汪遠(yuǎn)鵬 馬雪梅 朱菁 王永平

摘 要 我國西北地區(qū)的降水量少而蒸發(fā)量大，導(dǎo)致灌溉用蓄水由于蒸發(fā)而耗損十分嚴(yán)重，水資源的短缺嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。針對(duì)這個(gè)問題，提出一種就地取材和成本低廉的抑制裸露水體蒸發(fā)的新型構(gòu)造，該新型構(gòu)造的特點(diǎn)是漂浮在水面上，隔斷了陽光的直接照射，同時(shí)具有很低的導(dǎo)熱系數(shù)，在水面和空氣之間形成一層隔熱層，降低了水面溫度。在該新型構(gòu)造的保護(hù)下，能顯著抑制水體的蒸發(fā)，節(jié)約了寶貴的水資源。

關(guān)鍵詞 蓄水池蓄水；水體蒸發(fā)；隔熱節(jié)水；廢物利用；農(nóng)業(yè)節(jié)水；北方旱區(qū)

中圖分類號(hào)：TV697.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.21.094

我國西部地區(qū)干旱少雨，水資源一直困擾著西北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。受到固有地理位置、條件的影響，西部地區(qū)的氣候條件長期處于干燥且常年干旱半干旱的狀態(tài)。西部地區(qū)的降水主要集中在秋季，但降雨量很少，導(dǎo)致水體蒸發(fā)量逐年攀升，水庫的蓄水量也逐年在減少，而水體的大量蒸發(fā)減少造成的水資源浪費(fèi)更是無法估計(jì)。西部地區(qū)的民用水、灌溉以及其他用水一直是一大難題，大多地區(qū)依賴于調(diào)水工程來保障人類生活用水。這樣一來，城市生活的基本支出就會(huì)大量增加，人民生活幸福度也會(huì)隨之而降低。但這個(gè)問題是自然條件所限制，目前大多數(shù)解決的辦法便是城市選址盡可能靠近有水的地方，發(fā)展更為廉價(jià)的調(diào)水工程，以達(dá)到有效解決城市用水困難的難題。水資源缺乏長期阻礙著西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，成為西部地區(qū)發(fā)展的絆腳石，因此解決西部地區(qū)水資源問題成為一個(gè)關(guān)系西部地區(qū)發(fā)展以及民生生活質(zhì)量的大問題。投入一定的精力去解決西部地區(qū)水資源問題十分必要。本項(xiàng)目基于從減少水體蒸發(fā)量這一角度出發(fā)努力設(shè)計(jì)一種可以抑制水體蒸發(fā)的新型構(gòu)造，希望將裸露的水庫的水體蒸發(fā)量降到最低，以達(dá)到保護(hù)水資源的目的。該設(shè)計(jì)將會(huì)從制作成本、安裝成本、人工成本、維護(hù)成本幾個(gè)方面綜合考慮將總體費(fèi)用降到最低。

1 寧夏中部和南部露天蓄水池現(xiàn)狀

寧夏中部及南部地區(qū)水資源匱乏，這給當(dāng)?shù)氐娜罕妿砹艘幌盗杏盟щy的問題，尤為顯著的是群眾的生活和生產(chǎn)用水問題。為應(yīng)對(duì)這一系列的問題，寧夏中部及南部地區(qū)在近年來已建成大量的露天蓄水池，這些蓄水池有效地緩解了當(dāng)?shù)厝罕姷挠盟щy的問題。截至2015年，寧夏全區(qū)共發(fā)展高效節(jié)水灌溉面積15.3萬公頃。為了發(fā)展高新節(jié)水灌溉和農(nóng)村飲水安全工程，先后建成調(diào)蓄水池360余座，總庫容1 600萬立方米，保證了中部干旱帶、特色作物種植區(qū)高效節(jié)水灌溉的發(fā)展。

2 國內(nèi)外現(xiàn)有的防護(hù)措施

對(duì)于一個(gè)國家國民的生產(chǎn)生活而言，水是必不可少的資源。對(duì)于水資源的保護(hù)是全世界諸多國家共同關(guān)注的問題，為此，許多國家不遺余力地投入大量的資金，采取諸多的措施以保護(hù)水資源。

例如，新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)院與新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院共同提出的“隔墻板應(yīng)用于平原水庫防蒸發(fā)”措施，其采用的隔墻板在膠凝材料中混合樹脂類發(fā)泡劑并且在其內(nèi)部填充鋼絲或者玻璃纖維作為增強(qiáng)筋，而膠凝材料則是以粉煤灰、石膏、硅酸鹽等物質(zhì)媒介混合而成[1]。這種隔墻板生產(chǎn)成本高，制造過程以及制造工序復(fù)雜，推廣難度大。再如，美國洛杉磯官方在一座水庫中倒入9 600萬只黑色塑料球，防止水體的蒸發(fā)，這些塑料球如蘋果般大小。這種措施雖能在一定程度上防止水體的蒸發(fā)，但洛杉磯官方為此投入了大量的人力物力財(cái)力去生產(chǎn)這些塑料球，成本耗費(fèi)巨大，并且在后續(xù)的使用中還會(huì)存在一些問題。當(dāng)出現(xiàn)大風(fēng)天氣時(shí)，這些零散的塑料球極易會(huì)被風(fēng)吹得四處飄散，這不但沒能有效的保護(hù)水體，減少水體的蒸發(fā)，反而污染了環(huán)境，增加了環(huán)保方面的資金投入。

還有國內(nèi)一些小型水庫，在水庫上方建防護(hù)棚，以期減緩水體的蒸發(fā)，但這種措施適用范圍窄，并且對(duì)于蓄水量大的蓄水池而言，在其上方建造遮陽棚的難度過大，資金投入太大。再如我國新疆地區(qū)十分場常見的“坎兒井”，這是因地制宜，就地取材，利用地面的泥土作為保護(hù)介質(zhì)，將原本裸露在地表的水資源轉(zhuǎn)移至地表以下從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)水資源的目的方法與結(jié)構(gòu)。這種保護(hù)措施是在一定的間隔打一系列深淺不等的豎井，然后再依照地勢高低在井的底部修通暗渠，將各井之間聯(lián)通，再引水下流，最后將水引至需要灌溉的農(nóng)田里[2]。此種水體在地表下面流動(dòng)的結(jié)構(gòu)雖然有效地減少了因陽光直射帶來的水體蒸發(fā)，但在這種結(jié)構(gòu)中，水體主要在地表以下，從而就必須在地下修建溝渠，因此采用這種結(jié)構(gòu)的施工難度和施工量十分巨大，并且時(shí)間一長，地下渠道會(huì)因水體的流動(dòng)而出現(xiàn)泥沙淤積等問題，后期維護(hù)也不便利，因?yàn)檫@些溝渠大都位于地表以下。

基于以上已有的各種保護(hù)措施以及各種保護(hù)結(jié)構(gòu)，并在分析他們的不足之處，或是制造成本過高，或是施工難度過大，亦或是用以防護(hù)的設(shè)施生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，在參考以上這些種種不足之處的基礎(chǔ)上，提出一種新的防護(hù)措施，以期達(dá)到減少裸露的水庫、蓄水池的水體蒸發(fā)。

3 廢舊礦泉水瓶漂浮于水平保護(hù)水體構(gòu)造

放置了單層或者多層廢舊礦泉水瓶保護(hù)層的蓄水池的剖面圖如圖1所示。水體表面的保護(hù)層可以減少陽光對(duì)水體的直接照射，也就減少了水體因陽光照射所帶來的蒸發(fā)量，從而達(dá)到保護(hù)水資源的目的。

4 結(jié)論

對(duì)于本次研究的內(nèi)容有以下三點(diǎn)總結(jié)，1）給出了一種新型抑制水體蒸發(fā)的保護(hù)構(gòu)造，該新型構(gòu)造能就地取材且成本低廉，安裝方便快捷，維護(hù)費(fèi)用低，能有效抑制水體的蒸發(fā)。2）給出的構(gòu)造漂浮于水面，在水面和大氣間形成了一個(gè)隔離層，避免了太陽對(duì)水面的直接照射，另外，該保護(hù)層有效導(dǎo)熱系數(shù)低，能減少空氣與水之間由于溫差而產(chǎn)生的熱交換，這樣就降低了水面溫度，較少了水的蒸發(fā)。3）提供了一種抑制裸露在空氣中水體蒸發(fā)的新型構(gòu)造，該構(gòu)造成本低廉，構(gòu)造簡單，制作與安裝方便快捷，后期維護(hù)費(fèi)用低，能有效降低水的蒸發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 康亞明.抑制水體蒸發(fā)的水面防護(hù)裝置：中國，CN201620732137.0[P].2016-12-28.

[2] 季山.減少水面蒸發(fā)的措施[J].黑龍江水利，1985（2）：29.

（責(zé)任編輯：趙中正）