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生了凝结的物理现象；通常炎热季节墙根的背阴面很容易长出绿色的苔藓，这是空气中的水汽遇冷凝
结，导致地面潮湿，所以苔藓易在此环境中存活，如图 ５（ａ）所示，此类生活案例还有很多。通常在机
场跑道、高铁无砟轨道、高速公路道面等密闭覆盖层下也有类似积水的工程问题。对于岩土工程中不
［９］
透水的覆盖层下会出现水分的累积，专家将岩土工程中观测到的这种现象称为 “锅盖效应” 。“锅盖
效应” 是指 非 饱 和 土 中 由 于 上 覆 结 构 密 闭，导 致 水 分 不 能 排 出 而 引 起 的 浅 层 土 体 含 水 率 增 加 的
现象 ［１５］ 。
根据已有研究进行综合分析，如图 ５（ｂ）（ｃ）所示，可以将光伏板下浅层土壤水分来源类比生活中
的 “锅盖效应”，这是生活中两种 “锅盖效应” 的有效结合。由于光伏板安装和地基处理时机械碾压
导致浅层土体更加密实，孔隙率减小，地表形成一层类似 “锅盖” 的地表覆盖层，其上方光伏板是架
空的，不同的是板下的野草很容易存活，因此，由分析可知光伏板是导致 “锅盖效应” 的间接诱因之
一，其内在增水机理是关键。

图 ５ 生活中和光伏板下的 “锅盖效应” 类比

区别于传统的机场道面或者道路覆盖面层，如图 ５（ｃ）所示，光伏板下的 “锅盖” 是介于完全覆
盖和无覆盖之间的状态。根据塔拉滩光伏电站工程地质勘察报告可知，距离场区最近的地表水为厂区
以东的龙羊峡水库，场区内地下水埋深大于 ３０ｍ，因此地下水的补给来源主要为河水渠道渗漏补给及
地下水的潜流。光伏板主要布置在塔拉滩，因该地区光照充足，干旱少雨，昼夜温差大，冬季时间较
长，整体上冬季气温日温差高于夏季，显然，温差是驱动深层土壤和外部大气水汽迁移的重要因素。
目前已有研究的 “锅盖效应” 生成水，是外界低温导致土壤深层气态水迁移并在表层冷凝或凝华
补水的产物 ［９，１６］ 。气态水迁移和增水量比较难以定量预测 ［１７］ ，容易被忽略。本研究按照水汽迁移方向
不同，提出了新的双向 “锅盖效应” 现象。此时的水汽迁移不局限于深层土体一个方向，溯源光伏板下
野草生长本质是双向 “锅盖效应” 产生的水在发挥作用。
研究区域地下水位埋藏极深、呈干寒性气候且昼夜温差大，所以预测有两个方向水汽为野草提供
水分，一个方向是深层土体内部的水分，另一个方向是土体外部大气中的水汽。由于该研究区域内覆
盖了大面积光伏板，且地表层硬化明显，对比非光伏区情况， “锅盖效应” 比较明显，通过观测发现
光伏电站场区内野草变得茂盛，因此，根据以上观测和分析，我们便可以总结其中的机理。
３．２ 双向 “锅盖效应” 的形成机理 土壤内部水分变化是水－ 汽－ 热多场耦合的作用，过程比较复杂，
而本研究主要考虑气态水迁移，土体孔隙中的蒸汽量高度依赖于温度。且由于水的饱和蒸汽压力，蒸
发发生在温度高的部分，冷凝发生在温度低的部分 ［１８ － １９］ 。分析温度的变化是揭开双向 “锅盖效应”
的关键，如图 ６所示。
由于西北地区冬、春季节昼夜和季节温差大，加上光伏板的遮阳、阻风作用，使得浅层土体温度

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