气象条件对察尔汗盐田卤水蒸发的影响分析

1、卤水蒸发的影响分析祁贵明，王发科，贺海成，官辉，李海凤，李月高（青海省格尔木市气象局，青海格尔木816000）摘 要：本文对气象条件与察尔汗盐田卤水蒸发的强度关系进行了分析，初步掌握盐田蒸发受气象条件影响的规律。得出：卤水温度的高低决定卤水蒸发量的大小，而卤水温度又取决于气温高低、风的大小和卤水浓度。在一定气象 条件下，设法提高卤水温度和降低卤水浓度是增加蒸发量的重要措施。关键词：卤水蒸发；气象条件；察尔汗盐湖1 引言察尔汗盐化工业是格尔木市经济发展的重要支柱 之一。盐化产品的生产及盐湖资源的开发与气象条件有着十分密切的关系。察尔汗湖区已具备多年的气温、降水、风速、蒸发、天空状况等气象资料，对

2、分 析盐田生产及盐湖资源开发与气象条件的相关关系提 供了便利，为掌握气象条件对盐田生产的影响规律、 科学指导盐田生产、预防和减轻气象灾害造成的损失 提供了重要依据。本文根据察尔汗湖区的气象条件对盐田卤水蒸发 强度的影响进行了分析。2 察尔汗盐湖概况察尔汗盐湖位于海西蒙古族藏族自治州格尔木市 和都兰县境内，地理坐标为 93°4296°14E，36°3737°12N，东西长 168km，南北宽 2040km，总面积 4704.8km2，以干盐壳为主。地处柴达 木盆地中南部的察尔汗盐湖区，属高原温带极度干旱 气候区，冬长夏短，多风少雨，蒸发强烈。根据察尔 汗气

3、象站资料，年平均气温 5.3 ，年平均降水量24.2mm，年蒸发量 3564.4mm，干燥度(E/D)147.3，年 平均气压 735.4hPa，年平均相对湿度 28%，多年平均 风速 4.3m·s-1。察尔汗盐湖是晚第四纪以来柴达木盆 地的凹陷中心，沉积了第四系巨厚的松散层，自上更 新世后期开始，由于气候干旱，湖水大量蒸发浓缩， 开始了盐类沉积，形成石盐层，其后的干湿变化在盐 湖沉积物中呈现为盐层和碎屑层的互层或夹层结构。 该地区地表广泛分布有石盐层，盐层内晶间赋存高矿 化度卤水，达布逊湖、涩聂湖、大别勒湖等湖水均为 高矿化度卤水。3 气象条件对察尔汗盐田卤水蒸发的影响分析察尔汗盐

4、湖钾资源主要赋存在晶间卤水中，察尔汗盐湖目前主要开采晶间卤水。将开采出的卤水输送到盐田，在盐田蒸晒，使卤水蒸发结晶析出光卤石。 再将光卤石采收作为加工氯化钾（KCl，钾肥）的原料。 气象条件对 KCl 生产的影响主要在盐田蒸晒生产光卤 石过程中。在以光卤石为原料加工 KCl 过程中，由于 是在车间加工处理，与外界气象条件关系不密切。因 此气象条件对 KCl 生产影响的重点在盐田生产光卤石 过程中。3.1 盐田卤水蒸发机理分析盐田卤水蒸发其实质就是一个相变过程。从气液 平衡角度出发，维持蒸发进行的基本条件有两个：一 是不断供给水体能量，使卤水升温，提高卤水的饱和 水汽压。二是不断排除水面上方的水

5、汽，降低空气中 的水汽分压。这两个条件都是依靠自然来实现的， 能 量的主要来源是吸收太阳辐射能，水汽的排除依靠风 力和扩散作用。卤水吸收太阳辐射能以后，一方面温 度升高，使一部分水分子具有较大动能，逸出水面变 成蒸汽，由液相变为气相。水分子从液相逸出至气相 所需的能量正是蒸发潜熟，其能量主要由太阳辐射能 供给。另一方面是卤水水体与环境温度的平衡，由蒸 发与吸潮来维持动态平衡 。按照道尔顿理论，蒸发速率与紧贴液面的空气层 的蒸汽压差成正比，与大气中蒸汽分压成反比。即v=（k（Pt-e）/p0）× f（u）（1）式 （1） 中：v蒸发速率；k与卤水组成相关系数；Pt卤温 t 下的卤水蒸汽

6、压；e空气湿度；p0大气 中蒸汽分压； f（u）与风相关的系数。水的蒸发潜热与温度关系式：L = 2497 - 2.38t（2）式 （2） 中：L水的蒸发潜热 （J·g-）1 ；t水温。卤水蒸发量可表示为：QST30研究与开发青海科技2008 年第 5 期（3）月，淡水的蒸发量为 1507.4mm。造成卤水浓度越高蒸发速度越慢原因是：卤水浓 度增大，所含盐分增多，相对含水量减少，其内聚力 增强，黏度增大 （在于无机盐离子增多，水分子与无 机盐离子的亲合力增强），造成水分子在相变过程需 更多的能量，卤水的饱和蒸汽压降低，卤水蒸发速度 减慢。因此，卤水浓度和蒸发量成反比关系，为了增 加卤

7、水蒸发量，必须设法降低卤水的浓度。3.2.3 气温（温度）对卤水蒸发的影响（1） 气温越高使卤水升温速度相对较快。卤水温 度变化导致卤水中各组分的溶解度也随之变化，盐田 结晶状况也产生变化。对于大面积的深水盐田来说， 气温的日变化对生产几乎没有影响，而季节的变化影 响则很大。（2） 气温的季节性变化，导致盐湖卤水化学组成 的季节性变化。柴达木盆地盐湖卤水的化学组成存在 着明显的季节性变化。这是因为盆地内各季节蒸发量 与降水量有较大的区别，每年 410 月气温较高，为 全年的主要蒸发季节，蒸发量占总蒸发量的 85%。大 部分降水集中在这一期间，但其总量尚不及蒸发量的4%5%。从当年 11 月次年

8、的 3 月为非蒸发季节， 由于蒸发量的减少，通常柴达木盆地各湖湖水自 9 月 下旬起逐步上升。因此，柴达木盆地盐湖卤水存在着 浓缩、稀释的往复变化，从而卤水中的化学组分随不 同季节而发生改变。气温的季节性变化导致卤水的化学组成季节性的 变化，进而影响着盐田光卤石的生产。当年 11 月 次年 3 月，太阳幅射强度降低、气温低，卤水温度有 时降至 0以下。冬季盐田中冷却结晶与蒸发结晶并 存，卤水中大量钾石盐析出，这时光卤石粒度相对增 大。3.2.4 风对卤水蒸发的影响察尔汗地区主导风向为 西北向。由式 （1）可看出，风越大，越有利于卤水蒸 发，对光卤石的析出是有利的。值得注意的是，光卤 石在浓缩析

9、出时，由于风向的缘故，向东南部堆积， 东南区的光卤石厚度明显较厚。在建设盐田时，应考虑使卤水的进出方向与主导 风向保持一致。盐田长轴方向为东西向，卤水由西边 进，东北角排出，与主导风向 (西北风)一致，这样可 减少由于西北风所导致的蒸发结晶不均匀状态。3.2.5 卤水深度对蒸发的影响在一定的面积下，深 度大，水体热容量大，吸收太阳能多，蒸发量大；深E 卤=E 淡× f1×f2×f3式 （3） 中：E 淡 盐田场地气象站蒸发皿淡水蒸发量；f1大面积蒸发系数；f2卤水比蒸发系数；f3卤水深度蒸发系数。3.2 盐田卤水蒸发各影响因素分析对于察尔汗大面积的盐田来说，气象条

10、件的日变 化对生产几乎没有影响，而季节的变化影响则很大， 所以利用式（1）式（3）计算短时间序列的卤水蒸发， 可以认为气象条件是不变的。要加速卤水蒸发，就只 能通过提高卤水温度，增大卤水蒸汽压，加大盐田水 深和提高风的作用系数等措施。3.2.1 卤水蒸汽压对蒸发影响 表 1 为 15下不同浓 度饱和卤水的蒸汽压和黏度。卤水蒸汽压是卤水温度 的函数，随浓度增高而迅速降低。表 2 为不同温度下 密度为 1.277 光卤石点卤水的饱和蒸汽压，随温度升 高而迅速增大。3.2.2 卤水的浓度对蒸发的影响 中国科学院青海盐湖研究所在达布逊湖表卤水蒸发试验中，为了比较各 种浓度（比重）卤水和淡水蒸发量大小，

11、采用比蒸发值 这个物理指标来衡量。比蒸发值就是在相同条件下卤 水的蒸发量与淡水的蒸发量之比值。试验结果见表 3。由表 3 可知：卤水的蒸发量比同样条件下淡水的蒸发量小。卤水的蒸发量及其与淡水的比蒸发值均随卤水浓度的增加而减少，在主要蒸发季节的 41031QST研究与开发青海科技2008 年第 5 期基于VB 的格尔木天气预报服务系统郭晓宁 1，苟日多杰 2，李 兵 1，王发科 1，石秀云 1（1.青海省格尔木市气象台，青海格尔木816000；2.青海省海西州气象局，青海德令哈817000）摘 要：应用 Visual Basic 6.0 语言，实现了 MICAPS （气象信息综合分析处理系统）

12、与格尔木地区灾害性天气预报方法及其结果检验的有机结合。格尔木天气预报服务系统基本涵盖了日常预报业务和服务流程中的各环节，具有集成度 高、应用性强的特点。该系统的应用，对于方便预报业务人员日常工作、提高预报准确率和气象服务效率具有很好的作 用。关键词：VB 语言；天气预报服务系统；格尔木地区1 引言格尔木位于青海省西部柴达木盆地南缘，由盆区 和唐古拉山区组成，地形地貌复杂多样。特殊的地理环境条件决定了天气气候变化的突发性、复杂性和多 样性，地区范围内气象灾害类型多样、发生频率高，在一定程度上影响着当地经济的发展，尤其对唐古拉 山地段青藏铁路的安全运行和盆区盐湖工业生产危害较大。格尔木天气预报服务

13、系统的研制开发，旨在推 进格尔木气象预报业务建设，制作并提供精细化天气预报服务产品，进一步提高天气预警、预报的准确性和及时性，满足公共气象服务、决策气象服务和专业气象服务需求。2 系统设计格尔木天气预报服务系统（以下简称系统）的开发 采用 Microsoft 公司的 Visual Basic6.0 集成开发语言环境，保证了开发语言的先进性。该系统终端软件的开发原则是：操作简单、功能全面、实现资料的调用和 查询、人机交互性强1。该系统是在以往预报服务业务的基础上，对卫星 云图、数值预报产品、预报服务指导产品的分析输 出、气象预报和服务产品的制作、历史资料查阅、预 报评分、天气个例存档与调阅、产品

14、分类存贮及后台度大，水体产生波浪大，有效蒸发面积增大，有利于提高蒸发能力。有关试验表明，水体的最佳深度与气温的变化相 关，另外在相同的气象条件与相同卤水深度下，高浓 度卤水卤温高，低浓度卤水卤温低，说明高浓度卤水 比热小，对太阳辐射能的吸收快，其蒸发量往往高于 按比蒸发试验折算的蒸发量数值。因此，无论从理论 还是实际生产上，确定各浓缩阶段盐田不同季节最佳 卤水浓度，对提高盐田系统产量将有着重要的意义。4 小结（1） 在一定气象条件下，设法提高卤水温度和降 低卤水浓度是增加蒸发量的重要措施。为了充分挖掘 现有盐田和设备的生产潜力，在生产过程中只有依据气象因素的变化，对盐田系统进行调整和优化，才能

15、提高光卤石生产的产量和产品质量。（2） 卤水蒸发量是卤水浓度、黏度与气象条件(气 温、相对湿度、风)综合作用的结果，卤水温度的高低 决定卤水蒸发量的大小，而卤水温度又取决于气温高 低、风的大小和卤水浓度。（3） 对于低浓度卤水(原卤)，卤水本身蒸汽压较高，比热大，尽可能采用较大深度，有利于吸收较多太阳辐射能和维持稳定、均衡的卤水温度，得到较大 蒸发量；而对于高浓度卤水，自身卤水蒸汽压低，比 热小，采用适当的较浅深度，有利于吸收较多的太阳 辐射能，使卤温迅速提高，得到较高蒸汽压，增加蒸 发速度。（4） 在生产中，应根据实际情况确定各浓缩阶段 盐田不同季节最佳卤水浓度，对增加蒸发量、生产优 质光卤石有积极作用。参考文献：1 李海民，徐晓东，李纯泽. 茶卡盐湖湖表卤水