新疆平原水库消减水面蒸发实验研究

摘要

蒸发是干旱、半干旱地区水量损失的重要因素。为减少蒸发对新疆地区水资源的消耗问题，实验选取石河子地区为研究区域，分析了石河子地区的近51年蒸发变化的趋势特征、探索了不同苯板覆盖率下对水面蒸发的消减效果，同时以新疆玛纳斯河流域上的大泉沟水库为对象对不同厚度、不同密度、不同覆网方式下苯板覆盖结构的抗风浪能力进行了现场实验研究，通过大量的实验研究得出以下主要的研究结论：
　　(1)1964-2014年石河子市年蒸发皿蒸发量呈减少趋势，其气候倾向率为-86.5 mm/10a，减少比较显著，从年代变化来看石河子市蒸发量从20世纪80年代中后期蒸发开始进入明显下降阶段。对于季节蒸发量变化来说石河子季节变化特征表现为：春、夏、秋三季下降而冬季上升的趋势，其中夏季下降最为明显,冬季上升趋势微弱。2002年为石河子蒸发由多到少的突变年，小波分析发现石河子51a的时间尺度上其年蒸发量存在着约18a的年代际周期，在该时间尺度上经历了3个偏少期和3个偏多期。关联分析表明：气温、风速、水汽压是影响该地区蒸发的主要因子。
　　(2)全覆盖条件下20 m2蒸发池在2013年5-10月份消减蒸发水量415.5 mm，平均蒸发消减率为51％，2014年4-10月份消减水面蒸发量469 mm，平均蒸发消减率54%。无苯板覆盖条件下水体纵向水深（1 cm、40 cm、80 cm、120 c m)水温分布较为均匀，而覆盖条件下水池纵向水温在不同深度处呈现了一定的温度差。从温差程度上来看7月份温差最大，其表层水温高于最底层水温2.2℃。然而温差现象在8月份以后随着气温的下降逐渐消失。这可能是由于随着气温的降低外界向水池输入能量逐渐减少所致。整体来看蒸发池在覆盖条件下的水温低于无覆盖水温，5-10月份覆盖水温分别低于无覆盖水温为1.2、1、1.65、0.7、0.45、0.1℃。水温是影响蒸发的一个因素，覆盖下水温的降低减弱了蒸发的进程。
　　(3)在25%、50%、75%、100%不同苯板覆盖率条件下，苯板覆盖水面平均蒸发消减率分别为23.85%、39.63%、55.54%、63.85%。通过对覆盖下水质检测分析表明：不同面积覆盖条件下水质均满足灌溉标准，其中全覆盖下水体悬浮物和总盐分别降低67.1%和17.3%。这表明短期内覆盖反而起到改善水质的作用。
　　(4)现场实验发现：同等密度、同等覆网条件下，提高2 cm苯板厚度可以提高苯板结构2个抗风浪等级；同等厚度、同等密度条件下，使用双面加筋网覆盖较单面，可提高1-2个抗风浪等级。同时提高苯板的厚度和采用双面覆盖加筋网可以协同提高板块结构的抗风浪能力。边角处是苯板覆盖结构最容易遭到破坏的地方，在实际应用中应尤为注意边角处苯板的结构强度。选用厚度为5 cm、密度20kg/m3的苯板覆盖水面可以抵抗6级风力，苯板覆盖满足在常年盛行低于6级风力的地区使用。

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第一章 绪 论

1. 1 研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1 .3研究内容

1 .4技术路线

1 .5本章小结

第二章 研究区概况与实验方法

2.1研究区概况

2.2实验方法

2 .3数据观测与处理分析

第三章 研究区近51年蒸发量变化特征分析

3 .1数据来源及分析方法

3 .2蒸发量时间序列变化特征分析

3 .3蒸发量的突变、周期特征分析

3 .4蒸发量与气象因子的灰色关联分析

3 .5讨论与小结

第四章 苯板覆盖对水面蒸发的影响研究

4.1 20 m 2蒸发池全覆盖水面蒸发变化

4 .2不同覆盖面积处理的蒸发消减效果

4 .3不同覆盖面积处理水温的变化规律

4 .4不同覆盖面积处理对水质的影响

4 .5苯板覆盖水库蒸发消减量估算

4 .6讨论与小结

第五章 苯板现场覆盖实验及风浪中的运动分 析

5 .1苯板覆盖的现场实验

5 .2苯板浮体在风浪中的受力分析

5.3 讨论与小结

第六章 结论与展 望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

作者简 介

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