一种利用石墨粉防止水库蒸发的系统技术方案

本申请提供了一种利用石墨粉防止水库蒸发的系统，包括：水库、水库堤岸、防吸附层、水泵以及鳞片石墨粉；所述鳞片石墨粉铺设在所述水库的液面表层，以形成非连续石墨粉薄膜，防止水库水分蒸发；使用该系统防止水库水分蒸发时，一方面，鳞片石墨粉形成的非连续性薄膜起防止水库水分蒸发的作用，另一方面，非连续性薄膜中具有裂隙，裂隙起气体交换的作用，利于空气中氧气进入水体，满足水库内水生动植物呼吸需求，同时也利于水库的水体中有害气体的释放；且具有净化水库水体，减少水库的渗漏损失，以及节水的作用，同时，石墨粉对水库的水体污染小，价格低。

A system of using graphite powder to prevent evaporation of reservoir

【技术实现步骤摘要】
一种利用石墨粉防止水库蒸发的系统
本申请涉及水利工程
，特别是涉及一种利用石墨粉防止水库蒸发的系统。
技术介绍
蒸发是自然界水循环过程中的主导因素之一，是水量平衡三大要素的重要组成因素。西北干旱区是我国水资源短缺最严重的地区之一，平均年降水量230mm，蒸发能力为降水量的8～10倍。以新疆为例，多年平均蒸发量2463.6mm，多年平均降水量仅147mm。目前新疆已建成水库489座，水库总库容83.78×108m3。有研究表明，新疆平原水库的年蒸发量为26.1×108m3，湖面蒸发损失量超过水库总库容的40％。无效蒸发损失的水量大大降低了水库的有效利用率。若能有效抑制水库的无效蒸发，就可节约大量的水资源。对于水资源总量有限的干旱半干旱地区而言，只有不断提高水资源的利用效率才能从根本上解决水资源危机。同时，抑制水库的无效蒸发不仅具有巨大的经济效益、生态效益和社会效益，而且对于干旱半干旱地区可持续发展起到积极作用。因此，在干旱半干旱地区开展抑制水库湖面蒸发的研究是有意义的，也是十分必要的。目前主要抑制水库湖面蒸发的方式主要有：1、添加化学试剂，例如：添加16碳醇(CH3(CH2)14CH2OH)，或者18碳醇(C18H38O)；由于化学试剂具有较强的挥发性，因而在夏季炎热的气候条件下，其抑制水库湖面蒸发的效果受到影响；2、物理覆盖法，例如：在水库的湖面上覆盖苯板、聚乙烯软片、烯泡沫塑料板、石蜡、蒲草覆盖或者漂浮太阳能板；由于此方式大多采用聚乙烯产品覆盖，在炎热、风大的气候条件下，覆盖板易风化，且风化后所产生的塑料制品也不易分解，造成二次污染，影响水库内水生生物的生长；同时，漂浮太阳能板虽然可以兼顾发电和防止水面蒸发，但是由于其在水库水位下降时候水库面积减少，太阳能板容易重叠挤压，进而造成太阳能板破损，降低水库湖面蒸发的效果，且增加更换太阳能板的经济成本；3、单分子膜覆盖法，例如：采用OED，其主要成分主要为氧化乙烯二十二烷和石蜡油皂膜；虽然单分子膜可抑制水库湖面蒸发的效果较好，但由于单分子膜的造价高、外界环境的风力、沙尘、风浪等因素的制约，其推广应用也并不理想。因此，相关技术中，急需一种能较好地解决水库水分蒸发的方案。
技术实现思路
本申请提供一种利用石墨粉防止水库蒸发的系统，以解决相关技术中存在的问题。为了解决上述问题，本申请公开了一种利用石墨粉防止水库蒸发的系统，包括：水库1、水库堤岸2、防吸附层3、水泵4以及鳞片石墨粉5；所述鳞片石墨粉5铺设在所述水库1的液面表层，以形成非连续石墨粉薄膜，防止水库水分蒸发；所述水库堤岸2的内侧沿圆周方向向外延伸设有所述防吸附层3，所述防吸附层3内侧涂覆有防粘涂层材料，用于防止所述鳞片石墨粉5吸附至所述水库堤岸2上；所述水泵4放置于所述水库1外，所述水泵4的取水口6在所述水库1的最低水位以下。可选地，所述鳞片石墨粉5采用200目、1000目、5000目以及10000目的鳞片石墨粉中的其中一种。可选地，所述鳞片石墨粉的浓度采用9.07g/m2、13.6g/m2、18.13g/m2以及22.66g/m2中的一种。可选地，所述200目鳞片石墨粉采用的浓度为9.07g/m2，所述1000目、5000目以及10000目的鳞片石墨粉采用的浓度为18.13g/m2。可选地，在太阳辐射强度大的地区，所述鳞片石墨粉5采用1000目和10000目的鳞片石墨粉中的其中一种。可选地，所述防吸附层3设置的高度L至少大于L′：L′＝(hu-hl+Δh)/sini其中，hu为：所述水库1高水位时的高程；hl为：所述水库1低水位时的高程；Δh为：所述水库1的最大浪高；i为：所述水库1的内侧坡降。可选地，所述鳞片石墨粉5吸附水体悬浮物沉积于所述水库的底部，形成防渗漏层13。可选地，所述防粘涂层材料采用的材质为：聚四氟乙烯、聚脲、有机硅树脂类纳米涂料和氟碳型纳米涂料中的一种。可选地，所述鳞片石墨粉5的选取是通过一种利用石墨粉防止水库蒸发的室外实验系统得到的，该室外实验系统包括：多个第一测试系统，所述第一测试系统包括：多个蒸发皿8和多个电子秤9；在每个所述第一测试系统中，每个所述电子秤9上放置有所述蒸发皿8，每个蒸发皿8内放置同一高度的自来水；除一个以外的每个所述蒸发皿8内分别放置有不同浓度的同一鳞片石墨粉5。可选地，所述鳞片石墨粉5的选取是通过一种利用石墨粉防止水库蒸发的室内实验系统得到的，该室内实验系统包括：多个第二测试系统，所述每个第二测试系统包括：多个碘钨灯7、多个蒸发皿8、多个电子秤9以及滑动变阻器10；在每个所述第二测试系统中，每个所述电子秤9上放置有所述蒸发皿8，每个所述蒸发皿8内放置同一高度的自来水；除一个以外的每个所述蒸发皿8上方的同一高度处分别设置有不同功率的碘钨灯7，每个所述碘钨灯7外侧均设有灯罩11；每个所述碘钨灯7进行并联，并联后的主线连接所述滑动变阻器10的一端，所述滑动变阻器10的另一端连接外部的电源；除一个以外的每个所述第二测试系统内的每个所述蒸发皿8内的自来水表面放置有等量的所述鳞片石墨粉5；所述除一个以外的每个第二测试系统内的所述鳞片石墨粉5的粒度不同。与现有技术相比，本申请包括以下优点：(1)石墨粉在水库的液面表层形成非连续性薄膜，一方面，薄膜起防止水库水分蒸发的作用，另一方面，非连续性薄膜中具有裂隙12，裂隙12起气体交换的作用，利于空气中氧气进入水体，满足水库1内水生动植物呼吸需求，同时也利于水库1的水体中有害气体的释放；(2)石墨粉利用强吸附性，吸附漂浮在水库液面表层的悬浮物，形成较大颗粒后沉入水库底部，具有净化水体的作用；(3)石墨粉为小颗粒单质碳，在常温下具有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂等特性，难以与水体发生化学反应，具有污染小的作用，同时，石墨粉具有较大的比表面积，因此，单位面积的石墨粉用量小，且石墨为廉价的化石燃料，故，价格较低；(4)石墨粉具备耐高温性质(熔点为3850±50℃，沸点为4250℃)，因此，不会像OED和石蜡油皂膜等防蒸发材料在高温下挥发，防蒸发效果稳定；(5)漂浮在水体表面的石墨粉会逐渐与水体表面的悬浮物发生吸附作用，同时在下沉的过程中吸附水体中的悬浮物，石墨粉与悬浮物形成混合物沉入水体底部，混合物在水库底部逐渐累积后形成致密的防渗漏层13，从而减少水库的渗漏损失，起到节水的效果。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本申请一实施例示出的一种利用石墨粉防止水库蒸发的系统的结构示意图；...

【技术保护点】
1.一种利用石墨粉防止水库蒸发的系统，其特征在于，包括：水库、水库堤岸、防吸附层、水泵以及鳞片石墨粉；/n所述鳞片石墨粉铺设在所述水库的液面表层，以形成非连续石墨粉薄膜，防止水库水分蒸发；/n所述水库堤岸的内侧沿圆周方向向外延伸设有所述防吸附层，所述防吸附层内侧涂覆有防粘涂层材料，用于防止所述鳞片石墨粉吸附至所述水库堤岸上；/n所述水泵放置于所述水库外，所述水泵的取水口在所述水库的最低水位以下。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用石墨粉防止水库蒸发的系统，其特征在于，包括：水库、水库堤岸、防吸附层、水泵以及鳞片石墨粉；
所述鳞片石墨粉铺设在所述水库的液面表层，以形成非连续石墨粉薄膜，防止水库水分蒸发；
所述水库堤岸的内侧沿圆周方向向外延伸设有所述防吸附层，所述防吸附层内侧涂覆有防粘涂层材料，用于防止所述鳞片石墨粉吸附至所述水库堤岸上；
所述水泵放置于所述水库外，所述水泵的取水口在所述水库的最低水位以下。


2.根据权利要求1所述的一种利用石墨粉防止水库蒸发的系统，其特征在于，所述鳞片石墨粉采用200目、1000目、5000目以及10000目的鳞片石墨粉中的其中一种。


3.根据权利要求2所述的一种利用石墨粉防止水库蒸发的系统，其特征在于，所述鳞片石墨粉的浓度采用9.07g/m2、13.6g/m2、18.13g/m2以及22.66g/m2中的一种。


4.根据权利要求3所述的一种利用石墨粉防止水库蒸发的系统，其特征在于，所述200目鳞片石墨粉采用的浓度为9.07g/m2，所述1000目、5000目以及10000目的鳞片石墨粉采用的浓度为18.13g/m2。


5.根据权利要求2所述的一种利用石墨粉防止水库蒸发的系统，其特征在于，在太阳辐射强度大的地区，所述鳞片石墨粉采用1000目和10000目的鳞片石墨粉中的其中一种。


6.根据权利要求1所述的一种利用石墨粉防止水库蒸发的系统，其特征在于，所述防吸附层设置的高度L至少大于L′：
L′＝(hu-hl+Δh)/sini
其中，hu为：所述水库高水位时的高程；hl为：所述水库低水位时的高程；Δh为：所述水库的最大浪高；i为：所述水库的内侧坡降。

【专利技术属性】
技术研发人员：任长江，赵勇，王建华，李海红，何凡，龚家国，朱永楠，翟家齐，何国华，王丽珍，
申请(专利权)人：中国水利水电科学研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11