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水 利 学 报

２０２３年 １１月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 １１期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）１１ － １３７１ － ０９

双向 “锅盖效应” 诱发戈壁荒漠长草机制分析

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姚仰平 ，孙国超 ，王乃东 ，段志刚 ２
（１．北京航空航天大学 交通科学与工程学院，北京 １００１９１；２．中国人民解放军海军研究院，北京 １０２２０２）
摘要：我 国 西 北 荒 漠 戈 壁 滩 是 气 候 干 旱 的 不 毛 之 地 。 然 而 ， 塔 拉 滩 光 伏 电 站 建 成 后 ， 场 区 内 却 出 现 了 大 面
积 长 草 的 现 象 。本 文 探 讨 了 光 伏 电 站 中 野 草 生 长 的 可 能 水 分 来 源 。 从 定 性 的 角 度 初 步 探 究 了 双 向 “锅 盖 效
应” 的 诱 发 机 理 。通 过 对 比 光 伏 板 区 与 非 光 伏 板 区 分 析 了 浅 层 土 壤 ３个 测 点 、大 气 的 温 度 和 水 分 变 化 规 律 ，
以 及 对 双 向 “锅 盖 效 应 ” 的 年 循 环 和 日 循 环 水 分 变 化 规 律 进 行 简 单 的 定 量 分 析 。 结 果 表 明 光 伏 发 电 板 组 件
及地 表 硬 化 覆 盖 层 综 合 因 素 诱 发 了 双 向 “锅 盖 效 应 ”；在 夏 季 光 伏 板 可 显 著 降 低 土 壤 表 层 温 度 ；冬 、春 季 以
正 向 “锅 盖 效 应 ” 为 主 ，是 维 持 浅 层 土 壤 野 草 存 活 的 主 要 水 分 供 给 ， 年 循 环 水 分 提 升 幅 度 约 １１％ ～２０％；
而 夏 、初 秋 季 以 反 向 “锅 盖 效 应 ” 为 主 ，保 证 了 野 草 每 日 水 分 需 求 变 化 在 小 范 围 内 波 动 。 本 文 的 相 关 研 究
也 可 为 荒 漠 治 沙 提 供 参 考 。
关键词：光伏电站；野草；双向 “锅盖效应”；温度变化；水分变化
文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０３８７
中图分类号：ＴＵ４３
１ 研究背景

我国约有 ７４％的沙漠和 ８４％的戈壁分布在西北地区 ［１］ ，广阔的荒漠面积是建设大规模太阳能电站
的重要基地 ［２］ 。茫茫戈壁荒滩、寸草不生，随着光伏发电的兴起， “借光” 聚能的光伏电站场区内长
出了野草。而草的生长需要水分，光伏电站内野草生长所需的水分是如何来的呢？
在戈壁荒漠地区，光伏组件的施工活动会导致地表土层密实度增加，导致浅层土壤的硬化固结，
减少了土壤的水分蒸发。此外，光伏板的遮蔽效应也会引起土壤温度和水分的变化 ［３］ 。目前国内光伏
板区的研究主要对浅层土壤、空气温湿度变化进行观测 ［４ － ５］ ，国外研究将光伏与农业发展结合，发现
通过合理设计和优化光伏板布局可以提高土壤含水率、改善局部微气候，从而提高作物产量 ［６ － ７］ 。大
量研究表明光伏板的遮蔽减少了地表水分蒸发，使浅层含水率增加。这些结论与 “锅盖效应” 的机理
十分相近 ［８ － ９］ 。此外，野草对光伏电站周边生态有一定的影响，通过建站前后植被变化的比较，表明
光伏电站建设为改善戈壁荒漠的植被状态带来了益处 ［１０ － １２］ 。
已有研究主要现场观测分析了光伏板下土壤、空气温湿度的变化。但尚未定性探讨光伏板下野草
生长的机制机理及定量解释其所需水分的来源，因此，本文以青海共和县塔拉滩光伏电站工程为例，
通过数据和理论对比分析了光伏板下双向 “锅盖效应” 的发生机理，解释了光伏板下野草生长水分来
源的问题，为戈壁地区治沙提供了参考。

收稿日期：２０２３ － ０４ － ２６；网络首发日期：２０２３ － １１ － ２１
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３１１２０．１４４９．００５．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自然科学基金项目（５１９７９００１，５２２３８００７）
作者简介：姚仰平 （ １９６０ － ），教 授，博 士 生 导 师，主 要 从 事 土 的 基 本 特 性、 本 构 理 论 和 机 场 高 填 方 变 形 与 稳 定 控 制 等 研 究。
Ｅ － ｍａｉｌ：ｙｐｙａｏ＠ｂｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ
通信作者：段志刚（１９７１ － ），正高级工程师，主要从事岩土工程研究与勘察。Ｅ － ｍａｉｌ：ｄｚｇ２９９６＠１２６．ｃｏｍ

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