CN115821887B - 用于治理风沙的装置及利用micp技术治理风沙的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风沙治理技术领域,一种用于治理风沙的装置,包括滴灌机构,滴灌机构包括连通管,所述连通管的一端连接有储液罐,连通管的外壁位于储液罐的一侧设置有加压罐,连通管的外壁位于加压罐的一侧设置有支管,支管的下方连通有U形导管,U形导管的一侧设置有若干个出液部件,所述出液部件包括漏液管,所述漏液管与U形导管的外壁相连通,所述漏液管的内腔中开设有内槽,该装置通过U形导管的液体能够通过漏液管排出,这样液体通过漏液管能够依次注入到沙漠土壤中,而液体最终通过U形导管导入到沙漠土壤的上表层,从而能够避免液体因重力作用都渗透到沙漠土壤下层而导致沙漠土壤上层因液体过少被风沙快速侵蚀。

Description

用于治理风沙的装置及利用MICP技术治理风沙的方法
技术领域
本发明涉及风沙治理技术领域 ,特别涉及一种用于治理风沙的装置及利用MICP技术治理风沙的方法。
背景技术
风沙侵蚀是一个世界性的问题,更是一个世界性的难题。疏松裸露的沙质地表在强风的作用下,而且沙漠土壤的土壤粘聚力低,结构松散,很容易悬浮在空气,随着强风形成沙尘暴。沙尘暴能够造成许多恶劣的环境问题,例如水土流失、污染水源。风沙还会增加空气中的有害尘埃,危害个人健康。在公路旁,风沙过大会阻挡视野,对过往车辆造成生命威胁。因此,考虑到日益恶化的健康、环境和农业问题,每年造成了巨大的经济损失,缓解干旱和半干旱地区沙漠土壤的风蚀是当务之急;
对于风沙侵蚀,主要有两种治理途径,一是减少风力,二是增加土壤粘聚力,减少沙子的飞扬,通过微生物诱导碳酸盐沉淀(Microbially induced carbonateprecipitation,简称MICP)技术能够增加土壤粘聚力的方式来减少风沙侵蚀。MICP技术是通过微生物产生的脲酶分解尿素,促使周围环境的钙离子产生碳酸钙沉淀的一种生物矿化作用。微生物介导的CaCO3沉淀可以结合松散的颗粒并填充孔隙,生成的CaCO3可胶结周围的土体,增加土体的粘聚力。在对风沙侵蚀治理的过程中经常因为液体在重力的作用下沉淀到沙漠土壤下层,这样导致沙漠土壤的上表面被风沙侵蚀时灌入的液体被快速蒸发,然后使治理的沙漠土壤上表面很容易被吹动,从而使治理的沙漠土壤风化效果不佳。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题,本发明要解决的技术问题是:如何将MICP技术应用于风沙治理。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:一种用于治理风沙的装置,包括滴灌机构,所述滴灌机构包括连通管,所述连通管的一端连接有储液罐,连通管的外壁位于储液罐的一侧设置有加压罐,连通管的外壁位于加压罐的一侧设置有支管,支管的下方连通有U形导管,U形导管的一侧设置有若干个出液部件;
所述出液部件包括漏液管,所述漏液管与U形导管的外壁相连通,所述漏液管的内腔中开设有内槽,且内槽内滑动连接有推圈件,所述内槽内设置有十字支架,所述十字支架上开设的通孔滑动连接有推杆,所述推杆的一端与推圈件相连接,且推杆的另一端通过转轴连接有引板件,所述推杆的外壁上套设有弹簧,且弹簧的两端分别与推圈件和十字支架相连接。
作为优选的,所述储液罐的两侧设置有第一滑块,且两个所述第一滑块的一侧分别滑动连接有内导轨,两个所述内导轨的一侧分别连接有防护罩,所述防护罩呈折断型的结构,所述防护罩关于内导轨对立的一侧设置有若干个限位机构。
作为优选的,所述限位机构包括限位套环,所述限位套环的一侧设置与防护罩的侧壁固定连接,所述限位套环内滑动连接有条形推块,所述条形推块的上端设置有压板,所述条形推块的一侧设置有位移框件,所述位移框件呈凵字形结构,所述位移框件的一侧靠近其上下两边处开设有内滑槽,且内滑槽内分别滑动连接有第一梯形块和第二梯形块,所述第一梯形块的下表面设置有第一插件,所述第二梯形块的下表面设置有第二插件。
作为优选的,所述支管设置有四个,且四个所述支管中间均安装有控制阀一。
作为优选的,所述连通管上安装有控制阀二,且控制阀二位于两个所述支管之间。
作为优选的,所述U形导管设置有四个,且四个所述U形导管的下端都设置有入地钻头。
作为优选的,所述第一梯形块和第二梯形块与内滑槽构成滑动结构。
作为优选的,所述内槽的内腔直径与推圈件的直径相匹配,且推圈件与内槽构成滑动结构。
作为优选的,所述推圈件通过弹簧与十字支架构成弹性连接。
一种利用MICP技术治理风沙的方法包括以下步骤:
S1:滴灌机构初步组装,先将准备好的储液罐安装到所需治理风沙侵蚀的地方,接着通过连通管将加压罐和支管进行串联,同时在每个支管和连通管的节点处都安装控制阀一,然后将支管下方连接的U形导管插入到沙漠土壤中,这样该滴灌机构能够初步安装在治理风沙侵蚀的地方;
S2:滴灌机构防护安装,将准备好的防护罩内壁上的内导轨对准到支管端头的导块和第一滑块上,这样防护罩能够将滴灌机构的两侧进行遮挡,然后将压板下压,接着压板将条形推块同步进行挤压,然后条形推块能够在下移的过程中将第一梯形块和第二梯形块同步推动,接着第一梯形块和第二梯形块在推动的过程能够在位移框件上的内滑槽内滑动,这样第一插件和第二插件能够随着第一梯形块和第二梯形块横移,从而第一插件和第二插件能够插入到沙中对防护罩进行辅助固定;
S3:输送液体,将准备好的巴氏芽孢杆菌和胶凝液添加到储液罐内,然后通过液泵将储液罐内的巴氏芽孢杆菌和胶凝液的混合液送入到连通管内,同时控制阀一和控制阀二均通过控制器进行控制,且控制器的型号为C8051F020单片机,接着连通管内的液体能够进入到U形导管内,然后液体在进入到U形导管内的过程中能够将引板件进行冲压,接着引板件在下压的过程中将推杆拉动,然后推杆将推圈件在内槽拉动,这样进入到U形导管的液体能够通过漏液管排出,这样液体通过漏液管能够依次注入到沙漠土壤中,而液体最终通过U形导管导入到沙漠土壤的上表层,从而能够减少浆液的蒸发量。
相对于现有技术,本发明至少具有如下优点:
1.本发明通过U形导管的液体能够通过漏液管排出,这样液体通过漏液管能够依次注入到沙漠土壤中,而液体最终通过U形导管导入到沙漠土壤的上表层,从而能够避免液体因重力作用都渗透到沙漠土壤下层而导致沙漠土壤上层因液体过少被风沙快速侵蚀。
2.本发明通过支管能够将连通管传输的巴氏芽孢杆菌和胶凝液对沙漠土壤进行固化,其中胶凝液能够将沙漠土壤胶结期间减少砂的流动,增强胶结效果,而巴氏芽孢杆菌和营养液的混合溶液输入在沙漠土壤中的过程中能够让细菌吸附在沙土颗粒上,并凭借营养液繁殖,形成菌落,然后使沙漠土壤得到改变。
3.本发明通过压板将条形推块同步进行挤压,然后条形推块能够在下移的过程中将第一梯形块和第二梯形块同步推动,接着第一梯形块和第二梯形块在推动的过程能够在位移框件上的内滑槽内滑动,这样第一插件和第二插件能够随着第一梯形块和第二梯形块横移,从而第一插件和第二插件能够插入到沙中对防护罩进行辅助固定,然后防护罩能够更加稳定地对滴灌机构进行防护。
附图说明
图1为实施例的整体装置结构示意图。
图2为滴灌机构的结构示意图。
图3为连通管和支管的结构示意图。
图4为防护罩和内导轨的结构示意图。
图5为限位机构的前视图。
图6为限位机构的后视图。
图7为位移框件的剖视图。
图8为U形导管的结构示意图。
图9为出液部件的结构示意图。
图10为推杆和引板件的结构示意图。
图中,1、防护罩;2、限位机构;201、压板;202、限位套环;203、位移框件;204、第一插件;205、第二插件;206、第一梯形块;207、第二梯形块;208、内滑槽;209、条形推块;3、滴灌机构;301、储液罐;302、第一滑块;303、加压罐;304、连通管;305、支管;306、U形导管;307、控制阀一;308、入地钻头;309、控制阀二;3010、出液部件;30101、漏液管;30102、内槽;30103、推圈件;30104、十字支架;30105、弹簧;30106、推杆;30107、引板件;4、内导轨。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细说明。
参见图1-图10所示,
实施例1:一种用于治理风沙的装置,包括滴灌机构3,所述滴灌机构3包括连通管304,所述连通管304的一端连接有储液罐301,连通管304的外壁位于储液罐301的一侧设置有加压罐303,连通管304的外壁位于加压罐303的一侧设置有支管305,支管305的下方连通有U形导管306,U形导管306的一侧设置有若干个出液部件3010。
所述出液部件3010包括漏液管30101,所述漏液管30101与U形导管306的外壁相连通,所述漏液管30101的内腔中开设有内槽30102,且内槽30102内滑动连接有推圈件30103,所述内槽30102内设置有十字支架30104,所述十字支架30104上开设的通孔滑动连接有推杆30106,所述推杆30106的一端与推圈件30103相连接,且推杆30106的另一端通过转轴连接有引板件30107,所述推杆30106的外壁上套设有弹簧30105,且弹簧30105的两端分别与推圈件30103和十字支架30104相连接。
通过上述结构得到:在将巴氏芽孢杆菌和胶凝液添加到储液罐301内,然后通过液泵将储液罐301内的巴氏芽孢杆菌和胶凝液的混合液送入到连通管304内,同时控制阀一307和控制阀二309均通过控制器进行控制,接着连通管304内的液体能够进入到U形导管306内,然后液体在进入到U形导管306内的过程中能够将引板件30107进行冲压,接着引板件30107在下压的过程中将推杆30106拉动,然后推杆30106将推圈件30103在内槽30102拉动,这样进入到U形导管306的液体能够通过漏液管30101排出,这样液体通过漏液管30101能够依次注入到沙漠土壤中,而液体最终通过U形导管306导入到沙漠土壤的上表层,从而能够避免液体因重力作用都渗透到沙漠土壤下层而导致沙漠土壤上层因液体过少被风沙快速侵蚀。
所述储液罐301的两侧设置有第一滑块302,且两个所述第一滑块302的一侧分别滑动连接有内导轨4,两个所述内导轨4的一侧分别连接有防护罩1,所述防护罩1呈折断型的结构,所述防护罩1关于内导轨4对立的一侧设置有若干个限位机构2。
通过上述结构得到:防护罩1通过内导轨4安装到滴灌机构3的两侧,这样在风沙侵蚀的过程中通过防护罩1能够将滴灌机构3的两侧进行有效的防护。
所述限位机构2包括限位套环202,所述限位套环202的一侧设置与防护罩1的侧壁固定连接,所述限位套环202内滑动连接有条形推块209,所述条形推块209的上端设置有压板201,所述条形推块209的一侧设置有位移框件203,所述位移框件203呈凵字形结构,所述位移框件203的一侧靠近其上下两边处开设有内滑槽208,且内滑槽208内分别滑动连接有第一梯形块206和第二梯形块207,所述第一梯形块206的下表面设置有第一插件204,所述第二梯形块207的下表面设置有第二插件205。
通过上述结构得到:在防护罩1通过内导轨4与滴灌机构3上的第一滑块302和支管305初步安装后,再用脚将压板201下压,接着压板201将条形推块209同步进行挤压,然后条形推块209能够在下移的过程中将第一梯形块206和第二梯形块207同步推动,接着第一梯形块206和第二梯形块207在推动的过程能够在位移框件203上的内滑槽208内滑动,这样第一插件204和第二插件205能够随着第一梯形块206和第二梯形块207横移,从而第一插件204和第二插件205能够插入到沙中对防护罩1进行辅助固定,然后防护罩1能够更加稳定地对滴灌机构3进防护。
所述支管305设置有四个,且四个所述支管305中间均安装有控制阀一307。
通过上述结构得到:在通过巴氏芽孢杆菌和胶凝液对沙漠土壤进行治理时,通过支管305能够将连通管304传输的巴氏芽孢杆菌和胶凝液对沙漠土壤进行固化,其中胶凝液能够将沙漠土壤胶结期间减少砂的流动,增强胶结效果,而巴氏芽孢杆菌和营养液的混合溶液输入在沙漠土壤中的过程中能够让细菌吸附在沙土颗粒上,并凭借营养液繁殖,形成菌落,然后使沙漠土壤得到改变。
所述连通管304上安装有控制阀二309,且控制阀二309位于两个所述支管305之间。
通过上述结构得到:
所述U形导管306设置有四个,且四个所述U形导管306的下端都设置有入地钻头308。
通过上述结构得到:通过U形导管306下端设置的入地钻头308能够辅助U形导管306快速插入到沙漠土壤中,而U形导管306中的巴氏芽孢杆菌和胶凝液通过U形导管306输入到沙漠土壤的上表层,这样能够补充因蒸发而损失浆液的沙漠土壤上表面产生松动。
所述第一梯形块206和第二梯形块207与内滑槽208构成滑动结构。
通过上述结构得到:通过第一梯形块206和第二梯形块207在内滑槽208内移动,这样第一梯形块206和第二梯形块207能够带动第一插件204和第二插件205插入到沙漠土壤内辅助防护罩1固定。
所述内槽30102的内腔直径与推圈件30103的直径相匹配,且推圈件30103与内槽30102构成滑动结构。
通过上述结构得到:通过液体将引板件30107推动,这样引板件30107能够带动推圈件30103从漏液管30101处移开,这样漏液管30101能够被打开,然后液体能够从漏液管30101排出,这样在液体进入到U形导管306内时,出液部件3010在U形导管306上被依次打开,然后液体能够便捷地排入到沙漠土壤中。
所述推圈件30103通过弹簧30105与十字支架30104构成弹性连接。
通过上述结构得到:而液体将引板件30107下压时,这样引板件30107能够将漏液管30101打开,而没有液体输送时,引板件30107能够在弹簧30105的作用下复原,这样引板件30107能够将推圈件30103推入到漏液管30101处进行阻塞,从而在不需要进行滴灌时漏液管30101能够自动闭合,这样能够有效地避免沙土进入到漏液管30101内。
一种用于治理风沙的装置的工作原理:先将准备好的储液罐301安装到所需治理风沙侵蚀的地方,接着通过连通管304将加压罐303和支管305进行串联,同时在每个支管305和连通管304的节点处都安装控制阀一307,然后将支管305下方连接的U形导管306插入到沙漠土壤中,接着将准备好的防护罩1内壁上的内导轨4对准到支管305端头的导块和第一滑块302上,这样防护罩1能够将滴灌机构3的两侧进行遮挡,然后将压板201下压,接着压板201将条形推块209同步进行挤压,然后条形推块209能够在下移的过程中将第一梯形块206和第二梯形块207同步推动,接着第一梯形块206和第二梯形块207在推动的过程能够在位移框件203上的内滑槽208内滑动,这样第一插件204和第二插件205能够随着第一梯形块206和第二梯形块207横移,从而第一插件204和第二插件205能够插入到沙中对防护罩1进行辅助固定,然后将准备好的巴氏芽孢杆菌和胶凝液添加到储液罐301内,然后通过液泵将储液罐301内的巴氏芽孢杆菌和胶凝液的混合液送入到连通管304内,同时控制阀一307和控制阀二309均通过控制器进行控制,且控制器的型号为C8051F020单片机,同时控制器连接有温度传感器,且温度传感器的型号为AM2305,这样U形导管306在插入到沙漠土壤后,通过温度传感器驱动控制器,然后控制器能够根据温度控制控制阀一307和控制阀二309的开合,这样能够使巴氏芽孢杆菌在适合的温度下进行土壤改造,从而能够提高巴氏芽孢杆菌的活性,然后沙地表面在微生物的处理下能够形成碳酸钙胶结土体,这样形成的土体不会被强风吹走,从而提高了细菌与沙地表面的强度,接着连通管304内的液体能够进入到U形导管306内,然后液体在进入到U形导管306内的过程中能够将引板件30107进行冲压,接着引板件30107在下压的过程中将推杆30106拉动,然后推杆30106将推圈件30103在内槽30102拉动,这样进入到U形导管306的液体能够通过漏液管30101排出,这样液体通过漏液管30101能够依次注入到沙漠土壤中,而液体最终通过U形导管306导入到沙漠土壤的上表层,从而能够减少浆液的蒸发量。
实施例2,一种利用MICP技术治理风沙的方法,使用实施例1中限定的用于治理风沙的装置,具体包括以下步骤:
S1:滴灌机构3初步组装,先将准备好的储液罐301安装到所需治理风沙侵蚀的地方,接着通过连通管304将加压罐303和支管305进行串联,同时在每个支管305和连通管304的节点处都安装控制阀一307,然后将支管305下方连接的U形导管306插入到沙漠土壤中,这样该滴灌机构3能够初步安装在治理风沙侵蚀的地方;
S2:滴灌机构3防护安装,将准备好的防护罩1内壁上的内导轨4对准到支管305端头的导块和第一滑块302上,这样防护罩1能够将滴灌机构3的两侧进行遮挡,然后将压板201下压,接着压板201将条形推块209同步进行挤压,然后条形推块209能够在下移的过程中将第一梯形块206和第二梯形块207同步推动,接着第一梯形块206和第二梯形块207在推动的过程能够在位移框件203上的内滑槽208内滑动,这样第一插件204和第二插件205能够随着第一梯形块206和第二梯形块207横移,从而第一插件204和第二插件205能够插入到沙中对防护罩1进行辅助固定;
S3:输送液体,将准备好的巴氏芽孢杆菌和胶凝液添加到储液罐301内,然后通过液泵将储液罐301内的巴氏芽孢杆菌和胶凝液的混合液送入到连通管304内,同时控制阀一307和控制阀二309均通过控制器进行控制,且控制器的型号为C8051F020单片机,接着连通管304内的液体能够进入到U形导管306内,然后液体在进入到U形导管306内的过程中能够将引板件30107进行冲压,接着引板件30107在下压的过程中将推杆30106拉动,然后推杆30106将推圈件30103在内槽30102拉动,这样进入到U形导管306的液体能够通过漏液管30101排出,这样液体通过漏液管30101能够依次注入到沙漠土壤中,而液体最终通过U形导管306导入到沙漠土壤的上表层,从而能够减少浆液的蒸发量。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于治理风沙的装置,其特征在于,包括滴灌机构(3),所述滴灌机构(3)包括连通管(304),所述连通管(304)的一端连接有储液罐(301),连通管(304)的外壁位于储液罐(301)的一侧设置有加压罐(303),连通管(304)的外壁位于加压罐(303)的一侧设置有支管(305),支管(305)的下方连通有U形导管(306),U形导管(306)的一侧设置有若干个出液部件(3010);
所述出液部件(3010)包括漏液管(30101),所述漏液管(30101)与U形导管(306)的外壁相连通,所述漏液管(30101)的内腔中开设有内槽(30102),且内槽(30102)内滑动连接有推圈件(30103),所述内槽(30102)内设置有十字支架(30104),所述十字支架(30104)上开设的通孔滑动连接有推杆(30106),所述推杆(30106)的一端与推圈件(30103)相连接,且推杆(30106)的另一端通过转轴连接有引板件(30107),所述推杆(30106)的外壁上套设有弹簧(30105),且弹簧(30105)的两端分别与推圈件(30103)和十字支架(30104)相连接。
2.如权利要求1所述的一种用于治理风沙的装置,其特征在于:所述储液罐(301)的两侧设置有第一滑块(302),且两个所述第一滑块(302)的一侧分别滑动连接有内导轨(4),两个所述内导轨(4)的一侧分别连接有防护罩(1),所述防护罩(1)呈折断型的结构,所述防护罩(1)关于内导轨(4)对立的一侧设置有若干个限位机构(2)。
3.如权利要求2所述的一种用于治理风沙的装置,其特征在于:所述限位机构(2)包括限位套环(202),所述限位套环(202)的一侧设置与防护罩(1)的侧壁固定连接,所述限位套环(202)内滑动连接有条形推块(209),所述条形推块(209)的上端设置有压板(201),所述条形推块(209)的一侧设置有位移框件(203),所述位移框件(203)呈凵字形结构,所述位移框件(203)的一侧靠近其上下两边处开设有内滑槽(208),且内滑槽(208)内分别滑动连接有第一梯形块(206)和第二梯形块(207),所述第一梯形块(206)的下表面设置有第一插件(204),所述第二梯形块(207)的下表面设置有第二插件(205)。
4.如权利要求3所述的一种用于治理风沙的装置,其特征在于:所述支管(305)设置有四个,且四个所述支管(305)中间均安装有控制阀一(307)。
5.如权利要求4所述的一种用于治理风沙的装置,其特征在于:所述连通管(304)上安装有控制阀二(309),且控制阀二(309)位于两个所述支管(305)之间。
6.如权利要求5所述的一种用于治理风沙的装置,其特征在于:所述U形导管(306)设置有四个,且四个所述U形导管(306)的下端都设置有入地钻头(308)。
7.如权利要求6所述的一种用于治理风沙的装置,其特征在于:所述第一梯形块(206)和第二梯形块(207)与内滑槽(208)构成滑动结构。
8.如权利要求7所述的一种用于治理风沙的装置,其特征在于:所述内槽(30102)的内腔直径与推圈件(30103)的直径相匹配,且推圈件(30103)与内槽(30102)构成滑动结构。
9.如权利要求8所述的一种用于治理风沙的装置,其特征在于:所述推圈件(30103)通过弹簧(30105)与十字支架(30104)构成弹性连接。
10.一种利用MICP技术治理风沙的方法,其特征在于,采用权利要求9所述的一种用于治理风沙的装置,利用MICP技术治理风沙的方法包括以下步骤:
S1:滴灌机构(3)初步组装,先将准备好的储液罐(301)安装到所需治理风沙侵蚀的地方,接着通过连通管(304)将加压罐(303)和支管(305)进行串联,同时在每个支管(305)和连通管(304)的节点处都安装控制阀一(307),然后将支管(305)下方连接的U形导管(306)插入到沙漠土壤中,这样该滴灌机构(3)能够初步安装在治理风沙侵蚀的地方;
S2:滴灌机构(3)防护安装,将准备好的防护罩(1)内壁上的内导轨(4)对准到支管(305)端头的导块和第一滑块(302)上,这样防护罩(1)能够将滴灌机构(3)的两侧进行遮挡,然后将压板(201)下压,接着压板(201)将条形推块(209)同步进行挤压,然后条形推块(209)能够在下移的过程中将第一梯形块(206)和第二梯形块(207)同步推动,接着第一梯形块(206)和第二梯形块(207)在推动的过程能够在位移框件(203)上的内滑槽(208)内滑动,这样第一插件(204)和第二插件(205)能够随着第一梯形块(206)和第二梯形块(207)横移,从而第一插件(204)和第二插件(205)能够插入到沙中对防护罩(1)进行辅助固定;
S3:输送液体,将准备好的巴氏芽孢杆菌和胶凝液添加到储液罐(301)内,然后通过液泵将储液罐(301)内的巴氏芽孢杆菌和胶凝液的混合液送入到连通管(304)内,同时控制阀一(307)和控制阀二(309)均通过控制器进行控制,且控制器的型号为C8051F020单片机,接着连通管(304)内的液体能够进入到U形导管(306)内,然后液体在进入到U形导管(306)内的过程中能够将引板件(30107)进行冲压,接着引板件(30107)在下压的过程中将推杆(30106)拉动,然后推杆(30106)将推圈件(30103)在内槽(30102)拉动,这样进入到U形导管(306)的液体能够通过漏液管(30101)排出,这样液体通过漏液管(30101)能够依次注入到沙漠土壤中,而液体最终通过U形导管(306)导入到沙漠土壤的上表层,从而能够减少浆液的蒸发量。
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