氣象條件對察爾汗鹽田鹵水蒸發(fā)的影響分析

1、鹵水蒸發(fā)的影響分析祁貴明，王發(fā)科，賀海成，官輝，李海鳳，李月高（青海省格爾木市氣象局，青海格爾木816000）摘 要：本文對氣象條件與察爾汗鹽田鹵水蒸發(fā)的強度關(guān)系進行了分析，初步掌握鹽田蒸發(fā)受氣象條件影響的規(guī)律。得出：鹵水溫度的高低決定鹵水蒸發(fā)量的大小，而鹵水溫度又取決于氣溫高低、風的大小和鹵水濃度。在一定氣象 條件下，設(shè)法提高鹵水溫度和降低鹵水濃度是增加蒸發(fā)量的重要措施。關(guān)鍵詞：鹵水蒸發(fā)；氣象條件；察爾汗鹽湖1 引言察爾汗鹽化工業(yè)是格爾木市經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱 之一。鹽化產(chǎn)品的生產(chǎn)及鹽湖資源的開發(fā)與氣象條件有著十分密切的關(guān)系。察爾汗湖區(qū)已具備多年的氣溫、降水、風速、蒸發(fā)、天空狀況等氣象資料，對

2、分 析鹽田生產(chǎn)及鹽湖資源開發(fā)與氣象條件的相關(guān)關(guān)系提 供了便利，為掌握氣象條件對鹽田生產(chǎn)的影響規(guī)律、 科學指導鹽田生產(chǎn)、預防和減輕氣象災害造成的損失 提供了重要依據(jù)。本文根據(jù)察爾汗湖區(qū)的氣象條件對鹽田鹵水蒸發(fā) 強度的影響進行了分析。2 察爾汗鹽湖概況察爾汗鹽湖位于海西蒙古族藏族自治州格爾木市 和都蘭縣境內(nèi)，地理坐標為 93°4296°14E，36°3737°12N，東西長 168km，南北寬 2040km，總面積 4704.8km2，以干鹽殼為主。地處柴達 木盆地中南部的察爾汗鹽湖區(qū)，屬高原溫帶極度干旱 氣候區(qū)，冬長夏短，多風少雨，蒸發(fā)強烈。根據(jù)察爾 汗氣

3、象站資料，年平均氣溫 5.3 ，年平均降水量24.2mm，年蒸發(fā)量 3564.4mm，干燥度(E/D)147.3，年 平均氣壓 735.4hPa，年平均相對濕度 28%，多年平均 風速 4.3m·s-1。察爾汗鹽湖是晚第四紀以來柴達木盆 地的凹陷中心，沉積了第四系巨厚的松散層，自上更 新世后期開始，由于氣候干旱，湖水大量蒸發(fā)濃縮， 開始了鹽類沉積，形成石鹽層，其后的干濕變化在鹽 湖沉積物中呈現(xiàn)為鹽層和碎屑層的互層或夾層結(jié)構(gòu)。 該地區(qū)地表廣泛分布有石鹽層，鹽層內(nèi)晶間賦存高礦 化度鹵水，達布遜湖、澀聶湖、大別勒湖等湖水均為 高礦化度鹵水。3 氣象條件對察爾汗鹽田鹵水蒸發(fā)的影響分析察爾汗鹽

4、湖鉀資源主要賦存在晶間鹵水中，察爾汗鹽湖目前主要開采晶間鹵水。將開采出的鹵水輸送到鹽田，在鹽田蒸曬，使鹵水蒸發(fā)結(jié)晶析出光鹵石。 再將光鹵石采收作為加工氯化鉀（KCl，鉀肥）的原料。 氣象條件對 KCl 生產(chǎn)的影響主要在鹽田蒸曬生產(chǎn)光鹵 石過程中。在以光鹵石為原料加工 KCl 過程中，由于 是在車間加工處理，與外界氣象條件關(guān)系不密切。因 此氣象條件對 KCl 生產(chǎn)影響的重點在鹽田生產(chǎn)光鹵石 過程中。3.1 鹽田鹵水蒸發(fā)機理分析鹽田鹵水蒸發(fā)其實質(zhì)就是一個相變過程。從氣液 平衡角度出發(fā)，維持蒸發(fā)進行的基本條件有兩個：一 是不斷供給水體能量，使鹵水升溫，提高鹵水的飽和 水汽壓。二是不斷排除水面上方的水

5、汽，降低空氣中 的水汽分壓。這兩個條件都是依靠自然來實現(xiàn)的， 能 量的主要來源是吸收太陽輻射能，水汽的排除依靠風 力和擴散作用。鹵水吸收太陽輻射能以后，一方面溫 度升高，使一部分水分子具有較大動能，逸出水面變 成蒸汽，由液相變?yōu)闅庀唷Ｋ肿訌囊合嘁莩鲋翚庀?所需的能量正是蒸發(fā)潛熟，其能量主要由太陽輻射能 供給。另一方面是鹵水水體與環(huán)境溫度的平衡，由蒸 發(fā)與吸潮來維持動態(tài)平衡 。按照道爾頓理論，蒸發(fā)速率與緊貼液面的空氣層 的蒸汽壓差成正比，與大氣中蒸汽分壓成反比。即v=（k（Pt-e）/p0）× f（u）（1）式 （1） 中：v蒸發(fā)速率；k與鹵水組成相關(guān)系數(shù)；Pt鹵溫 t 下的鹵水蒸汽

6、壓；e空氣濕度；p0大氣 中蒸汽分壓； f（u）與風相關(guān)的系數(shù)。水的蒸發(fā)潛熱與溫度關(guān)系式：L = 2497 - 2.38t（2）式 （2） 中：L水的蒸發(fā)潛熱 （J·g-）1 ；t水溫。鹵水蒸發(fā)量可表示為：QST30研究與開發(fā)青海科技2008 年第 5 期（3）月，淡水的蒸發(fā)量為 1507.4mm。造成鹵水濃度越高蒸發(fā)速度越慢原因是：鹵水濃 度增大，所含鹽分增多，相對含水量減少，其內(nèi)聚力 增強，黏度增大 （在于無機鹽離子增多，水分子與無 機鹽離子的親合力增強），造成水分子在相變過程需 更多的能量，鹵水的飽和蒸汽壓降低，鹵水蒸發(fā)速度 減慢。因此，鹵水濃度和蒸發(fā)量成反比關(guān)系，為了增 加鹵

7、水蒸發(fā)量，必須設(shè)法降低鹵水的濃度。3.2.3 氣溫（溫度）對鹵水蒸發(fā)的影響（1） 氣溫越高使鹵水升溫速度相對較快。鹵水溫 度變化導致鹵水中各組分的溶解度也隨之變化，鹽田 結(jié)晶狀況也產(chǎn)生變化。對于大面積的深水鹽田來說， 氣溫的日變化對生產(chǎn)幾乎沒有影響，而季節(jié)的變化影 響則很大。（2） 氣溫的季節(jié)性變化，導致鹽湖鹵水化學組成 的季節(jié)性變化。柴達木盆地鹽湖鹵水的化學組成存在 著明顯的季節(jié)性變化。這是因為盆地內(nèi)各季節(jié)蒸發(fā)量 與降水量有較大的區(qū)別，每年 410 月氣溫較高，為 全年的主要蒸發(fā)季節(jié)，蒸發(fā)量占總蒸發(fā)量的 85%。大 部分降水集中在這一期間，但其總量尚不及蒸發(fā)量的4%5%。從當年 11 月次年

8、的 3 月為非蒸發(fā)季節(jié)， 由于蒸發(fā)量的減少，通常柴達木盆地各湖湖水自 9 月 下旬起逐步上升。因此，柴達木盆地鹽湖鹵水存在著 濃縮、稀釋的往復變化，從而鹵水中的化學組分隨不 同季節(jié)而發(fā)生改變。氣溫的季節(jié)性變化導致鹵水的化學組成季節(jié)性的 變化，進而影響著鹽田光鹵石的生產(chǎn)。當年 11 月 次年 3 月，太陽幅射強度降低、氣溫低，鹵水溫度有 時降至 0以下。冬季鹽田中冷卻結(jié)晶與蒸發(fā)結(jié)晶并 存，鹵水中大量鉀石鹽析出，這時光鹵石粒度相對增 大。3.2.4 風對鹵水蒸發(fā)的影響察爾汗地區(qū)主導風向為 西北向。由式 （1）可看出，風越大，越有利于鹵水蒸 發(fā)，對光鹵石的析出是有利的。值得注意的是，光鹵 石在濃縮析

9、出時，由于風向的緣故，向東南部堆積， 東南區(qū)的光鹵石厚度明顯較厚。在建設(shè)鹽田時，應考慮使鹵水的進出方向與主導 風向保持一致。鹽田長軸方向為東西向，鹵水由西邊 進，東北角排出，與主導風向 (西北風)一致，這樣可 減少由于西北風所導致的蒸發(fā)結(jié)晶不均勻狀態(tài)。3.2.5 鹵水深度對蒸發(fā)的影響在一定的面積下，深 度大，水體熱容量大，吸收太陽能多，蒸發(fā)量大；深E 鹵=E 淡× f1×f2×f3式 （3） 中：E 淡 鹽田場地氣象站蒸發(fā)皿淡水蒸發(fā)量；f1大面積蒸發(fā)系數(shù)；f2鹵水比蒸發(fā)系數(shù)；f3鹵水深度蒸發(fā)系數(shù)。3.2 鹽田鹵水蒸發(fā)各影響因素分析對于察爾汗大面積的鹽田來說，氣象條

10、件的日變 化對生產(chǎn)幾乎沒有影響，而季節(jié)的變化影響則很大， 所以利用式（1）式（3）計算短時間序列的鹵水蒸發(fā)， 可以認為氣象條件是不變的。要加速鹵水蒸發(fā)，就只 能通過提高鹵水溫度，增大鹵水蒸汽壓，加大鹽田水 深和提高風的作用系數(shù)等措施。3.2.1 鹵水蒸汽壓對蒸發(fā)影響 表 1 為 15下不同濃 度飽和鹵水的蒸汽壓和黏度。鹵水蒸汽壓是鹵水溫度 的函數(shù)，隨濃度增高而迅速降低。表 2 為不同溫度下 密度為 1.277 光鹵石點鹵水的飽和蒸汽壓，隨溫度升 高而迅速增大。3.2.2 鹵水的濃度對蒸發(fā)的影響 中國科學院青海鹽湖研究所在達布遜湖表鹵水蒸發(fā)試驗中，為了比較各 種濃度（比重）鹵水和淡水蒸發(fā)量大小，

11、采用比蒸發(fā)值 這個物理指標來衡量。比蒸發(fā)值就是在相同條件下鹵 水的蒸發(fā)量與淡水的蒸發(fā)量之比值。試驗結(jié)果見表 3。由表 3 可知：鹵水的蒸發(fā)量比同樣條件下淡水的蒸發(fā)量小。鹵水的蒸發(fā)量及其與淡水的比蒸發(fā)值均隨鹵水濃度的增加而減少，在主要蒸發(fā)季節(jié)的 41031QST研究與開發(fā)青?？萍?008 年第 5 期基于VB 的格爾木天氣預報服務系統(tǒng)郭曉寧 1，茍日多杰 2，李 兵 1，王發(fā)科 1，石秀云 1（1.青海省格爾木市氣象臺，青海格爾木816000；2.青海省海西州氣象局，青海德令哈817000）摘 要：應用 Visual Basic 6.0 語言，實現(xiàn)了 MICAPS （氣象信息綜合分析處理系統(tǒng)）

12、與格爾木地區(qū)災害性天氣預報方法及其結(jié)果檢驗的有機結(jié)合。格爾木天氣預報服務系統(tǒng)基本涵蓋了日常預報業(yè)務和服務流程中的各環(huán)節(jié)，具有集成度 高、應用性強的特點。該系統(tǒng)的應用，對于方便預報業(yè)務人員日常工作、提高預報準確率和氣象服務效率具有很好的作 用。關(guān)鍵詞：VB 語言；天氣預報服務系統(tǒng)；格爾木地區(qū)1 引言格爾木位于青海省西部柴達木盆地南緣，由盆區(qū) 和唐古拉山區(qū)組成，地形地貌復雜多樣。特殊的地理環(huán)境條件決定了天氣氣候變化的突發(fā)性、復雜性和多 樣性，地區(qū)范圍內(nèi)氣象災害類型多樣、發(fā)生頻率高，在一定程度上影響著當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，尤其對唐古拉 山地段青藏鐵路的安全運行和盆區(qū)鹽湖工業(yè)生產(chǎn)危害較大。格爾木天氣預報服務

13、系統(tǒng)的研制開發(fā)，旨在推 進格爾木氣象預報業(yè)務建設(shè)，制作并提供精細化天氣預報服務產(chǎn)品，進一步提高天氣預警、預報的準確性和及時性，滿足公共氣象服務、決策氣象服務和專業(yè)氣象服務需求。2 系統(tǒng)設(shè)計格爾木天氣預報服務系統(tǒng)（以下簡稱系統(tǒng)）的開發(fā) 采用 Microsoft 公司的 Visual Basic6.0 集成開發(fā)語言環(huán)境，保證了開發(fā)語言的先進性。該系統(tǒng)終端軟件的開發(fā)原則是：操作簡單、功能全面、實現(xiàn)資料的調(diào)用和 查詢、人機交互性強1。該系統(tǒng)是在以往預報服務業(yè)務的基礎(chǔ)上，對衛(wèi)星 云圖、數(shù)值預報產(chǎn)品、預報服務指導產(chǎn)品的分析輸 出、氣象預報和服務產(chǎn)品的制作、歷史資料查閱、預 報評分、天氣個例存檔與調(diào)閱、產(chǎn)品

14、分類存貯及后臺度大，水體產(chǎn)生波浪大，有效蒸發(fā)面積增大，有利于提高蒸發(fā)能力。有關(guān)試驗表明，水體的最佳深度與氣溫的變化相 關(guān)，另外在相同的氣象條件與相同鹵水深度下，高濃 度鹵水鹵溫高，低濃度鹵水鹵溫低，說明高濃度鹵水 比熱小，對太陽輻射能的吸收快，其蒸發(fā)量往往高于 按比蒸發(fā)試驗折算的蒸發(fā)量數(shù)值。因此，無論從理論 還是實際生產(chǎn)上，確定各濃縮階段鹽田不同季節(jié)最佳 鹵水濃度，對提高鹽田系統(tǒng)產(chǎn)量將有著重要的意義。4 小結(jié)（1） 在一定氣象條件下，設(shè)法提高鹵水溫度和降 低鹵水濃度是增加蒸發(fā)量的重要措施。為了充分挖掘 現(xiàn)有鹽田和設(shè)備的生產(chǎn)潛力，在生產(chǎn)過程中只有依據(jù)氣象因素的變化，對鹽田系統(tǒng)進行調(diào)整和優(yōu)化，才能

15、提高光鹵石生產(chǎn)的產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量。（2） 鹵水蒸發(fā)量是鹵水濃度、黏度與氣象條件(氣 溫、相對濕度、風)綜合作用的結(jié)果，鹵水溫度的高低 決定鹵水蒸發(fā)量的大小，而鹵水溫度又取決于氣溫高 低、風的大小和鹵水濃度。（3） 對于低濃度鹵水(原鹵)，鹵水本身蒸汽壓較高，比熱大，盡可能采用較大深度，有利于吸收較多太陽輻射能和維持穩(wěn)定、均衡的鹵水溫度，得到較大 蒸發(fā)量；而對于高濃度鹵水，自身鹵水蒸汽壓低，比 熱小，采用適當?shù)妮^淺深度，有利于吸收較多的太陽 輻射能，使鹵溫迅速提高，得到較高蒸汽壓，增加蒸 發(fā)速度。（4） 在生產(chǎn)中，應根據(jù)實際情況確定各濃縮階段 鹽田不同季節(jié)最佳鹵水濃度，對增加蒸發(fā)量、生產(chǎn)優(yōu) 質(zhì)光鹵石有積極作用。參考文獻：1 李海民，徐曉東，李純澤. 茶卡鹽湖湖表鹵水