一种抑制农业灌溉蓄水池水体蒸发的结构探究

汪远鹏 马雪梅 朱菁 王永平

摘 要 我国西北地区的降水量少而蒸发量大，导致灌溉用蓄水由于蒸发而耗损十分严重，水资源的短缺严重制约了当地经济社会的发展。针对这个问题，提出一种就地取材和成本低廉的抑制裸露水体蒸发的新型构造，该新型构造的特点是漂浮在水面上，隔断了阳光的直接照射，同时具有很低的导热系数，在水面和空气之间形成一层隔热层，降低了水面温度。在该新型构造的保护下，能显著抑制水体的蒸发，节约了宝贵的水资源。

关键词 蓄水池蓄水；水体蒸发；隔热节水；废物利用；农业节水；北方旱区

中图分类号：TV697.3 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.21.094

我国西部地区干旱少雨，水资源一直困扰着西北地区的经济发展。受到固有地理位置、条件的影响，西部地区的气候条件长期处于干燥且常年干旱半干旱的状态。西部地区的降水主要集中在秋季，但降雨量很少，导致水体蒸发量逐年攀升，水库的蓄水量也逐年在减少，而水体的大量蒸发减少造成的水资源浪费更是无法估计。西部地区的民用水、灌溉以及其他用水一直是一大难题，大多地区依赖于调水工程来保障人类生活用水。这样一来，城市生活的基本支出就会大量增加，人民生活幸福度也会随之而降低。但这个问题是自然条件所限制，目前大多数解决的办法便是城市选址尽可能靠近有水的地方，发展更为廉价的调水工程，以达到有效解决城市用水困难的难题。水资源缺乏长期阻碍着西部地区的经济发展，成为西部地区发展的绊脚石，因此解决西部地区水资源问题成为一个关系西部地区发展以及民生生活质量的大问题。投入一定的精力去解决西部地区水资源问题十分必要。本项目基于从减少水体蒸发量这一角度出发努力设计一种可以抑制水体蒸发的新型构造，希望将裸露的水库的水体蒸发量降到最低，以达到保护水资源的目的。该设计将会从制作成本、安装成本、人工成本、维护成本几个方面综合考虑将总体费用降到最低。

1 宁夏中部和南部露天蓄水池现状

宁夏中部及南部地区水资源匮乏，这给当地的群众带来了一系列用水困难的问题，尤为显著的是群众的生活和生产用水问题。为应对这一系列的问题，宁夏中部及南部地区在近年来已建成大量的露天蓄水池，这些蓄水池有效地缓解了当地群众的用水困难的问题。截至2015年，宁夏全区共发展高效节水灌溉面积15.3万公顷。为了发展高新节水灌溉和农村饮水安全工程，先后建成调蓄水池360余座，总库容1 600万立方米，保证了中部干旱带、特色作物种植区高效节水灌溉的发展。

2 国内外现有的防护措施

对于一个国家国民的生产生活而言，水是必不可少的资源。对于水资源的保护是全世界诸多国家共同关注的问题，为此，许多国家不遗余力地投入大量的资金，采取诸多的措施以保护水资源。

例如，新疆水利水电勘测设计院与新疆农业大学土木工程学院共同提出的“隔墙板应用于平原水库防蒸发”措施，其采用的隔墙板在胶凝材料中混合树脂类发泡剂并且在其内部填充钢丝或者玻璃纤维作为增强筋，而胶凝材料则是以粉煤灰、石膏、硅酸盐等物质媒介混合而成[1]。这种隔墙板生产成本高，制造过程以及制造工序复杂，推广难度大。再如，美国洛杉矶官方在一座水库中倒入9 600万只黑色塑料球，防止水体的蒸发，这些塑料球如苹果般大小。这种措施虽能在一定程度上防止水体的蒸发，但洛杉矶官方为此投入了大量的人力物力财力去生产这些塑料球，成本耗费巨大，并且在后续的使用中还会存在一些问题。当出现大风天气时，这些零散的塑料球极易会被风吹得四处飘散，这不但没能有效的保护水体，减少水体的蒸发，反而污染了环境，增加了环保方面的资金投入。

还有国内一些小型水库，在水库上方建防护棚，以期减缓水体的蒸发，但这种措施适用范围窄，并且对于蓄水量大的蓄水池而言，在其上方建造遮阳棚的难度过大，资金投入太大。再如我国新疆地区十分场常见的“坎儿井”，这是因地制宜，就地取材，利用地面的泥土作为保护介质，将原本裸露在地表的水资源转移至地表以下从而实现保护水资源的目的方法与结构。这种保护措施是在一定的间隔打一系列深浅不等的竖井，然后再依照地势高低在井的底部修通暗渠，将各井之间联通，再引水下流，最后将水引至需要灌溉的农田里[2]。此种水体在地表下面流动的结构虽然有效地减少了因阳光直射带来的水体蒸发，但在这种结构中，水体主要在地表以下，从而就必须在地下修建沟渠，因此采用这种结构的施工难度和施工量十分巨大，并且时间一长，地下渠道会因水体的流动而出现泥沙淤积等问题，后期维护也不便利，因為这些沟渠大都位于地表以下。

基于以上已有的各种保护措施以及各种保护结构，并在分析他们的不足之处，或是制造成本过高，或是施工难度过大，亦或是用以防护的设施生产过程比较复杂，在参考以上这些种种不足之处的基础上，提出一种新的防护措施，以期达到减少裸露的水库、蓄水池的水体蒸发。

3 废旧矿泉水瓶漂浮于水平保护水体构造

放置了单层或者多层废旧矿泉水瓶保护层的蓄水池的剖面图如图1所示。水体表面的保护层可以减少阳光对水体的直接照射，也就减少了水体因阳光照射所带来的蒸发量，从而达到保护水资源的目的。

4 结论

对于本次研究的内容有以下三点总结，1）给出了一种新型抑制水体蒸发的保护构造，该新型构造能就地取材且成本低廉，安装方便快捷，维护费用低，能有效抑制水体的蒸发。2）给出的构造漂浮于水面，在水面和大气间形成了一个隔离层，避免了太阳对水面的直接照射，另外，该保护层有效导热系数低，能减少空气与水之间由于温差而产生的热交换，这样就降低了水面温度，较少了水的蒸发。3）提供了一种抑制裸露在空气中水体蒸发的新型构造，该构造成本低廉，构造简单，制作与安装方便快捷，后期维护费用低，能有效降低水的蒸发。

参考文献：

[1] 康亚明.抑制水体蒸发的水面防护装置：中国，CN201620732137.0[P].2016-12-28.

[2] 季山.减少水面蒸发的措施[J].黑龙江水利，1985（2）：29.

（责任编辑：赵中正）