干旱与半干旱区平原水库防蒸发及光伏发电浮板控制系统研究

结合太阳能学的相关理论,设计光伏发电系统,通过对干旱、半干旱区域的太阳能资源进行分析,利用苯板作为覆盖水面材料,计算出浮板的关键参数。利用防护框架和太阳能支架将浮板和光伏组件连接形成发电浮板。各浮板彼此相连覆盖水面形成整体的发电控制系统。该系统具有防蒸发、发电、环保、不侵占土地等优点,适宜在干旱和半干旱地区推广。所得结果可为相关研究人员提供参考。

防蒸发浮板覆盖平原水库节水效率研究

内陆干旱区降水稀少,蒸发强烈,为了减少内陆干旱区平原水库的无效蒸发,提高水库的利用率,缓解水资源紧张,进行了塑料空心板覆盖水库水面的试验。通过隔断水面与外界环境的接触,从而抑制水面蒸发。塑料空心板的湿润面积由3部分组成:风浪打湿的面积、板与板之间碰撞挤出的水形成的湿润面积、板与坝坡碰撞挤出的水形成的湿润面积。应用统计学原理,依据现场试验的实测数据,计算在不同气象条件下浮板的湿润面积,统计一个完整的非冰冻期资料;得出不同风速出现的概率及防蒸发系数,计算防蒸发量;对比分析不同面积下防蒸发浮板覆盖水库水面的节水效率。结果表明:现场3个方案试验的节水效率分别为55.38%,65.97%,80.10%,浮板面积越大节水效率越高,板的节水效果和试验布置方式有关,将浮板布置在围栏之内,最大可提高节水效率1.45%;将浮板做成整体时节水效率提高较为明显,最大可提高17.68%。

防蒸发材料局部覆盖干旱区平原水库节水试验研究

内陆干旱区水库蒸发量大,对新型防蒸发材料的研究有利于减少无效蒸发提高水库的有效利用率。通过防蒸发材料覆盖部分库面试验,统计完整周期内不同气象条件下防蒸发材料的有效覆盖面,根据影响防蒸发因子出现的概率,计算其有效防蒸发量,验证其节水效果。以内陆干旱区某一典型平原水库为现场试验对象,依据试验初步成果,对上述问题进行了探讨。

干旱区平原水库防蒸发技术研究现状及展望

西北干旱地区可利用水资源严重缺乏是制约地区经济发展的重要原因。干旱区平原水库水量蒸发损失十分严重,防蒸发技术是一种应用在平原水库上的高效节水技术。在介绍国内外防蒸发技术研究现状的基础上,提出了今后防蒸发技术的研究发展方向:(1)防蒸发装置最佳的设计方案;(2)准确计算水面蒸发量的方法;(3)防蒸发技术与光伏发电技术相结合的系统;(4)防蒸发技术的应用标准和技术规范等相关准则的制定。

干旱区平原水库水面蒸发消减研究综述

蒸发强烈、降水稀少是造成西北干旱、半干旱地区平原水库水量损失的重要因素,它严重限制了水库效益的最大发挥,使当地严重短缺的水资源形势变得更加严峻。针对消减水面蒸发技术问题,根据国内外消减水面蒸发研究最新进展,分别对铺洒化学试剂法、种植水生植物法、物理材料覆盖法、风障技术法4类消减水面蒸发的方法进行了概述,对各技术方法中所存在的问题进行了分析和讨论,并对未来消减蒸发实验研究提出了相应的建议,以期为后续实验研究提供参考。

PE浮球覆盖下干旱区平原水库静水水面蒸发抑制率研究

为进一步探究采用物理覆盖对干旱区平原水库静水水面蒸发的影响程度,本试验选用直径为100 mm黑色PE浮球作为覆盖材料,选用两个面积均为1 m^2的正方形铁皮箱作为蒸发器(A蒸发器、B蒸发器)。A蒸发器内水面用浮球全覆盖(覆盖率为86%)、B蒸发器内水面不覆盖。通过A、B两蒸发器对比试验得出:浮球对蒸发器内水面平均蒸发抑制率为83.8%。在干旱区平原水库等大水体中大面积覆盖浮球时(覆盖率接近91%),浮球对其静水水面蒸发抑制率为89.6%。

新疆恰拉水库下游土壤非冻结期水盐动态分析

以位于内陆干旱平原区的新疆尉犁县恰拉水库下游荒地水盐动态为研究对象,依据为期1年的定点监测资料,对监测点的地下水位、地下水矿化度和土壤含盐量结果进行分析。分析显示,水库的大量渗漏是导致下游地下水位上升和土壤次生盐渍化的根本原因。为减轻平原水库对下游水土环境不利影响,关键是修建防渗、截渗和排水等辅助工程设施。

干旱区平原水库坝后农田土壤水盐运移的规律研究

干旱区的平原水库造成坝后农田地下水位抬升,加剧了土壤盐渍化的程度,厘清干旱区平原水库对坝后农田土壤水盐运移规律,便于制定有效的措施来控制地下水位,进而抑制土壤盐渍化的发生。因此采用试验监测和数值建模,利用Hydrus软件模拟出坝后农田土壤水盐运移规律。结果表明:水库水位的变动影响下游农田地下水位的变化,水库水位越高,上下游水位差越大,渗流量就越大,地下水补给量增加,水位上升越快;土壤地下水位与含水率呈正相关,地下水位越高,含水率就越高;土壤的含水率与含盐量呈负相关。通过蒸发量的增大,水分被蒸发速度加快,含水率逐渐降低,将水中的盐分留在土壤中,地表聚盐速度增加,从而含盐量增加。土壤的深度越浅,变化越明显;因此地下水位的变化对水盐动态影响较大,是诱发盐渍化的内因。而气象因素的蒸发是水盐运移的原始驱动力,是诱发土壤盐渍化的外因。通过合理的措施有效的控制地下水位,可以降低或防止坝后土壤的次生盐渍化问题。

浮球局部覆盖法对干旱区平原水库防蒸发效果的影响

新疆地处干旱半干旱地区,降雨稀少且分布不均,以平原水库为例,淡水资源蒸发损失严重,水资源利用率低。为减少水资源蒸发损失,试验采用浮球覆盖水库局部水面,探究其抑制水面蒸发的可行性。试验选用4种不同密度的浮球,按紧密排列和自由漂浮两种方式布置,观察并记录试验期内的风速情况和湿润面积,计算不同密度和排列方式下浮球的抑制水面蒸发率。试验结果表明,浮球的防蒸发效果与浮球密度和浮球的布置形式有关,当浮球密度为0.111g/cm^3且浮球之间存在挤压接触时,防蒸发效果最好,蒸发抑制率为73%。研究成果对减少干旱平原水库的淡水资源蒸发损失及提高水资源利用率有积极意义。

干旱区平原水库模拟蒸发量试验研究

干旱区平原水库水面蒸发是平原水库水量损失的重要组成部分,由于水库面积大,采用常规蒸发皿测定的蒸发量与水库实际蒸发量特征不相符。为了准确模拟干旱区平原水库蒸发量,开展了模拟水库的小面积水域蒸发试验,通过水位测针测量蒸发池的蒸发量,并与蒸发皿蒸发量进行比较。试验结果表明,在实际蒸发量中,蒸发池的蒸发量波动较大,蒸发皿蒸发速率比水面蒸发速率高9.1%。蒸发皿蒸发量与水面蒸发量的比值呈现先下降后上升的趋势;蒸发池水面蒸发量主要受到温度、净辐射、风速、饱和水汽压差影响;蒸发皿水体容量小,与蒸发池相比水体热容量较小,因此与大气交换更加快速,受净辐射和气温日较差影响较大。

内陆干旱区平原水库周边生态环境研究综述

我国干旱地区降水稀少,蒸发强烈,地表径流受季节变化影响较大,利用天然来水,修建平原水库,调洪蓄水、农业灌溉、改善区域生态环境和提高人民群众生活水平。由于水库的渗漏等引起的生态环境问题对水库的健康发展和周边及下游灌区的土壤盐渍化的影响很大,应采取必要的措施,减少水库的渗漏、改善库区周边及下游的生态环境问题。

干旱区平原水库浮箱围栏中PE浮球覆盖防蒸发节水效率分析

针对干旱区平原水库蒸发量损失严重的现象,通过浮箱围栏及PE浮球覆盖水面来抑制水面的无效蒸发试验,统计分析了非冰冻期内风速大小及围栏中浮球的润湿情况,分析计算了浮球润湿率、风速、覆盖面积,同时求出非冰冻期内浮箱围栏中PE浮球覆盖水库水面的蒸发抑制率。结果表明,相同覆盖面积下,不同形式尺寸的围栏内浮球平均蒸发抑制率不同,覆盖面积为4.00m^2时,浮箱围栏内浮球蒸发抑制率比浮球围栏内的蒸发抑制率高14.97%;2.25、4.00m^2浮箱围栏覆盖面积下蒸发抑制率分别为88.11%、86.71%。在浮球覆盖干旱区平原水库防蒸发节水研究中,围栏形式的选择对浮球防蒸发效果起到关键作用。

抑制干旱区平原水库无效蒸发技术分析

针对西北干旱区水资源短缺限制社会经济可持续发展问题,分析了现有防蒸发技术研究现状,提出在对输水和用水过程节水控制的同时,还需加强对源头节水控制,降低平原水库无效蒸发是该地区节水技术发展的主要研究方向,主要通过化学试剂覆盖法、种植水生植物法、固体漂浮物覆盖法抑制水面无效蒸发,减少水分损失,为后续试验研究提供参考。

干旱区平原水库防蒸发节水控盐及效益分析

我国西北干旱区水资源匮乏,土壤盐渍化严重,一直是区域经济发展和生态环境建设的瓶颈。结合干旱区节水和土壤盐渍化防治研究现状,提出在干旱区平原水库(水源地)采用防蒸发技术来实现节水和灌区土壤盐渍化防治的目标。对不同防蒸发材料节水率和投资回收期对比分析,结果表明,干旱区平原水库防蒸发节水率及防蒸发材料的选择与当地气象因素有关,投资回收期及所选防蒸发材料单价、防蒸发材料节水率与当地水价有关。针对防蒸发控盐率和防蒸发节水率的相关性试验研究发现,干旱区平原水库防蒸发控盐率与防蒸发节水率呈线性相关。通过对防蒸发节水控盐的社会效益和生态效益分析可知,干旱区平原水库防蒸发节水控盐技术对促进区域工农业发展、土壤盐渍化防治、生态环境保护具有一定的指导意义。

磁性浮板覆盖下干旱区平原水库节水效率分析

针对干旱区平原水库水深浅、风速大、气温高、空气相对湿度低而导致蒸发损失严重的问题,在吐鲁番市胜金乡胜金沟三期水土保持水库进行了一整年不同覆盖面积的带磁性浮板与非磁性浮板覆盖水面来减少水面蒸发的试验,以此来分析相同覆盖面积下带磁性浮板成片整体分布与非磁性浮板分散分布对水库水面蒸发的节水效率。试验结果表明:在气象因素相同的情况下,带磁性浮板分别覆盖水面25%,50%和75%时,蒸发抑制率分别为27.4%,41.5%和59.1%;非磁性浮板分别覆盖水面25%,50%和75%时,蒸发抑制率分别为22.1%,38.1%和57.3%;带磁性浮板比非磁性浮板蒸发抑制率分别提高了5.3%,3.4%和1.8%。可见,带磁性浮板节水效果更加显著,对提高干旱区平原水库水资源的利用效率具有显著意义。

配重浮球覆盖下干旱区平原水库节水率研究

干旱区平原水库具有水面积大、蒸发强烈等特点,采用直径100 mm的配重浮球来抑制平原水库的无效蒸发。以月为时间尺度,分别从浮球间孔隙造成的蒸发损失率和风浪环境中配重浮球湿润表面造成的蒸发损失率进行研究,最终建立浮球覆盖下水面蒸发抑制率和节水率计算模型。结果表明:(1)非冰冻期内,浮球间孔隙造成的蒸发损失率呈现先增大后减小,在7月达到全年最高值11.6%;冰冻期内(12月和1月),浮球间孔隙造成的蒸发损失率达到全年最低值9%。(2)相同覆盖面积下,浮球润湿率随风速的增大呈曲线增长,且覆盖面积越大,润湿率随风速的变化速率越慢。相同风速下,浮球润湿率随覆盖面积的增大呈直线下降。各覆盖面积下,单位面积节水率在7月达到最大值,分别为76.6%、78.1%、79.6%、81.2%;在4月达到最低值,分别为51.9%、54.0%、58.2%、61.3%。综上所述,配重浮球在风浪环境中稳定性好、防蒸发节水率高,是一种较为理想的防蒸发材料。

干旱风沙区平原型水库防护林带有效宽度研究

为合理确定干旱风沙区水库周边防护林带有效宽度,以金塔县解放村水库为研究对象,用袋式SCC-X多通道风蚀测量仪对防护林带内不同高度及不同林带宽度的输沙量进行监测,分析了不同林带宽度的减蚀率和边际效益。结果表明:干旱风沙区水库防护林带内输沙量随距地面高度的增加而减小,以离地面20 cm以下为主,其占100 cm以下输沙总量的比例为41.49%~62.23%;林带内离地面80 cm以下的输沙量占100 cm以下输沙总量的90%左右,因此应选择低矮、抗旱的灌木树种建植固沙林带,以降低防护林灌溉耗水量和管理费用;沙源前沿防护林为灌木幼林的情况下,当林带宽度在233~365 m之间时减蚀率指标最大,当林带宽度为234 m时阻沙边际效益最大,解放村水库经济合理的灌木防护林带宽度以240 m左右为宜。

平原水库防(截)渗体与坝后土壤盐碱化的影响规律

利用有限元GeoStudio软件对4座平原水库的渗流量进行计算，通过数学模型和试验对坝后土地次生盐渍化影响范围进行研究．结果表明，平原水库渗漏对坝后地下水位和土地盐碱化有明显影响，水平影响范围取决于水库渗漏量，并与地下水在土壤中运动阻力呈负增长；在垂直方向上，地下水位随水库渗流量大小而波动，土壤含盐量自上向下递减．水库防（截）渗体直接关系着渗流量和排泄量大小，从坝后生态环境角度出发，平原水库防渗体应力求完善．全库盘土工膜防渗和封闭式防渗墙应优先考虑，当坝基透水层深度超过10m，坝体较长时，不建议采用封闭式防渗墙；其次可考虑水平铺盖和半封闭式垂直防渗墙，不建议采用悬挂式防渗墙，因为其在控制渗流量方面效果不明显．坝后土地盐碱化影响范围一般在500～800m以内，在此区域土壤盐碱化趋势明显，地下水位明显偏高，应设置1道或多道截水沟渠，减小水库渗漏造成的下游土壤次生盐碱化．

PE浮球覆盖下干旱区平原水库防蒸发节水效率分析

针对干旱区平原水库水深小、水面积大,无效蒸发损失严重的问题,本研究选用PE浮球覆盖水面来减少平原水库的无效蒸发.通过观测分析一整年的气象数据及不同风速下浮球的润湿率,对浮球润湿率与风速、覆盖面积之间的关系进行定性分析,同时建立浮球覆盖条件下水面的蒸发抑制率和防蒸发量计算模型,进而求出不同覆盖面积下浮球的年防蒸发量和年节水率.结果表明,浮球覆盖面积为1、2、3、4m^2时,节水效率分别为62.93%、65.16%、67.77%、70.00%,其中非冰冻期节水效率分别为62.21%,64.51%、67.18%、69.46%,冰冻期节水率均为91%.可见,浮球抑制水面蒸发效果显著,可有效提高水资源利用率.