藏量2.67亿kW，可开发量0.9亿kW，年平均发电量5067亿kW·h，占全国的18.26%，水能资源开发利用不足。至2006年年底，全国水电开发量仅占可开发量的27%左右，远低于发达国家平均60%以上的开发程度。可见，我国水能资源利用还有巨大的发展空间。
全国水能蕴藏量划分为十个流域（片）统计，见表1-1。
表1-1全国水能资源按水系分布表[4]
定价：118.0
ISBN：9787030527592
作者：李岩 等
版次：31
出版时间：2017-05
内容提要：
本书全面介绍了水利水电工程中混凝土结构和金属结构腐蚀的原因、类型、检测方法、防控措施及相应的工程调查案例分析。本书分为三篇。第*篇为绪论，主要介绍我国的水资源状况和水能资源规划开发利用现状，水利水电工程中主要建筑物、枢纽等级和布置、电站类型、维护管理等基本内容。第二篇为水利水电工程混凝土结构，主要介绍水利水电工程中影响混凝土结构腐蚀的主要因素、破坏类型、控制措施、腐蚀检测与评估方法，以及水利水电工程混凝土结构腐蚀状况调查分析案例。第三篇为水利水电工程金属结构，主要介绍金属结构腐蚀原理、腐蚀类型和特点、影响因素、检测评估方法、防腐蚀措施，以及水利水电工程金属结构腐蚀状况及防护措施案例。
目录：
目录
丛书序
丛书前言
序
前言
第*篇 绪论
第1章 水利水电工程概论 3
1.1 我国的水资源及水能资源 3
1.1.1 我国水资源状况 3
1.1.2 我国的水能资源及开发状况 5
1.1.3 水资源及水能资源的利用和保护 7
1.2 我国的水利水电规划 8
1.2.1 规划前期任务 9
1.2.2 规划基本原则 11
1.2.3 规划类型 11
1.2.4 规划管理与实施 12
1.3 水利水电建设发展 12
1.3.1 水利水电建设发展状况 12
1.3.2 水利水电建设发展中存在的若干问题 14
1.3.3 水利水电建设发展前景 18
1.4 水利水电工程管理 19
1.4.1 水利水电前期管理 19
1.4.2 水利水电建设期管理 21
1.4.3 水利水电运行期管理 23
参考文献 23
第2章 水利工程 24
2.1 水利枢纽及水工建筑物 24
2.1.1 水利枢纽 24
2.1.2 枢纽的主要建筑物 24
2.1.3 水工建筑物的分类 26
2.1.4 水工建筑物的特点 27
2.2 水利枢纽分等和水工建筑物的分级 29
2.3 枢纽布置 32
2.3.1 枢纽布置的任务和设计阶段 32
2.3.2 枢纽布置的一般原则和方案选定 34
2.3.3 蓄水枢纽与取水枢纽布置 35
2.4 水利工程的管理维护 35
2.4.1 水工建筑物的监测及管理 36
2.4.2 水工建筑物维护 36
参考文献 37
第3章 水电工程 38
3.1 水电站主要类型 38
3.1.1 堤坝式水电站 38
3.1.2 引水式水电站 40
3.1.3 混合式水电站 41
3.1.4 无调节水电站和有调节水电站 43
3.1.5 梯级开发与梯级水电站 43
3.2 水电站主要建筑物 44
3.2.1 挡水建筑物 44
3.2.2 泄水建筑物 48
3.2.3 进水建筑物 52
3.2.4 引水建筑物 53
3.3 水电站主要动力设备 54
3.3.1 水轮机 54
3.3.2 水轮发电机 55
3.3.3 发电厂主要电气设备 56
3.4 水电站厂区枢纽 56
3.4.1 厂区布置的任务和原则 56
3.4.2 主厂房 57
3.4.3 副厂房 58
3.4.4 主变压器 59
3.4.5 开关站 59
参考文献 59
第二篇 水利水电工程混凝土结构
第4章 水利水电工程混凝土结构腐蚀因素及类型 63
4.1 混凝土结构的基本概念及优缺点 63
4.1.1 混凝土结构的基本概念 63
4.1.2 钢筋混凝土结构的优缺点 64
4.2 混凝土结构的发展及应用 66
4.2.1 混凝土结构的发展简况 66
4.2.2 混凝土结构的应用 68
4.3 影响水利水电工程混凝土腐蚀的主要因素 70
4.3.1 混凝土结构中的孔隙及其对腐蚀的影响 71
4.3.2 水泥外加剂与混凝土耐蚀性的关系 72
4.3.3 湿度等对混凝土腐蚀行为的影响 73
4.3.4 水泥品种对腐蚀的影响 73
4.3.5 酸、碱、盐对混凝土腐蚀的影响 74
4.3.6 钢筋锈蚀对混凝土腐蚀的影响 75
4.4 水利水电工程混凝土腐蚀破坏类型及原因 77
4.4.1 混凝土的腐蚀类型 78
4.4.2 混凝土的腐蚀原因 79
参考文献 83
第5章 水利水电工程混凝土结构腐蚀病害及控制措施 84
5.1 概述 84
5.2 混凝土裂缝 85
5.2.1 各种裂缝出现的原因 86
5.2.2 裂缝与钢筋腐蚀的关系 89
5.2.3 减少混凝土裂缝的方法和措施 90
5.3 渗漏和溶蚀 92
5.3.1 渗漏和溶蚀出现的原因 92
5.3.2 控制、减轻渗漏和溶蚀的方法及措施 93
5.4 钢筋锈蚀 93
5.4.1 钢筋锈蚀的原因 94
5.4.2 钢筋锈蚀对混凝土结构使用性和安全性的影响 96
5.4.3 控制钢筋锈蚀的方法 96
5.5 冲刷磨损和空蚀破坏 98
5.5.1 冲刷磨损和空蚀破坏的原因 98
5.5.2 控制、减轻冲刷磨损和空蚀破坏的方法及措施 99
5.6 化学侵蚀 101
5.6.1 化学侵蚀的形式和机理 102
5.6.2 化学侵蚀对混凝土结构使用性和安全性的影响 104
5.6.3 避免或减轻化学侵蚀的方法和措施 105
5.7 冻融破坏 107
5.7.1 冻融破坏出现的原因 107
5.7.2 冻融破坏对水利水电工程混凝土结构使用性和安全性的影响 108
5.7.3 控制冻融破坏的方法和措施 108
5.8 碱-骨料反应 110
5.8.1 碱-骨料反应的机理 110
5.8.2 碱-骨料反应对混凝土结构使用性和安全性的影响 111
5.8.3 避免或减轻碱-骨料反应的方法和措施 112
参考文献 113
第6章 水利水电工程混凝土结构腐蚀检测与评估方法 114
6.1 检测基本要求 114
6.2 检测依据和内容 116
6.2.1 水利水电工程混凝土结构腐蚀检测与评估依据标准 116
6.2.2 结构腐蚀检测的主要内容 118
6.3 检测方法 125
6.3.1 混凝土强度 125
6.3.2 内部缺陷检测 127
6.3.3 裂缝深度检测 131
6.3.4 钢筋分布和腐蚀检测 132
6.3.5 表面损伤厚度和结合面质量检测 136
6.3.6 混凝土耐腐蚀性能检测 138
6.4 腐蚀评估方法 144
6.4.1 腐蚀评估指标及标准 145
6.4.2 剩余使用寿命评估方法 150
参考文献 159
第7章 水利水电工程混凝土结构腐蚀状况调查案例及分析 160
7.1 涡河大寺节制闸腐蚀状况调查案例及分析 160
7.1.1 基本情况 160
7.1.2 工程规模及主要结构形式 160
7.1.3 工程运行状况及存在问题 162
7.1.4 检测目的及依据 163
7.1.5 建筑物现场检测与结果分析 165
7.1.6 混凝土和砌筑砂浆抗压强度 177
7.1.7 混凝土碳化深度 180
7.1.8 混凝土保护层厚度 181
7.1.9 钢筋锈蚀截面损失率 183
7.2 黄河红旗闸腐蚀状况调查案例及分析 184
7.2.1 基本情况 184
7.2.2 建筑物现场检测与结果分析 185
7.2.3 混凝土抗压强度 188
7.2.4 保护层厚度检测 189
7.2.5 混凝土碳化深度检测 191
7.2.6 钢筋锈蚀率检测 191
7.2.7 钢闸门检测 192
7.2.8 水质情况及取样分析 198
7.2.9 可靠性评估 199
第三篇 水利水电工程金属结构
第8章 水利水电工程金属结构腐蚀及检测 203
8.1 腐蚀原理 203
8.1.1 原电池 204
8.1.2 腐蚀原电池 206
8.1.3 腐蚀原电池的电化学反应及理论 207
8.1.4 宏观电池与微观电池 208
8.1.5 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 210
8.2 腐蚀类型 211
8.2.1 均匀腐蚀 211
8.2.2 局部腐蚀 211
8.3 水利水电工程金属结构腐蚀环境及性质 217
8.3.1 大气环境 217
8.3.2 水环境 218
8.4 腐蚀特点及影响因素 220
8.4.1 大气腐蚀特点 220
8.4.2 淡水腐蚀特点 222
8.4.3 淡水腐蚀的影响因素 222
8.4.4 海水腐蚀特点 225
8.4.5 海水腐蚀的影响因素 225
8.5 检测与评估方法 228
8.5.1 检测基本要求 228
8.5.2 检测技术方法 230
参考文献 237
第9章 水利水电工程金属结构防腐蚀措施 238
9.1 概述 238
9.2 合理选材 238
9.3 防腐蚀结构设计 239
9.4 表面预处理 242
9.4.1 表面预处理方法 242
9.4.2 喷射除锈施工 243
9.4.3 质量评定 244
9.5 涂料保护 245
9.5.1 涂层配套 246
9.5.2 涂层系统选择 247
9.5.3 涂装施工 248
9.5.4 质量控制与检验 248
9.6 热喷涂金属保护 249
9.6.1 热喷涂方法 250
9.6.2 热喷涂金属材料的选择与要求 250
9.6.3 热喷涂的施工要求 252
9.6.4 质量控制与检验 252
9.7 阴极保护 253
9.7.1 阴极保护方式的选择 253
9.7.2 基本设计资料 254
9.7.3 强制电流阴极保护 255
9.7.4 牺牲阳极阴极保护 259
9.7.5 阴极保护准则 261
9.7.6 阴极保护与涂层联合使用的重要性 262
参考文献 264
第10章 水利水电工程金属结构腐蚀状况及措施案例 265
10.1 淮河入海水道海口闸钢闸门腐蚀状况及措施 265
10.1.1 基本情况 265
10.1.2 闸门腐蚀及处理方案建议 266
10.1.3 牺牲阳极保护方案 268
10.1.4 保护效果 269
10.2 镇江市谏壁节制闸钢闸门腐蚀状况及措施 271
10.2.1 工程简况 271
10.2.2 防腐蚀维修方案 272
10.2.3 闸门牺牲阳极保护方案 272
10.2.4 防腐蚀施工及要求 273
10.2.5 质量控制与检测 273
10.2.6 后续检查与测量 274
10.3 射阳河闸钢闸门牺牲阳极保护 275
10.3.1 基本情况 275
10.3.2 牺牲阳极保护设计与安装 276
10.3.3 阴极保护效果 276
10.3.4 阴极保护十年效果检查与测量 282
10.4 望亭水利枢纽钢闸门牺牲阳极保护 284
10.4.1 基本情况 284
10.4.2 设计要求 285
10.4.3 设计内容和依据 285
10.4.4 牺牲阳极安装 285
10.4.5 电位测量 286
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第*篇 绪论
第1章 水利水电工程概论
1.1 我国的水资源及水能资源[1-4]
水是世间万物生命之源，是人类及一切生物赖以生存的重要物质，是任何其他物质不可替代的自然资源。从资源的角度来说，水资源既是*为重要的三大基础自然资源之一，也是社会发展中*主要的战略性经济资源。广义上的水资源，是指地球上（地表、地下和空气中）用于满足人类生活和生产需要的水源。地球上的水源及水域包括海洋、冰川、湖泊、河流、地下水、泉水、积雪、冰川、土壤水以及大气中的水蒸气等地球上的全部水体，地球上水体总储量达13.86亿km3，但其中海洋水占96.54%，由于这部分巨大的水量属于高含盐量的咸水体，目前还很难直接作为居民生活用水或工农业生产用水。
据估计人类可以利用的淡水总量不超过0.35亿km3，仅占地球总水量的2.5%，而且其中大部分（约0.3亿km3）贮藏在极地的冰山和冰川中，另外相当大的一部分埋藏于地下，对人类及人类活动起着特别重要作用的江河湖泊的地表水资源，其水量总和约为0.047亿km3，主要分布于湖泊、河流、土壤以及地下含水层中。狭义的水资源就是指这部分能够被人类利用的水。随着科学技术水平的发展，“可利用的”水资源的范围将逐步扩大，水资源的数量也将逐渐增加。但是，在当前的科学技术水平下，其“可利用的”数量相对来说还是极为有限的。同时，人类在使用水资源的过程中，过度开发和水质污染又使“可利用的”这部分水资源日见贫乏。
1.1.1 我国水资源状况
1. 水资源总量丰富但人均相对不足
我们通常所说的水资源是指逐年可以得到恢复和补给的淡水量，通常采用径流量来表示。从年径流总量来看，世界各国的顺序如下[1]：第*是巴西，69500亿m3；第二是俄罗斯，42700亿m3；第三是美国，30560亿m3；第四是印度尼西亚，29860亿m3；第五是加拿大，29010亿m3；第六是中国，27115亿m3。因此，我国的水资源从绝对数量上来说是相当丰富的，我国平均年降水量630mm，年降水总量约为6万亿m3，相当于全球陆地降水总量119万亿m3的5%，除了蒸发和下渗，河川的平均年径流总量约2.6万亿m3，相当于全球陆地径流总量47万亿m3的5.5%。
我国江河众多，2010~2012年第*次全国水利普查结果表明，我国流域面积在50km2及以上河流有45203条，流域面积100km2及以上河流有22909条，普查范围为中华人民共和国境内河流湖泊（未统计香港特别行政区、澳门特别行政区和台湾地区）。主要的大江大河有：长江、黄河、珠江、雅鲁藏布江、淮河、海河、辽河、怒江等，可通航的内河水道总里程达16万km。天然湖泊总面积约71787km2，其中面积在1km2以上的有2800多个，面积在100km2以上的有130多个，全国湖泊储水总量约7088亿m3，其中淡水储量2260亿m3，约占32%，河湖可供养殖的水面面积约有7万km2。此外，还有许多大小冰川，其面积约有57069km2，地下水资源量为8288亿m3，可见我国有着极为丰富的水资源。
我国的水资源总量是丰富的，但我国人口众多，2012年人均占有水量只有2100m3，仅相当于世界人均占有水量的1/4，与一些国家或地区人均占有水量相比，仅是加拿大的1/50，巴西的1/15。我国人均占有的水量低于世界上多数国家，水资源相对贫乏。特别是在我国北方一些地方，水资源人均占有量更低。随着国民经济的发展，人民物质文化生活的不断提高，对水量的需求日益增长，不少地区和城市已感到水资源不足。因此，应当看到我国水资源问题是相当严峻的，必须研究对策，合理开发利用水资源。
2. 水资源时空分布不均
我国由于受到季风的影响，降水量与径流量的年内分配不均，这既表现为年内分布不均，也表现为年际分布不均。而且有连续枯水年和连续丰水年的规律，大部分地区冬春少雨，夏秋多雨，年降水量和年径流量主要集中在汛期。南方的多雨季节在不同地区分别是6～9月或4～7月，而华北、东北和西南、西北的雨季则是6～9月。南方汛期四个月的雨量占全年雨量的50%～60%，北方汛期四个月的雨量占全年雨量的70%～80%。因此，汛期雨量过分集中，非汛期雨量缺乏，总水量不能充分利用。
由于集中程度越高，弃水越多，可用水量占水资源总量的比例也就越小。我国北方汛期的雨量比南方更加集中，而且降水往往又是以暴雨的形式出现。我国大部分地区处于季风气候区域，河流主要是靠降雨补给，因此，一个地区的水资源条件优劣与降水量的多少密切相关。总的来看，我国水资源在地区上分布为东南多，西北少，受到热带、太平洋低纬度上温暖而潮湿气团以及西南的印度洋和东北的鄂霍茨克海的水蒸气的影响，我国的降水量一般是从东南到西北递减，我国东南、西南及东北地区有充足的降水量。其中，占全国总面积13%的东南、中南地区，其水资源总量占全国的38%；而占全国总面积60%的北方地区，水资源总量仅占全国水资源总量的21%，特别是西北地区，受秦岭的阻隔，降水量明显偏少，水资源严重缺乏。我国的地下水资源同样具有南方丰富、北方贫乏的特征。台湾山区和雅鲁藏布江河湾南部的年降水量高达2500～4000mm；海南省和华南、西南局部山区年降水量为2000～2500mm；长江以南沿海各省的年降水量在1500～2000mm范围内；淮河、秦岭以南的年降水量大于1000mm；华北、东北大多数地区的年降水量在400～800mm之间；西北大多数地区的年降水量少于400mm，局部地区（塔里木盆地，甘肃北部，青海西部）年降水量甚至于小于50mm，其中吐鲁番盆地的托克逊，年平均降水量仅5.9mm，新疆天山及阿尔泰山地区受北冰洋气流影响，降水较多。
由于我国水资源时空分布不均，以及连续枯水期和丰水期等特点，可用水资源数量大大少于天然水资源（2.6万亿m3），这就是我国水旱灾害频繁发生的自然因素，因此，需要兴修各种水利设施，来调节和平衡水量，以减免水旱灾害，造福于民。同时，这些特点也给水资源的开发利用带来了许多困难，决定了我国水资源开发利用的长期性、艰巨性和复杂性。
1.1.2 我国的水能资源及开发状况
水能资源蕴藏量系河流多年平均流量和全部落差经逐段计算的水能资源理论平均出力。一个国家水能资源蕴藏量之大小，与其国土面积、河川径流量和地形落差有关。中国国土面积与巴西、俄罗斯、加拿大和美国相当，年径流总量均小于这些国家，但水能蕴藏量却超过这些国家而位居世界之首，这主要得益于中国东、西部之间高落差的阶梯状地理特征。从“世界第三极”青藏高原到海拔仅50m的沿海平原之间存在着高达4000m以上的大面积巨大落差，这是世界上绝无仅有的。
得天独厚的地理条件，使得我国大陆水能资源理论蕴藏量达6.76亿kW，年发电量为5.92万亿kW·h；技术可开发水电资源总量为5.42亿kW，年发电量为2.47万亿kW·h；经济可开发水电资源总量为4.02亿kW，年发电量为1.75万亿kW·h，分别占技术可开发装机容量和年发电量的74.2%和70.8%。其中技术可开发小水电资源为1.28亿kW，年发电量为0.58万亿kW·h，占中国水能资源技术可开发总量的23.6%。经济可开发小水电资源为0.95亿kW，年发电量为0.41万亿kW·h，占中国水能资源经济可开发总量的23.6%。中国水能资源技术可开发量相当于世界水能资源相对丰富地区俄罗斯技术可开发量的2.3倍，巴西的2.5倍，美国的3倍，加拿大的3.5倍。
1905年7月中国第*座水电站台湾省龟山水电站建成，装机500kW。1912年，中国大陆第*座水力发电站云南昆明石龙坝水电站建成并开始发电，装机480kW。1949年，全国的水电装机为16.3万kW；至1999年年底发展到7297万kW，仅次于美国，居世界第二位；到2005年，全国的水电总装机已达1.15亿kW，居世界第*位，占可开发水电容量的14.4%，占全国电力工业总装机容量的20%；到2010年8月，随着华能小湾水电站四号机组投产发电，我国电力装机达到9亿kW，其中水电装机突破2亿kW，稳居世界第*。
由于我国西高东低的地形特征，主要河流多发源于西南高原，加上南方雨量充沛，使得全国约70%的水能资源集中在西南地区，可开发的大型和特大型水电站站址的70%～80%分布在西南四省区（云、贵、川、藏），水能资源分布很不均匀。目前，“西电东送”已列入我国开发西部的重要战略规划。西部可开发量占全国的82%，已开发量不足10%。长江干支流总落差5800m，水能蕴藏量2.68亿kW，占全国的38.89%。可开发量19724万kW，年平均发电量10275亿kW·h，占全国可开发量的40.00%。西南地区水能蕴藏量2.67亿kW，可开发量0.9亿kW，年平均发电量5067亿kW·h，占全国的18.26%，水能资源开发利用不足。至2006年年底，全国水电开发量仅占可开发量的27%左右，远低于发达国家平均60%以上的开发程度。可见，我国水能资源利用还有巨大的发展空间。
全国水能蕴藏量划分为十个流域（片）统计，见表1-1。
表1-1全国水能资源按水系分布表[4]