超级军网转帖：塔里木盆地生态恢复可行性研究。
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塔里木盆地生态恢复 工程可行性分析
上海机电设计研究院高级工程师 朱平生2006-4
目录
序……………………………………………………2
前言…………………………………………………2
塔克拉玛干沙漠地理位置及自然条件……………5
项目特点及前期准备………………………………7
工艺过程……………………………………………8
可行性分析…………………………………………10
项目投资估算………………………………………12
组织机构……………………………………………13
增湿工艺分析………………………………………14
增湿水分对大气层热量传输的影响………………15
增湿过程中的能量转换……………………………16
理论问题……………………………………………18
项目效益……………………………………………22
风险分析……………………………………………23
存在问题……………………………………………23
结论…………………………………………………24
附图…………………………………………………25
附注…………………………………………………26
序：
我国人口众多，人均可耕地地面积仅1.4亩/人，为世界人均耕地面积的1/3。全国平均雨水量也不高，尤其广大西北地区常年严重干旱，属于世界上淡水资源紧缺的国家之一。塔里木盆地面积84万平方公里，为日本领土总面积的2.2倍，盆地内的塔克拉玛干沙漠面积达34万平方公里，约占全国沙漠总面积的50%，面积巨大。本项目根据自然界中水分宏观循环过程所遵循的客观规律，利用创新的工艺过程，采用现代科技手段，以大漠地区极为丰富的太阳能为动力，直接大规模蒸发沙漠地下高矿化度无法利用的废水，以增湿盆地范围内的大气层。通过首先实现增湿塔里木盆地范围内大气层的方式为众多抗旱植物在沙漠内自发的恢复其生存及繁衍能力创造必要的条件。相应的热工计算表明为使盆地范围内的大气层平均速度由45%上升到65%，蒸发规模应达到每年100亿吨（南水北调工程中东线工程的一期输水量为90亿吨/年）。项目以首先改变盆地内极其干旱的气候方式使植物能在沙漠地区内自发的生存繁衍，从而逐步按生物的自然发展规律迅速的恢复和改善整个盆地范围内的生态环境,使塔克拉玛干沙漠以及盆地范围内广大荒漠化的山坡地以及紧邻盆地东侧的其他沙漠地区能重新恢复其生态环境，为我国东部经济发达地区的人口疏散和经济发展提供一巨大的可开发利用的空间。
前言：
自然界中沙漠形成的最根本原因在于大气中水分含量低，天气干旱，从而导致云层稀薄，雨水短缺，植物凋零，土壤结构沙化，并最终使生态环境的恶化发展到形成荒无人烟的沙漠。因此本项目采用先大规模增湿干旱大气层的措施，首先从保证植物生存的基本环境着手。在植物的繁衍过程中，随着植物根系的发展及蒸腾能力的增加，逐渐使水分能较长久的在地面与天空之间维持一较良好的循环过程。这种水分的良好循环过程是远离海洋的内陆地区非常重要的自然生态保证系统，它实质上提供了植物生存过程所必须的大部分水分需要。本项目提出的塔理木盆地生态恢复方案的实质就是首先通过建立足够的水分蒸发场以代替植物的蒸腾作用，初步增湿盆地内平均湿度的基础上创造使水分能恢复其在地面与天空之间的频繁循环活动的条件，使云层和降雨能重新在干旱缓解后的盆地内经常产生，创造使各种植物能在这一广袤的土地上重新正常生存繁衍的工程。
植物的蒸腾作用是维持内陆地区气候比较湿润的非常重要的大气层的水分来源，一旦地面植被大规模消失后，如果没有外界及时的雨水资源补充，则气候将因大气层的干旱少雨而逐渐恶化，恶化后的生态环境又会进一步促使残余植物更难以继续生存，这种恶性循环的发展是形成众多地区沙漠化的根本原因。一旦土地沙漠化后，地表疏松的沙粒结构将不再具有保存水分的功能，这就使得任何企图重新通过灌溉以恢复沙漠地区昔日的生态环境的做法变成极为困难。本项目提出首先采用人工增湿大气层，利用太阳能大规模蒸发地下高矿化度咸水的工程措施。通过大气层中露水数量以及雨量的增加以恢复抗旱植物的生存及繁衍，从而避免了在灌溉过程中大量水分的漏失现象，此外增湿大气层的蒸发用水可以直接使用大漠地下高矿化度并无其它资源价值的沙漠地下水。此外水分一旦进入大气层后将在上浮，冷凝，成云，降雨，再蒸发以及形成雪，露，霜等更新期非常短暂的频繁循环过程中大大增加气象统计意义上累计形式的降雨总量，这将非常有利于植物的生长，繁衍。同时在水分的蒸发过程中必然会将地面的大量热量带到高空散向太空（这里尚未计入由于云层增加而通过云滴反射形式直接从天空将大量太阳的辐射热以反射的形式直接射向外太空的分额）。在众多成云，降雨等水分的变化循环过程中同时伴随着地面热量的很多次大规模向天空的迁移，因此是一种效率极高的水分反复利用的形式和地面散热的形式。气候经过增湿正常化后将能提供使抗旱植物种群能依赖每天夜晚冷凝露水量的增多以及降雨频率的提高以维持生存和繁衍的条件。采用首先恢复盆地范围内气候正常化以达到仅仅依靠大气层含湿量的增加来保证沙漠中植物所必须的水分供应方法可完全避免在沙漠地区采用人工灌溉过程中大量水分迅速通过沙层漏失的巨大弊端，而且所需要增湿的水量并不多。以太阳能使禁锢在地下数千万年之久的水分重新以优质淡水的形式返回大气层后，大规模的水分再蒸发时所伴随的散热过程在对全球干旱土地治理过程中的普遍推广（直接用太阳能蒸发海水）必然会遏制住地球气候变暖的趋势。根据大气层内热量的传输机理，水分无疑是自然界一种最为优秀的冷却介质，其通过相变过程中潜热的变化以及按飘浮在大气层内的云滴表面反射形式向外太空所输送的热量更是大气层温度赖以保持稳定的主要方式，其传热规模远非其他所谓“温室气体”单一的红外线吸收能力所能比拟的。对占全球土地20%的沙漠以及高达30%的正在受干旱化威胁的土地治理过程必将会以无可争辩的事实证明真正在影响地球天气变化的最主要因素应该是大气层内水分的日益缺少这一非常重要的事实。事实上数千年来沙漠化在全球的快速发展早已非常清楚的显示了这一大气层严重缺水的事实，它也正是地球变暖的根本性原因所在。众所周知形成沙漠的根本原因在于天气的严重干旱和雨水的过分短缺稀少，在沙漠外围采用传统的植树造林方法仅能起到降低风沙流动的速度，延缓沙漠扩展的时间而已，它并不能恢复沙漠地区的生态环境。因此就沙漠治理而言迄今并无任何可参照模仿的途径。但全球范围内沙漠面积的不断迅速扩大，不仅减少了可耕地面积，而且沙漠地区炎热干旱的气候非常严重的影响着周围广大地区的气候，同时也是全球气温平均值升高的重要原因。因此通过合理分析探索一条使植物能够恢复在沙漠地区生存的，经济可行的沙漠治理方法具有非常迫切的重大现实意义。
自然界植物对生态环境的主要贡献计有二点：其一为光合作用，植物通过光合作用使大气层内的二氧化碳转变为氧气。其二为对水分的巨大的蒸腾作用。植物不间断的通过深入土壤中的根系吸取储存在土壤颗粒间的水分并通过叶面蒸发到大气层内。资料表明各种农作物的蒸腾系数范围为k=322～801[1]P.79，按每亩土地每年生成1000公斤植物（干重）净重考虑，根据蒸腾系数k值计算的结果表明每平方公里土地上各种植物每年向大气层蒸腾的水分量高达48万~120万吨，而树叶众多的森林蒸腾能力则更远高于农业地区。由此可见地表植物的蒸腾能力会非常显著的影响着相应区域空气的湿度值。所以可以认为地面上植被不断消亡的过程也就是相应地区大气层的干旱化过程，同时也是当地土壤沙漠化的过程。从人类通过刀耕火种方式进入农业社会开始，数千年来人口的不断迅速增长和经济的不断发展，以及连绵不断的战争，城市面积的扩张，各种道路网的大规模兴建均在使土地上的植被不断迅速消失，从而在非常大的程度上减小了地面上各种植物种群，这必然同时会大规模的减少通过植物的蒸腾作用向大气层补充水分的数量，这应该是导致大气层的干旱化，众多地区土地的荒漠化和地球气温稳定性破坏的根本原因。
基于水分在空气内的溶解度很小，因此本方案中提出先通过增湿沙漠地区上空的大气层使其湿度值达到能满足抗旱植物基本的生存要求值。这就可以避免在按传统的植树造林过程中大量水分会迅速通过沙层流失的巨大弊端。水分不仅在空气中溶解度很小，而且在空气温度变化时水分在空气中的溶解度变化也很大。这意味着当气温降低到露点以下时原先溶解在空气内的水分又会迅速以液滴的形式析出。沙漠地区昼夜温差很大，常在100C以上，因此可以设想当利用人工方法使沙漠地区空气增湿到一定程度后，在每天傍晚日落以后，随着地表的迅速辐射降温，与地表接触的空气层的温度也必然迅速下降，在气温下降到露点以下后植被表面将能为大量露水所湿润，只要每天润湿植被的露水数量能满足该植被生存需要时，广大沙漠地区恢复生态环境的绿化工作就有理由会迅速取得成功。
根据上述理念进行治理沙漠时的首选地区至少必须具备二项基本条件，其一该沙漠地区应处在比较封闭的盆地内，这就可以减少增湿后的空气向外界的流失量；其二在沙漠地区能找到供增湿大气层用的足够数量的水资源。处在高度封闭性的塔里木盆地内的塔克拉玛干沙漠，其周围高耸的群山对水汽形成的云层具有高度的封闭性。作为古地中海遗址以及发源于周围群山的众多河流水分的最终归宿地的沙漠地表下深厚的沙层毫无疑问必然拥有极为丰富的水资源。此外塔克拉玛干沙漠地处北纬38～42度，海拔1000公尺，具有非常充沛的阳光和地表温度，沙漠内蒸发能力高达3500m.m/年，水分蒸发迅速。
塔理木盆地地理位置及自然条件
塔里木盆地在北纬38度～42度之间，总面积约84万平方公里，其中山区38%，盆地南侧昆仑山及阿尔金山具属荒漠性山地，山体裸露，植被稀少，沙漠39%，平原23%。塔克拉玛干沙漠位于塔里木盆地中部，面积34万平方公里，其中流动沙丘占85%,绝大多数活动沙丘上面没有植被。沙漠区内主要沉积了洪积层，冲积层及风积层沙层。沙漠周边山前拗陷区沉积厚度大，最厚处达1000公尺以上，沙漠内厚度较小，一般为200～300公尺之间。沙漠平均海拔900～1,000公尺左右，四周的高原和高山平均海拔高度为4,000～5,000公尺，形成强烈对比的封闭性高山－盆地系统。昆仑山平均海拔为6,000公尺。天山平均海拔4,000公尺，高出盆地3,000～3,500公尺。在天山的东西段均存在若干地势较低的垭口，在大气环流风系作用较强烈时，可容极地气团和西风气流入侵。唯一使盆地与外界沟通的是通道是东面海拔不高的库鲁克塔格山脉，与其北侧的阿尔金山脉之间一条宽约200～300公里向东开启的走廊式通道。通道东面是哈顺沙漠，白龙堆沙漠，库姆塔格沙漠。塔里木盆地地形见附图1。
进入第四纪以来，在新地质构造运动作用下，帕米尔高原和盆地南北二侧的山地强烈上升，而盆地内部强烈下降，形成了封闭的地形结构，在大漠内沙丘下广泛的分布着第四纪松散的能储水的地质构造的洪积层，冲积层及风积层沙层,厚约200～300公尺。沙层孔隙率通常为20～40%，有足够的储水空间。大漠地下储存水的来源估计应有下列几种：1，塔里木盆地在古代曾是古地中海的一部分，因此盆地的地下应有古地中海时代残留在沙层的海水；2，历史上频频发生的冰河时期结束后积存在盆地范围内的深厚冰雪融化后渗入地下沙层的淡水；3，自盆地封闭性构造形成以来周围群山积雪融化后进入盆地的河水；4，在南部喜马拉雅山隆起到能阻挡住云层进入盆地的高度前由印度洋暖湿流带入盆地的充沛雨水。上述封闭的地形，能储水的深厚沙层，以及多种非常充沛的水资源来源的综合充分表明在大漠地下应储备有历经亿万年积累，数量非常宏大惊人的封存水。在80年代普查中发现的众多文物表明仅在2,000～4,000年前大漠腹地内还存在着增多绿洲，距今仅5,000年前密集的古河道遗迹更广泛的分布于大漠腹地内，这均表明近在数千年前塔克拉玛干沙漠地区仍应是一片生机盎然的绿洲。沙漠内地下水一般水质不好，矿化度为3～10g/L。其周围山前平原地区的单井出水量一般在20～1,000吨/天（井径203m.m，降深1m）。这些地下水基本由发源于周边山脉的河流在流经山前平原后剩余尾水大量渗入地下所形成的埋藏不深的潜水。如不算沙丘高度，从洼地地面算起，则沙漠内潜水一般埋藏不深。在较浅的洼地内，挖1～3公尺即见潜水。大漠内水质不好，南部沙漠内潜水矿化度约为3～10g/L,至北部及东部，潜水矿化度达数十克甚至100克/L以上。通常水文部门按常规计算地下水资源时，只计算矿化度＜2g/L的水资源量。在大漠内绝大多数地方水的矿化度均＞3g/L，因此在80年代综合科考时并未进行现场钻探深井，只是根据含水层分布面积，断面长度，按经验值取给水度为14～15%，沙层厚度取为200～300公尺概算出大漠的地下水储存总量为8.1×1012吨。这巨大储存量实际是上述古代的封存水。应该有理由相信盆地内极深厚的沙层及四周极封闭的地形应能非常有效的使这些形成于古代的为数巨大的封存水能完好的保存于大漠地下，但只有先进行必要数量的钻探才能有可供具体设计使用的数据。
沙漠地区的气候属于中纬度地区暖温带极端干旱的沙漠气候类型，冬季处于冷高压控制下，气候异常寒冷干燥，夏季处http://cache.baidu.com/c?m=9d78d ... 0707&user=baidu
塔里木盆地生态恢复 工程可行性分析
上海机电设计研究院高级工程师 朱平生2006-4
目录
序……………………………………………………2
前言…………………………………………………2
塔克拉玛干沙漠地理位置及自然条件……………5
项目特点及前期准备………………………………7
工艺过程……………………………………………8
可行性分析…………………………………………10
项目投资估算………………………………………12
组织机构……………………………………………13
增湿工艺分析………………………………………14
增湿水分对大气层热量传输的影响………………15
增湿过程中的能量转换……………………………16
理论问题……………………………………………18
项目效益……………………………………………22
风险分析……………………………………………23
存在问题……………………………………………23
结论…………………………………………………24
附图…………………………………………………25
附注…………………………………………………26
序：
我国人口众多，人均可耕地地面积仅1.4亩/人，为世界人均耕地面积的1/3。全国平均雨水量也不高，尤其广大西北地区常年严重干旱，属于世界上淡水资源紧缺的国家之一。塔里木盆地面积84万平方公里，为日本领土总面积的2.2倍，盆地内的塔克拉玛干沙漠面积达34万平方公里，约占全国沙漠总面积的50%，面积巨大。本项目根据自然界中水分宏观循环过程所遵循的客观规律，利用创新的工艺过程，采用现代科技手段，以大漠地区极为丰富的太阳能为动力，直接大规模蒸发沙漠地下高矿化度无法利用的废水，以增湿盆地范围内的大气层。通过首先实现增湿塔里木盆地范围内大气层的方式为众多抗旱植物在沙漠内自发的恢复其生存及繁衍能力创造必要的条件。相应的热工计算表明为使盆地范围内的大气层平均速度由45%上升到65%，蒸发规模应达到每年100亿吨（南水北调工程中东线工程的一期输水量为90亿吨/年）。项目以首先改变盆地内极其干旱的气候方式使植物能在沙漠地区内自发的生存繁衍，从而逐步按生物的自然发展规律迅速的恢复和改善整个盆地范围内的生态环境,使塔克拉玛干沙漠以及盆地范围内广大荒漠化的山坡地以及紧邻盆地东侧的其他沙漠地区能重新恢复其生态环境，为我国东部经济发达地区的人口疏散和经济发展提供一巨大的可开发利用的空间。
前言：
自然界中沙漠形成的最根本原因在于大气中水分含量低，天气干旱，从而导致云层稀薄，雨水短缺，植物凋零，土壤结构沙化，并最终使生态环境的恶化发展到形成荒无人烟的沙漠。因此本项目采用先大规模增湿干旱大气层的措施，首先从保证植物生存的基本环境着手。在植物的繁衍过程中，随着植物根系的发展及蒸腾能力的增加，逐渐使水分能较长久的在地面与天空之间维持一较良好的循环过程。这种水分的良好循环过程是远离海洋的内陆地区非常重要的自然生态保证系统，它实质上提供了植物生存过程所必须的大部分水分需要。本项目提出的塔理木盆地生态恢复方案的实质就是首先通过建立足够的水分蒸发场以代替植物的蒸腾作用，初步增湿盆地内平均湿度的基础上创造使水分能恢复其在地面与天空之间的频繁循环活动的条件，使云层和降雨能重新在干旱缓解后的盆地内经常产生，创造使各种植物能在这一广袤的土地上重新正常生存繁衍的工程。
植物的蒸腾作用是维持内陆地区气候比较湿润的非常重要的大气层的水分来源，一旦地面植被大规模消失后，如果没有外界及时的雨水资源补充，则气候将因大气层的干旱少雨而逐渐恶化，恶化后的生态环境又会进一步促使残余植物更难以继续生存，这种恶性循环的发展是形成众多地区沙漠化的根本原因。一旦土地沙漠化后，地表疏松的沙粒结构将不再具有保存水分的功能，这就使得任何企图重新通过灌溉以恢复沙漠地区昔日的生态环境的做法变成极为困难。本项目提出首先采用人工增湿大气层，利用太阳能大规模蒸发地下高矿化度咸水的工程措施。通过大气层中露水数量以及雨量的增加以恢复抗旱植物的生存及繁衍，从而避免了在灌溉过程中大量水分的漏失现象，此外增湿大气层的蒸发用水可以直接使用大漠地下高矿化度并无其它资源价值的沙漠地下水。此外水分一旦进入大气层后将在上浮，冷凝，成云，降雨，再蒸发以及形成雪，露，霜等更新期非常短暂的频繁循环过程中大大增加气象统计意义上累计形式的降雨总量，这将非常有利于植物的生长，繁衍。同时在水分的蒸发过程中必然会将地面的大量热量带到高空散向太空（这里尚未计入由于云层增加而通过云滴反射形式直接从天空将大量太阳的辐射热以反射的形式直接射向外太空的分额）。在众多成云，降雨等水分的变化循环过程中同时伴随着地面热量的很多次大规模向天空的迁移，因此是一种效率极高的水分反复利用的形式和地面散热的形式。气候经过增湿正常化后将能提供使抗旱植物种群能依赖每天夜晚冷凝露水量的增多以及降雨频率的提高以维持生存和繁衍的条件。采用首先恢复盆地范围内气候正常化以达到仅仅依靠大气层含湿量的增加来保证沙漠中植物所必须的水分供应方法可完全避免在沙漠地区采用人工灌溉过程中大量水分迅速通过沙层漏失的巨大弊端，而且所需要增湿的水量并不多。以太阳能使禁锢在地下数千万年之久的水分重新以优质淡水的形式返回大气层后，大规模的水分再蒸发时所伴随的散热过程在对全球干旱土地治理过程中的普遍推广（直接用太阳能蒸发海水）必然会遏制住地球气候变暖的趋势。根据大气层内热量的传输机理，水分无疑是自然界一种最为优秀的冷却介质，其通过相变过程中潜热的变化以及按飘浮在大气层内的云滴表面反射形式向外太空所输送的热量更是大气层温度赖以保持稳定的主要方式，其传热规模远非其他所谓“温室气体”单一的红外线吸收能力所能比拟的。对占全球土地20%的沙漠以及高达30%的正在受干旱化威胁的土地治理过程必将会以无可争辩的事实证明真正在影响地球天气变化的最主要因素应该是大气层内水分的日益缺少这一非常重要的事实。事实上数千年来沙漠化在全球的快速发展早已非常清楚的显示了这一大气层严重缺水的事实，它也正是地球变暖的根本性原因所在。众所周知形成沙漠的根本原因在于天气的严重干旱和雨水的过分短缺稀少，在沙漠外围采用传统的植树造林方法仅能起到降低风沙流动的速度，延缓沙漠扩展的时间而已，它并不能恢复沙漠地区的生态环境。因此就沙漠治理而言迄今并无任何可参照模仿的途径。但全球范围内沙漠面积的不断迅速扩大，不仅减少了可耕地面积，而且沙漠地区炎热干旱的气候非常严重的影响着周围广大地区的气候，同时也是全球气温平均值升高的重要原因。因此通过合理分析探索一条使植物能够恢复在沙漠地区生存的，经济可行的沙漠治理方法具有非常迫切的重大现实意义。
自然界植物对生态环境的主要贡献计有二点：其一为光合作用，植物通过光合作用使大气层内的二氧化碳转变为氧气。其二为对水分的巨大的蒸腾作用。植物不间断的通过深入土壤中的根系吸取储存在土壤颗粒间的水分并通过叶面蒸发到大气层内。资料表明各种农作物的蒸腾系数范围为k=322～801[1]P.79，按每亩土地每年生成1000公斤植物（干重）净重考虑，根据蒸腾系数k值计算的结果表明每平方公里土地上各种植物每年向大气层蒸腾的水分量高达48万~120万吨，而树叶众多的森林蒸腾能力则更远高于农业地区。由此可见地表植物的蒸腾能力会非常显著的影响着相应区域空气的湿度值。所以可以认为地面上植被不断消亡的过程也就是相应地区大气层的干旱化过程，同时也是当地土壤沙漠化的过程。从人类通过刀耕火种方式进入农业社会开始，数千年来人口的不断迅速增长和经济的不断发展，以及连绵不断的战争，城市面积的扩张，各种道路网的大规模兴建均在使土地上的植被不断迅速消失，从而在非常大的程度上减小了地面上各种植物种群，这必然同时会大规模的减少通过植物的蒸腾作用向大气层补充水分的数量，这应该是导致大气层的干旱化，众多地区土地的荒漠化和地球气温稳定性破坏的根本原因。
基于水分在空气内的溶解度很小，因此本方案中提出先通过增湿沙漠地区上空的大气层使其湿度值达到能满足抗旱植物基本的生存要求值。这就可以避免在按传统的植树造林过程中大量水分会迅速通过沙层流失的巨大弊端。水分不仅在空气中溶解度很小，而且在空气温度变化时水分在空气中的溶解度变化也很大。这意味着当气温降低到露点以下时原先溶解在空气内的水分又会迅速以液滴的形式析出。沙漠地区昼夜温差很大，常在100C以上，因此可以设想当利用人工方法使沙漠地区空气增湿到一定程度后，在每天傍晚日落以后，随着地表的迅速辐射降温，与地表接触的空气层的温度也必然迅速下降，在气温下降到露点以下后植被表面将能为大量露水所湿润，只要每天润湿植被的露水数量能满足该植被生存需要时，广大沙漠地区恢复生态环境的绿化工作就有理由会迅速取得成功。
根据上述理念进行治理沙漠时的首选地区至少必须具备二项基本条件，其一该沙漠地区应处在比较封闭的盆地内，这就可以减少增湿后的空气向外界的流失量；其二在沙漠地区能找到供增湿大气层用的足够数量的水资源。处在高度封闭性的塔里木盆地内的塔克拉玛干沙漠，其周围高耸的群山对水汽形成的云层具有高度的封闭性。作为古地中海遗址以及发源于周围群山的众多河流水分的最终归宿地的沙漠地表下深厚的沙层毫无疑问必然拥有极为丰富的水资源。此外塔克拉玛干沙漠地处北纬38～42度，海拔1000公尺，具有非常充沛的阳光和地表温度，沙漠内蒸发能力高达3500m.m/年，水分蒸发迅速。
塔理木盆地地理位置及自然条件
塔里木盆地在北纬38度～42度之间，总面积约84万平方公里，其中山区38%，盆地南侧昆仑山及阿尔金山具属荒漠性山地，山体裸露，植被稀少，沙漠39%，平原23%。塔克拉玛干沙漠位于塔里木盆地中部，面积34万平方公里，其中流动沙丘占85%,绝大多数活动沙丘上面没有植被。沙漠区内主要沉积了洪积层，冲积层及风积层沙层。沙漠周边山前拗陷区沉积厚度大，最厚处达1000公尺以上，沙漠内厚度较小，一般为200～300公尺之间。沙漠平均海拔900～1,000公尺左右，四周的高原和高山平均海拔高度为4,000～5,000公尺，形成强烈对比的封闭性高山－盆地系统。昆仑山平均海拔为6,000公尺。天山平均海拔4,000公尺，高出盆地3,000～3,500公尺。在天山的东西段均存在若干地势较低的垭口，在大气环流风系作用较强烈时，可容极地气团和西风气流入侵。唯一使盆地与外界沟通的是通道是东面海拔不高的库鲁克塔格山脉，与其北侧的阿尔金山脉之间一条宽约200～300公里向东开启的走廊式通道。通道东面是哈顺沙漠，白龙堆沙漠，库姆塔格沙漠。塔里木盆地地形见附图1。
进入第四纪以来，在新地质构造运动作用下，帕米尔高原和盆地南北二侧的山地强烈上升，而盆地内部强烈下降，形成了封闭的地形结构，在大漠内沙丘下广泛的分布着第四纪松散的能储水的地质构造的洪积层，冲积层及风积层沙层,厚约200～300公尺。沙层孔隙率通常为20～40%，有足够的储水空间。大漠地下储存水的来源估计应有下列几种：1，塔里木盆地在古代曾是古地中海的一部分，因此盆地的地下应有古地中海时代残留在沙层的海水；2，历史上频频发生的冰河时期结束后积存在盆地范围内的深厚冰雪融化后渗入地下沙层的淡水；3，自盆地封闭性构造形成以来周围群山积雪融化后进入盆地的河水；4，在南部喜马拉雅山隆起到能阻挡住云层进入盆地的高度前由印度洋暖湿流带入盆地的充沛雨水。上述封闭的地形，能储水的深厚沙层，以及多种非常充沛的水资源来源的综合充分表明在大漠地下应储备有历经亿万年积累，数量非常宏大惊人的封存水。在80年代普查中发现的众多文物表明仅在2,000～4,000年前大漠腹地内还存在着增多绿洲，距今仅5,000年前密集的古河道遗迹更广泛的分布于大漠腹地内，这均表明近在数千年前塔克拉玛干沙漠地区仍应是一片生机盎然的绿洲。沙漠内地下水一般水质不好，矿化度为3～10g/L。其周围山前平原地区的单井出水量一般在20～1,000吨/天（井径203m.m，降深1m）。这些地下水基本由发源于周边山脉的河流在流经山前平原后剩余尾水大量渗入地下所形成的埋藏不深的潜水。如不算沙丘高度，从洼地地面算起，则沙漠内潜水一般埋藏不深。在较浅的洼地内，挖1～3公尺即见潜水。大漠内水质不好，南部沙漠内潜水矿化度约为3～10g/L,至北部及东部，潜水矿化度达数十克甚至100克/L以上。通常水文部门按常规计算地下水资源时，只计算矿化度＜2g/L的水资源量。在大漠内绝大多数地方水的矿化度均＞3g/L，因此在80年代综合科考时并未进行现场钻探深井，只是根据含水层分布面积，断面长度，按经验值取给水度为14～15%，沙层厚度取为200～300公尺概算出大漠的地下水储存总量为8.1×1012吨。这巨大储存量实际是上述古代的封存水。应该有理由相信盆地内极深厚的沙层及四周极封闭的地形应能非常有效的使这些形成于古代的为数巨大的封存水能完好的保存于大漠地下，但只有先进行必要数量的钻探才能有可供具体设计使用的数据。
沙漠地区的气候属于中纬度地区暖温带极端干旱的沙漠气候类型，冬季处于冷高压控制下，气候异常寒冷干燥，夏季处
塔里木盆地生态恢复 工程可行性分析
上海机电设计研究院高级工程师 朱平生2006-4
目录
序……………………………………………………2
前言…………………………………………………2
塔克拉玛干沙漠地理位置及自然条件……………5
项目特点及前期准备………………………………7
工艺过程……………………………………………8
可行性分析…………………………………………10
项目投资估算………………………………………12
组织机构……………………………………………13
增湿工艺分析………………………………………14
增湿水分对大气层热量传输的影响………………15
增湿过程中的能量转换……………………………16
理论问题……………………………………………18
项目效益……………………………………………22
风险分析……………………………………………23
存在问题……………………………………………23
结论…………………………………………………24
附图…………………………………………………25
附注…………………………………………………26
序：
我国人口众多，人均可耕地地面积仅1.4亩/人，为世界人均耕地面积的1/3。全国平均雨水量也不高，尤其广大西北地区常年严重干旱，属于世界上淡水资源紧缺的国家之一。塔里木盆地面积84万平方公里，为日本领土总面积的2.2倍，盆地内的塔克拉玛干沙漠面积达34万平方公里，约占全国沙漠总面积的50%，面积巨大。本项目根据自然界中水分宏观循环过程所遵循的客观规律，利用创新的工艺过程，采用现代科技手段，以大漠地区极为丰富的太阳能为动力，直接大规模蒸发沙漠地下高矿化度无法利用的废水，以增湿盆地范围内的大气层。通过首先实现增湿塔里木盆地范围内大气层的方式为众多抗旱植物在沙漠内自发的恢复其生存及繁衍能力创造必要的条件。相应的热工计算表明为使盆地范围内的大气层平均速度由45%上升到65%，蒸发规模应达到每年100亿吨（南水北调工程中东线工程的一期输水量为90亿吨/年）。项目以首先改变盆地内极其干旱的气候方式使植物能在沙漠地区内自发的生存繁衍，从而逐步按生物的自然发展规律迅速的恢复和改善整个盆地范围内的生态环境,使塔克拉玛干沙漠以及盆地范围内广大荒漠化的山坡地以及紧邻盆地东侧的其他沙漠地区能重新恢复其生态环境，为我国东部经济发达地区的人口疏散和经济发展提供一巨大的可开发利用的空间。
前言：
自然界中沙漠形成的最根本原因在于大气中水分含量低，天气干旱，从而导致云层稀薄，雨水短缺，植物凋零，土壤结构沙化，并最终使生态环境的恶化发展到形成荒无人烟的沙漠。因此本项目采用先大规模增湿干旱大气层的措施，首先从保证植物生存的基本环境着手。在植物的繁衍过程中，随着植物根系的发展及蒸腾能力的增加，逐渐使水分能较长久的在地面与天空之间维持一较良好的循环过程。这种水分的良好循环过程是远离海洋的内陆地区非常重要的自然生态保证系统，它实质上提供了植物生存过程所必须的大部分水分需要。本项目提出的塔理木盆地生态恢复方案的实质就是首先通过建立足够的水分蒸发场以代替植物的蒸腾作用，初步增湿盆地内平均湿度的基础上创造使水分能恢复其在地面与天空之间的频繁循环活动的条件，使云层和降雨能重新在干旱缓解后的盆地内经常产生，创造使各种植物能在这一广袤的土地上重新正常生存繁衍的工程。
植物的蒸腾作用是维持内陆地区气候比较湿润的非常重要的大气层的水分来源，一旦地面植被大规模消失后，如果没有外界及时的雨水资源补充，则气候将因大气层的干旱少雨而逐渐恶化，恶化后的生态环境又会进一步促使残余植物更难以继续生存，这种恶性循环的发展是形成众多地区沙漠化的根本原因。一旦土地沙漠化后，地表疏松的沙粒结构将不再具有保存水分的功能，这就使得任何企图重新通过灌溉以恢复沙漠地区昔日的生态环境的做法变成极为困难。本项目提出首先采用人工增湿大气层，利用太阳能大规模蒸发地下高矿化度咸水的工程措施。通过大气层中露水数量以及雨量的增加以恢复抗旱植物的生存及繁衍，从而避免了在灌溉过程中大量水分的漏失现象，此外增湿大气层的蒸发用水可以直接使用大漠地下高矿化度并无其它资源价值的沙漠地下水。此外水分一旦进入大气层后将在上浮，冷凝，成云，降雨，再蒸发以及形成雪，露，霜等更新期非常短暂的频繁循环过程中大大增加气象统计意义上累计形式的降雨总量，这将非常有利于植物的生长，繁衍。同时在水分的蒸发过程中必然会将地面的大量热量带到高空散向太空（这里尚未计入由于云层增加而通过云滴反射形式直接从天空将大量太阳的辐射热以反射的形式直接射向外太空的分额）。在众多成云，降雨等水分的变化循环过程中同时伴随着地面热量的很多次大规模向天空的迁移，因此是一种效率极高的水分反复利用的形式和地面散热的形式。气候经过增湿正常化后将能提供使抗旱植物种群能依赖每天夜晚冷凝露水量的增多以及降雨频率的提高以维持生存和繁衍的条件。采用首先恢复盆地范围内气候正常化以达到仅仅依靠大气层含湿量的增加来保证沙漠中植物所必须的水分供应方法可完全避免在沙漠地区采用人工灌溉过程中大量水分迅速通过沙层漏失的巨大弊端，而且所需要增湿的水量并不多。以太阳能使禁锢在地下数千万年之久的水分重新以优质淡水的形式返回大气层后，大规模的水分再蒸发时所伴随的散热过程在对全球干旱土地治理过程中的普遍推广（直接用太阳能蒸发海水）必然会遏制住地球气候变暖的趋势。根据大气层内热量的传输机理，水分无疑是自然界一种最为优秀的冷却介质，其通过相变过程中潜热的变化以及按飘浮在大气层内的云滴表面反射形式向外太空所输送的热量更是大气层温度赖以保持稳定的主要方式，其传热规模远非其他所谓“温室气体”单一的红外线吸收能力所能比拟的。对占全球土地20%的沙漠以及高达30%的正在受干旱化威胁的土地治理过程必将会以无可争辩的事实证明真正在影响地球天气变化的最主要因素应该是大气层内水分的日益缺少这一非常重要的事实。事实上数千年来沙漠化在全球的快速发展早已非常清楚的显示了这一大气层严重缺水的事实，它也正是地球变暖的根本性原因所在。众所周知形成沙漠的根本原因在于天气的严重干旱和雨水的过分短缺稀少，在沙漠外围采用传统的植树造林方法仅能起到降低风沙流动的速度，延缓沙漠扩展的时间而已，它并不能恢复沙漠地区的生态环境。因此就沙漠治理而言迄今并无任何可参照模仿的途径。但全球范围内沙漠面积的不断迅速扩大，不仅减少了可耕地面积，而且沙漠地区炎热干旱的气候非常严重的影响着周围广大地区的气候，同时也是全球气温平均值升高的重要原因。因此通过合理分析探索一条使植物能够恢复在沙漠地区生存的，经济可行的沙漠治理方法具有非常迫切的重大现实意义。
自然界植物对生态环境的主要贡献计有二点：其一为光合作用，植物通过光合作用使大气层内的二氧化碳转变为氧气。其二为对水分的巨大的蒸腾作用。植物不间断的通过深入土壤中的根系吸取储存在土壤颗粒间的水分并通过叶面蒸发到大气层内。资料表明各种农作物的蒸腾系数范围为k=322～801[1]P.79，按每亩土地每年生成1000公斤植物（干重）净重考虑，根据蒸腾系数k值计算的结果表明每平方公里土地上各种植物每年向大气层蒸腾的水分量高达48万~120万吨，而树叶众多的森林蒸腾能力则更远高于农业地区。由此可见地表植物的蒸腾能力会非常显著的影响着相应区域空气的湿度值。所以可以认为地面上植被不断消亡的过程也就是相应地区大气层的干旱化过程，同时也是当地土壤沙漠化的过程。从人类通过刀耕火种方式进入农业社会开始，数千年来人口的不断迅速增长和经济的不断发展，以及连绵不断的战争，城市面积的扩张，各种道路网的大规模兴建均在使土地上的植被不断迅速消失，从而在非常大的程度上减小了地面上各种植物种群，这必然同时会大规模的减少通过植物的蒸腾作用向大气层补充水分的数量，这应该是导致大气层的干旱化，众多地区土地的荒漠化和地球气温稳定性破坏的根本原因。
基于水分在空气内的溶解度很小，因此本方案中提出先通过增湿沙漠地区上空的大气层使其湿度值达到能满足抗旱植物基本的生存要求值。这就可以避免在按传统的植树造林过程中大量水分会迅速通过沙层流失的巨大弊端。水分不仅在空气中溶解度很小，而且在空气温度变化时水分在空气中的溶解度变化也很大。这意味着当气温降低到露点以下时原先溶解在空气内的水分又会迅速以液滴的形式析出。沙漠地区昼夜温差很大，常在100C以上，因此可以设想当利用人工方法使沙漠地区空气增湿到一定程度后，在每天傍晚日落以后，随着地表的迅速辐射降温，与地表接触的空气层的温度也必然迅速下降，在气温下降到露点以下后植被表面将能为大量露水所湿润，只要每天润湿植被的露水数量能满足该植被生存需要时，广大沙漠地区恢复生态环境的绿化工作就有理由会迅速取得成功。
根据上述理念进行治理沙漠时的首选地区至少必须具备二项基本条件，其一该沙漠地区应处在比较封闭的盆地内，这就可以减少增湿后的空气向外界的流失量；其二在沙漠地区能找到供增湿大气层用的足够数量的水资源。处在高度封闭性的塔里木盆地内的塔克拉玛干沙漠，其周围高耸的群山对水汽形成的云层具有高度的封闭性。作为古地中海遗址以及发源于周围群山的众多河流水分的最终归宿地的沙漠地表下深厚的沙层毫无疑问必然拥有极为丰富的水资源。此外塔克拉玛干沙漠地处北纬38～42度，海拔1000公尺，具有非常充沛的阳光和地表温度，沙漠内蒸发能力高达3500m.m/年，水分蒸发迅速。
塔理木盆地地理位置及自然条件
塔里木盆地在北纬38度～42度之间，总面积约84万平方公里，其中山区38%，盆地南侧昆仑山及阿尔金山具属荒漠性山地，山体裸露，植被稀少，沙漠39%，平原23%。塔克拉玛干沙漠位于塔里木盆地中部，面积34万平方公里，其中流动沙丘占85%,绝大多数活动沙丘上面没有植被。沙漠区内主要沉积了洪积层，冲积层及风积层沙层。沙漠周边山前拗陷区沉积厚度大，最厚处达1000公尺以上，沙漠内厚度较小，一般为200～300公尺之间。沙漠平均海拔900～1,000公尺左右，四周的高原和高山平均海拔高度为4,000～5,000公尺，形成强烈对比的封闭性高山－盆地系统。昆仑山平均海拔为6,000公尺。天山平均海拔4,000公尺，高出盆地3,000～3,500公尺。在天山的东西段均存在若干地势较低的垭口，在大气环流风系作用较强烈时，可容极地气团和西风气流入侵。唯一使盆地与外界沟通的是通道是东面海拔不高的库鲁克塔格山脉，与其北侧的阿尔金山脉之间一条宽约200～300公里向东开启的走廊式通道。通道东面是哈顺沙漠，白龙堆沙漠，库姆塔格沙漠。塔里木盆地地形见附图1。
进入第四纪以来，在新地质构造运动作用下，帕米尔高原和盆地南北二侧的山地强烈上升，而盆地内部强烈下降，形成了封闭的地形结构，在大漠内沙丘下广泛的分布着第四纪松散的能储水的地质构造的洪积层，冲积层及风积层沙层,厚约200～300公尺。沙层孔隙率通常为20～40%，有足够的储水空间。大漠地下储存水的来源估计应有下列几种：1，塔里木盆地在古代曾是古地中海的一部分，因此盆地的地下应有古地中海时代残留在沙层的海水；2，历史上频频发生的冰河时期结束后积存在盆地范围内的深厚冰雪融化后渗入地下沙层的淡水；3，自盆地封闭性构造形成以来周围群山积雪融化后进入盆地的河水；4，在南部喜马拉雅山隆起到能阻挡住云层进入盆地的高度前由印度洋暖湿流带入盆地的充沛雨水。上述封闭的地形，能储水的深厚沙层，以及多种非常充沛的水资源来源的综合充分表明在大漠地下应储备有历经亿万年积累，数量非常宏大惊人的封存水。在80年代普查中发现的众多文物表明仅在2,000～4,000年前大漠腹地内还存在着增多绿洲，距今仅5,000年前密集的古河道遗迹更广泛的分布于大漠腹地内，这均表明近在数千年前塔克拉玛干沙漠地区仍应是一片生机盎然的绿洲。沙漠内地下水一般水质不好，矿化度为3～10g/L。其周围山前平原地区的单井出水量一般在20～1,000吨/天（井径203m.m，降深1m）。这些地下水基本由发源于周边山脉的河流在流经山前平原后剩余尾水大量渗入地下所形成的埋藏不深的潜水。如不算沙丘高度，从洼地地面算起，则沙漠内潜水一般埋藏不深。在较浅的洼地内，挖1～3公尺即见潜水。大漠内水质不好，南部沙漠内潜水矿化度约为3～10g/L,至北部及东部，潜水矿化度达数十克甚至100克/L以上。通常水文部门按常规计算地下水资源时，只计算矿化度＜2g/L的水资源量。在大漠内绝大多数地方水的矿化度均＞3g/L，因此在80年代综合科考时并未进行现场钻探深井，只是根据含水层分布面积，断面长度，按经验值取给水度为14～15%，沙层厚度取为200～300公尺概算出大漠的地下水储存总量为8.1×1012吨。这巨大储存量实际是上述古代的封存水。应该有理由相信盆地内极深厚的沙层及四周极封闭的地形应能非常有效的使这些形成于古代的为数巨大的封存水能完好的保存于大漠地下，但只有先进行必要数量的钻探才能有可供具体设计使用的数据。
沙漠地区的气候属于中纬度地区暖温带极端干旱的沙漠气候类型，冬季处于冷高压控制下，气候异常寒冷干燥，夏季处http://cache.baidu.com/c?m=9d78d ... 0707&user=baidu
塔里木盆地生态恢复 工程可行性分析
上海机电设计研究院高级工程师 朱平生2006-4
目录
序……………………………………………………2
前言…………………………………………………2
塔克拉玛干沙漠地理位置及自然条件……………5
项目特点及前期准备………………………………7
工艺过程……………………………………………8
可行性分析…………………………………………10
项目投资估算………………………………………12
组织机构……………………………………………13
增湿工艺分析………………………………………14
增湿水分对大气层热量传输的影响………………15
增湿过程中的能量转换……………………………16
理论问题……………………………………………18
项目效益……………………………………………22
风险分析……………………………………………23
存在问题……………………………………………23
结论…………………………………………………24
附图…………………………………………………25
附注…………………………………………………26
序：
我国人口众多，人均可耕地地面积仅1.4亩/人，为世界人均耕地面积的1/3。全国平均雨水量也不高，尤其广大西北地区常年严重干旱，属于世界上淡水资源紧缺的国家之一。塔里木盆地面积84万平方公里，为日本领土总面积的2.2倍，盆地内的塔克拉玛干沙漠面积达34万平方公里，约占全国沙漠总面积的50%，面积巨大。本项目根据自然界中水分宏观循环过程所遵循的客观规律，利用创新的工艺过程，采用现代科技手段，以大漠地区极为丰富的太阳能为动力，直接大规模蒸发沙漠地下高矿化度无法利用的废水，以增湿盆地范围内的大气层。通过首先实现增湿塔里木盆地范围内大气层的方式为众多抗旱植物在沙漠内自发的恢复其生存及繁衍能力创造必要的条件。相应的热工计算表明为使盆地范围内的大气层平均速度由45%上升到65%，蒸发规模应达到每年100亿吨（南水北调工程中东线工程的一期输水量为90亿吨/年）。项目以首先改变盆地内极其干旱的气候方式使植物能在沙漠地区内自发的生存繁衍，从而逐步按生物的自然发展规律迅速的恢复和改善整个盆地范围内的生态环境,使塔克拉玛干沙漠以及盆地范围内广大荒漠化的山坡地以及紧邻盆地东侧的其他沙漠地区能重新恢复其生态环境，为我国东部经济发达地区的人口疏散和经济发展提供一巨大的可开发利用的空间。
前言：
自然界中沙漠形成的最根本原因在于大气中水分含量低，天气干旱，从而导致云层稀薄，雨水短缺，植物凋零，土壤结构沙化，并最终使生态环境的恶化发展到形成荒无人烟的沙漠。因此本项目采用先大规模增湿干旱大气层的措施，首先从保证植物生存的基本环境着手。在植物的繁衍过程中，随着植物根系的发展及蒸腾能力的增加，逐渐使水分能较长久的在地面与天空之间维持一较良好的循环过程。这种水分的良好循环过程是远离海洋的内陆地区非常重要的自然生态保证系统，它实质上提供了植物生存过程所必须的大部分水分需要。本项目提出的塔理木盆地生态恢复方案的实质就是首先通过建立足够的水分蒸发场以代替植物的蒸腾作用，初步增湿盆地内平均湿度的基础上创造使水分能恢复其在地面与天空之间的频繁循环活动的条件，使云层和降雨能重新在干旱缓解后的盆地内经常产生，创造使各种植物能在这一广袤的土地上重新正常生存繁衍的工程。
植物的蒸腾作用是维持内陆地区气候比较湿润的非常重要的大气层的水分来源，一旦地面植被大规模消失后，如果没有外界及时的雨水资源补充，则气候将因大气层的干旱少雨而逐渐恶化，恶化后的生态环境又会进一步促使残余植物更难以继续生存，这种恶性循环的发展是形成众多地区沙漠化的根本原因。一旦土地沙漠化后，地表疏松的沙粒结构将不再具有保存水分的功能，这就使得任何企图重新通过灌溉以恢复沙漠地区昔日的生态环境的做法变成极为困难。本项目提出首先采用人工增湿大气层，利用太阳能大规模蒸发地下高矿化度咸水的工程措施。通过大气层中露水数量以及雨量的增加以恢复抗旱植物的生存及繁衍，从而避免了在灌溉过程中大量水分的漏失现象，此外增湿大气层的蒸发用水可以直接使用大漠地下高矿化度并无其它资源价值的沙漠地下水。此外水分一旦进入大气层后将在上浮，冷凝，成云，降雨，再蒸发以及形成雪，露，霜等更新期非常短暂的频繁循环过程中大大增加气象统计意义上累计形式的降雨总量，这将非常有利于植物的生长，繁衍。同时在水分的蒸发过程中必然会将地面的大量热量带到高空散向太空（这里尚未计入由于云层增加而通过云滴反射形式直接从天空将大量太阳的辐射热以反射的形式直接射向外太空的分额）。在众多成云，降雨等水分的变化循环过程中同时伴随着地面热量的很多次大规模向天空的迁移，因此是一种效率极高的水分反复利用的形式和地面散热的形式。气候经过增湿正常化后将能提供使抗旱植物种群能依赖每天夜晚冷凝露水量的增多以及降雨频率的提高以维持生存和繁衍的条件。采用首先恢复盆地范围内气候正常化以达到仅仅依靠大气层含湿量的增加来保证沙漠中植物所必须的水分供应方法可完全避免在沙漠地区采用人工灌溉过程中大量水分迅速通过沙层漏失的巨大弊端，而且所需要增湿的水量并不多。以太阳能使禁锢在地下数千万年之久的水分重新以优质淡水的形式返回大气层后，大规模的水分再蒸发时所伴随的散热过程在对全球干旱土地治理过程中的普遍推广（直接用太阳能蒸发海水）必然会遏制住地球气候变暖的趋势。根据大气层内热量的传输机理，水分无疑是自然界一种最为优秀的冷却介质，其通过相变过程中潜热的变化以及按飘浮在大气层内的云滴表面反射形式向外太空所输送的热量更是大气层温度赖以保持稳定的主要方式，其传热规模远非其他所谓“温室气体”单一的红外线吸收能力所能比拟的。对占全球土地20%的沙漠以及高达30%的正在受干旱化威胁的土地治理过程必将会以无可争辩的事实证明真正在影响地球天气变化的最主要因素应该是大气层内水分的日益缺少这一非常重要的事实。事实上数千年来沙漠化在全球的快速发展早已非常清楚的显示了这一大气层严重缺水的事实，它也正是地球变暖的根本性原因所在。众所周知形成沙漠的根本原因在于天气的严重干旱和雨水的过分短缺稀少，在沙漠外围采用传统的植树造林方法仅能起到降低风沙流动的速度，延缓沙漠扩展的时间而已，它并不能恢复沙漠地区的生态环境。因此就沙漠治理而言迄今并无任何可参照模仿的途径。但全球范围内沙漠面积的不断迅速扩大，不仅减少了可耕地面积，而且沙漠地区炎热干旱的气候非常严重的影响着周围广大地区的气候，同时也是全球气温平均值升高的重要原因。因此通过合理分析探索一条使植物能够恢复在沙漠地区生存的，经济可行的沙漠治理方法具有非常迫切的重大现实意义。
自然界植物对生态环境的主要贡献计有二点：其一为光合作用，植物通过光合作用使大气层内的二氧化碳转变为氧气。其二为对水分的巨大的蒸腾作用。植物不间断的通过深入土壤中的根系吸取储存在土壤颗粒间的水分并通过叶面蒸发到大气层内。资料表明各种农作物的蒸腾系数范围为k=322～801[1]P.79，按每亩土地每年生成1000公斤植物（干重）净重考虑，根据蒸腾系数k值计算的结果表明每平方公里土地上各种植物每年向大气层蒸腾的水分量高达48万~120万吨，而树叶众多的森林蒸腾能力则更远高于农业地区。由此可见地表植物的蒸腾能力会非常显著的影响着相应区域空气的湿度值。所以可以认为地面上植被不断消亡的过程也就是相应地区大气层的干旱化过程，同时也是当地土壤沙漠化的过程。从人类通过刀耕火种方式进入农业社会开始，数千年来人口的不断迅速增长和经济的不断发展，以及连绵不断的战争，城市面积的扩张，各种道路网的大规模兴建均在使土地上的植被不断迅速消失，从而在非常大的程度上减小了地面上各种植物种群，这必然同时会大规模的减少通过植物的蒸腾作用向大气层补充水分的数量，这应该是导致大气层的干旱化，众多地区土地的荒漠化和地球气温稳定性破坏的根本原因。
基于水分在空气内的溶解度很小，因此本方案中提出先通过增湿沙漠地区上空的大气层使其湿度值达到能满足抗旱植物基本的生存要求值。这就可以避免在按传统的植树造林过程中大量水分会迅速通过沙层流失的巨大弊端。水分不仅在空气中溶解度很小，而且在空气温度变化时水分在空气中的溶解度变化也很大。这意味着当气温降低到露点以下时原先溶解在空气内的水分又会迅速以液滴的形式析出。沙漠地区昼夜温差很大，常在100C以上，因此可以设想当利用人工方法使沙漠地区空气增湿到一定程度后，在每天傍晚日落以后，随着地表的迅速辐射降温，与地表接触的空气层的温度也必然迅速下降，在气温下降到露点以下后植被表面将能为大量露水所湿润，只要每天润湿植被的露水数量能满足该植被生存需要时，广大沙漠地区恢复生态环境的绿化工作就有理由会迅速取得成功。
根据上述理念进行治理沙漠时的首选地区至少必须具备二项基本条件，其一该沙漠地区应处在比较封闭的盆地内，这就可以减少增湿后的空气向外界的流失量；其二在沙漠地区能找到供增湿大气层用的足够数量的水资源。处在高度封闭性的塔里木盆地内的塔克拉玛干沙漠，其周围高耸的群山对水汽形成的云层具有高度的封闭性。作为古地中海遗址以及发源于周围群山的众多河流水分的最终归宿地的沙漠地表下深厚的沙层毫无疑问必然拥有极为丰富的水资源。此外塔克拉玛干沙漠地处北纬38～42度，海拔1000公尺，具有非常充沛的阳光和地表温度，沙漠内蒸发能力高达3500m.m/年，水分蒸发迅速。
塔理木盆地地理位置及自然条件
塔里木盆地在北纬38度～42度之间，总面积约84万平方公里，其中山区38%，盆地南侧昆仑山及阿尔金山具属荒漠性山地，山体裸露，植被稀少，沙漠39%，平原23%。塔克拉玛干沙漠位于塔里木盆地中部，面积34万平方公里，其中流动沙丘占85%,绝大多数活动沙丘上面没有植被。沙漠区内主要沉积了洪积层，冲积层及风积层沙层。沙漠周边山前拗陷区沉积厚度大，最厚处达1000公尺以上，沙漠内厚度较小，一般为200～300公尺之间。沙漠平均海拔900～1,000公尺左右，四周的高原和高山平均海拔高度为4,000～5,000公尺，形成强烈对比的封闭性高山－盆地系统。昆仑山平均海拔为6,000公尺。天山平均海拔4,000公尺，高出盆地3,000～3,500公尺。在天山的东西段均存在若干地势较低的垭口，在大气环流风系作用较强烈时，可容极地气团和西风气流入侵。唯一使盆地与外界沟通的是通道是东面海拔不高的库鲁克塔格山脉，与其北侧的阿尔金山脉之间一条宽约200～300公里向东开启的走廊式通道。通道东面是哈顺沙漠，白龙堆沙漠，库姆塔格沙漠。塔里木盆地地形见附图1。
进入第四纪以来，在新地质构造运动作用下，帕米尔高原和盆地南北二侧的山地强烈上升，而盆地内部强烈下降，形成了封闭的地形结构，在大漠内沙丘下广泛的分布着第四纪松散的能储水的地质构造的洪积层，冲积层及风积层沙层,厚约200～300公尺。沙层孔隙率通常为20～40%，有足够的储水空间。大漠地下储存水的来源估计应有下列几种：1，塔里木盆地在古代曾是古地中海的一部分，因此盆地的地下应有古地中海时代残留在沙层的海水；2，历史上频频发生的冰河时期结束后积存在盆地范围内的深厚冰雪融化后渗入地下沙层的淡水；3，自盆地封闭性构造形成以来周围群山积雪融化后进入盆地的河水；4，在南部喜马拉雅山隆起到能阻挡住云层进入盆地的高度前由印度洋暖湿流带入盆地的充沛雨水。上述封闭的地形，能储水的深厚沙层，以及多种非常充沛的水资源来源的综合充分表明在大漠地下应储备有历经亿万年积累，数量非常宏大惊人的封存水。在80年代普查中发现的众多文物表明仅在2,000～4,000年前大漠腹地内还存在着增多绿洲，距今仅5,000年前密集的古河道遗迹更广泛的分布于大漠腹地内，这均表明近在数千年前塔克拉玛干沙漠地区仍应是一片生机盎然的绿洲。沙漠内地下水一般水质不好，矿化度为3～10g/L。其周围山前平原地区的单井出水量一般在20～1,000吨/天（井径203m.m，降深1m）。这些地下水基本由发源于周边山脉的河流在流经山前平原后剩余尾水大量渗入地下所形成的埋藏不深的潜水。如不算沙丘高度，从洼地地面算起，则沙漠内潜水一般埋藏不深。在较浅的洼地内，挖1～3公尺即见潜水。大漠内水质不好，南部沙漠内潜水矿化度约为3～10g/L,至北部及东部，潜水矿化度达数十克甚至100克/L以上。通常水文部门按常规计算地下水资源时，只计算矿化度＜2g/L的水资源量。在大漠内绝大多数地方水的矿化度均＞3g/L，因此在80年代综合科考时并未进行现场钻探深井，只是根据含水层分布面积，断面长度，按经验值取给水度为14～15%，沙层厚度取为200～300公尺概算出大漠的地下水储存总量为8.1×1012吨。这巨大储存量实际是上述古代的封存水。应该有理由相信盆地内极深厚的沙层及四周极封闭的地形应能非常有效的使这些形成于古代的为数巨大的封存水能完好的保存于大漠地下，但只有先进行必要数量的钻探才能有可供具体设计使用的数据。
沙漠地区的气候属于中纬度地区暖温带极端干旱的沙漠气候类型，冬季处于冷高压控制下，气候异常寒冷干燥，夏季处
于青藏高原上升气流的补充下沉区，高温少雨。沙漠是塔里木盆地内夏季的低气压热中心，具有典型大陆性气候的特征。沙漠外围7月份平均气温为27.40C,极端最高温42.30C，冬季1月份地表一般为-5~-80C。盆地平均相对湿度为45%，平均年蒸发能力为2244m.m水柱，沙漠腹地年蒸发能力高达3500 m.m水柱[2]P.131。平均日温差为14.30C,平均风速为2.14m/s,平均大风天数为16.7天。年平均日照时数为2856.2小时，太阳总辐射量为5.88~6.3×106Kj/m2.a。空气中沙尘及沙暴密度较高，因此对光线的散射作用较强，散射光约占总辐射量的一半左右，由于沙丘起伏表面对阳光的反射作用强烈，从而使近地大气层内的乱流热交换特别强烈，因此沙漠内多阵风，周围地区年平均风速为1.6~2.9m/s,年最大风速为18～40m/s,年大风天数为4～37天/年。
盆地周围高耸的群山非常有效的阻挡着盆地外大部分云层水汽的进入盆地，因此盆地内具有相对独立的气候系统。从宏观的水分循环观点而言，盆地范围内的降雨量基本应与盆地内水分蒸发量直接相关。仅在数千年前当地先民尚未进入农业社会前盆地内应为众多森林与河流所覆盖，正是这些森林对水分的庞大蒸腾量与河流所蒸发的水分在盆地内高空构成的云雨系统，维持着盆地内水分的循环体系和能使众多生物存在的生态系统。从刀耕火种开始，以及人口的迅速繁衍，战争，纵火等人类惯见的不良活动开始，盆地内大批森林开始迅速消失，它必然会在盆地这比较狭小的水分封闭空间中迅速以气候的干旱化迅速呈现出来，并最终因没有乔本植物发达根系的及时吸收，使日益众多的水分深深的渗入沙层之下成为长期禁锢的死水。随着脱离循环的水分的增多，地面沙化也日趋严重，大批植物更因气候的干旱而迅速消亡，盆地封闭空间面积狭小，因此这种恶性循环速度发展迅速，短短数千年时间就使40%的盆地面积转化为目前生机萧杀凄凉的大漠景观。
项目特点和前期准备
采用先增湿沙漠地区大气层湿度的治理方法具有以下优点：1，因水在空气内溶解度不高，因此在云层基本低于周围群山高度前提下，增湿盆地内大气层所需水量并不高，是在经济上完全可以接受的范围内；2，塔克拉玛干沙漠纬度及海拔均不高，天气炎热干燥，辐射强烈，有利于水分迅速蒸发，沙漠腹地内年最大蒸发量高达3500m.m；3，迄今大漠地下极为丰富的高矿化度水分仍属于水利部门无法利用的废水，通过沙漠治理过程中对其大规模的蒸发再生，可大规模的增加盆地范围内的淡水资源,大气层的增湿过程就是使禁锢在地下亿万年的古代封存水得以重新进入水分的自然循环过程；4，此巨大水量的水源地就在大漠的地下近在咫尺，因此能通过水泵非常近距离的直接抽取大漠地下仅数百公尺深处的地下水，故具有引水路线非常短促，不需要敷设输水管线的优点；5，增湿大气层的过程同时也是以所用增湿水体为传热介质，将沙漠地区内地面的巨量热量直接迁移至高空并辐射向外太空的过程，它既是使盆地范围内气候恢复正常化的过程，也是缓解全球变暖的过程，是大规模扭转地球生态由于植被大规模消亡所形成的大气层干旱化的有力措施；6，治理过程中通过露水及逐渐增加的降雨量以恢复植物的生长和繁衍的方法是属于借助沙漠地区对降雨的蒸发能力高，从而能对天空宝贵的降雨水资源极高效的反复循环利用的新工艺，它能大规模的减少采用普通一次性灌溉方法所导致的水分大量流失的巨大弊端，在水分高效利用形式上具有重要的创新意义；7,鉴于自然界中沙漠形成规律基本上开始于地面植被的消失，同时气候也逐渐趋向干旱少雨，紧接着土壤开始沙粒化，并最终发展形成大片荒芜的沙漠地区的演变程序。为此采用其逆向程序方式，先增湿沙漠地区大气层，使沙漠地区空气湿润化，并借助于植物强大的生存繁衍的适应能力以快速恢复沙漠地区昔日的植被旺盛的生态景观，应是一种按照自然界地貌沙漠化变化规律的非常高效的逆转方式，具有因势利导特色的治理方式。
本项目具有规模宏大，工艺过程创新程度较高的特点。因此显属具有一定探索性含量的工程。为此在考虑立项前宜先通过媒体及在中国工程院因特网上开辟专栏将有关建议书，初步可行性报告，有关塔理木盆地的地理，水资源，项目计划等有关信息及时公布，广泛征求各界人士意见，建议以及设想。增加对项目的认识深度，减少不必要的风险，节约投资和统一认识，作为项目决策前接受群众监督减少风险的一种重要的工作方式。
在80年代综合科考时因考虑地下水水质很差，遂放弃了钻探收集有关古代封存在大漠地下的庞大水资源工作，但由于本项目的构思系立足于充分大规模利用庞大的封存于地下的古代水资源进行大气层增湿工作基础之上的，因此在前期准备工作的同时应及时进行必要数量的深井地质勘探工作，通过取得的钻井资料以保证在实施过程中有充沛的地下水资源。为此首先在大漠腹地内和田河以西选择不同地点分别钻探10～20孔具有数百公尺深度的勘探井，收集并寻找具有单井出水量在1000吨/天以上的较丰富水量的水源地数处，作为沙漠第一期治理工作的前期水资源地质准备工作。并选择其中一处修建相应的蒸发场，进行具体的长期蒸发水分试验。通过勘探及蒸发试验工作以确定探井的稳定的日产量，并通过钻井过程及其实际长期运行情况收集相应的成本组成清单，出水量，试验不同水压，不同喷嘴间距及喷嘴结构时运行性能，蒸发场地结构及面积，场地上空及其邻近区域湿度变动情况，管道及喷嘴是否产生水垢堵塞情况，各季节蒸发速度的变动情况，沙尘暴对蒸发场地的影响，全年能喷水工作的时间，水量，钻井所需时间，条件等必要的评估及施工设计资料。收集为今后对各相关细节进行典型设计，成本概算的各种资料。
其次应考虑将城市防暑降温工作视为将来大漠内众多蒸发区的模拟实验。结合城市防暑降温工程仔细观察在大规模喷水蒸发后湿度值的变化情况以及水汽流动模式及可能的云层变化情况。以上海市为例，其市区面积约550平方公里，在此范围内按设计预计的喷水蒸发强度为7,000吨/时。现假设将来塔克拉玛干沙漠范围内集中蒸发区的设置数量为100处，则每处平均面积为3400平方公里，为上述上海市防暑降温目标范围面积的6～7倍左右，因此结合上海市防暑降温工作具有能在一定程度上模拟将来大漠内众多蒸发区的水分蒸发扩散过程的功能。利用上海市的防暑降温设施工作过程来同时观察市区范围内环境温度，湿度的变化，通过对水汽上升过程的检测，空气流动模式的观察，以及天空形成云层的概率是否发生可觉察的变化等诸多参数的测试及观察可以更深入的预计和判断出在更大规模钻井蒸发水分的过程中在塔克拉玛干沙漠地区气候是否会产生增湿或云层增多的变化情况。通过参与大规模喷水降温项目的实践可以积累今后从事沙漠增湿喷水系统建设的经验，增强对治理沙漠项目的信心。
以上二项前期准备工作应是评估本项目可行性的前期准备工作，也是验证其是否确实可行的关键性步骤，其中钻试验井应是本项目必要的前期工作，应能尽早进行。城市防暑降温设施具有季节性特征，必须在高温季节来临前完成，因此应该及早与相关城市主管部门联系沟通，以便能尽早利用参与地方兴建防暑降温项目的机会，以模拟的方式考虑本项目是否实际可行。在开展上述前期准备工作的同时，更应及时向地质，石油勘探，地理，气象，农业，地方政府等有关部门收集与塔里木盆地各种具体相关数据信息，作为补充编写完整可行性报告的素材。
理论基础
（1） 向大气层增湿过程时地面上水分吸热过程中的熵值S1=Q/T1,水蒸气在高空冷凝放热时的熵值为S2=Q/T2,由于地面温度T1>T2,∴S1－S2<0，因此增湿工艺是一种熵减的过程。熵属于工质的基本状态函数，熵值降低体现工质所含能量品质的提高。具体而言，在增湿过程中地面上的水分经过吸热，蒸发，上浮，冷凝散热，并同时以微小水滴的形式漂浮在高空的云层中后,由于在云层中的水滴熵值低于地面上水分的熵值，这就体现为云层中水滴具有远较地面水分更高的势能。在以后云层中水分更新过程中水滴会通过降雨或降雪的形式释放出相应的在增湿过程中增加的势能而达到其增湿前在地面上原来的熵值。因此从热力学角度而言，增湿为一熵减的过程，而降雨及降雪则为熵增的过程。水分在上述循环的全过程结束后的熵值恢复到原来数值，因此水分的这一过程具有熵值守恒的特点。热力学第二定律的数学表达式为 。水分在大气层中的循环具有克劳修斯积分 的特征。这表明只要盆地内空气具有足够湿度，并且循环过程中水分未发生向地下渗漏等损失的前提下，这种在阳光辐射下熵值总和保持恒定特征的水分循环过程可以无限期的持续进行，其循环过程的焓－熵图见下图。
图中：1——2 吸热过程，焓值增加；2——3 水气绝热上升过程，熵值减少；3——4水气等温冷凝散热过程，焓值下降；4——1 绝热降雨过程，熵值增加。
就宏观而言全部大气层中的水分在阳光辐射下将不断自发的在熵值守恒的上述过程中无限次的循环更新再生。地球正是在水分的上述熵值守恒的热工过程和空气的自然对流中的熵值守恒这二种具有循环过程中熵值总和恒定特征的运动过程中始终保持着生机盎然的自然面貌。水分在大气层中需经过二次相变即液态水分吸热后等温转变为水蒸气,以及高空中的水蒸气释放潜热同时转变为液态云滴才能进行上述熵值守恒的运动过程。在塔里木盆地范围内要使水分的熵值守恒形式的运动能够发生，盆地内的大气层必须具有一定的平均湿度，否则极为干旱的空气会使处于上升阶段的水气流股或下降的雨滴迅速扩散在极为干旱的空气中进入布朗运动形式。就本项目中增湿后水分的过程而言，此增湿过程逐渐转化为水分的熵值守恒运动的时间取决于盆地范围内水分的平均浓度增加水平，如果平均浓度很低，水气即使上升很高也难以达到过饱和冷凝条件，从而无法以云滴形式析出。由于在上浮过程中水气团不断与周边极干燥空气进行相互扩散，当扩散过程积累到水气团不再具有较明显的上浮运动，也即众多水分子呈现为没有固定运动方向的布朗运动状态时这种水气迅速上升运动模式就告终止。在开始阶段先将盆地范围内湿度升高到一定程度后，继续增湿时水气团向周围空气的扩散速度将下降，如果蒸发场面积很大，则部分靠近水气团轴心区的水气有可能上升到过饱和冷凝高度后直接以云滴形式析出。这实际上是一种人工模拟自然界积云的产生过程。不难看出这种运动模式的持续时间实质上与a：水分在空气中的扩散速度直接相关，当周围空气极为干燥时水分在空气中扩散迅速，水分的稀释过程较快，很难形成云层；b：与蒸发场面积有关，在自然界形成积云的空间尺度范围下限约为数十平方公里左右，本项目中典型蒸发场面积约144平方公里，并且单位面积上蒸发强度极高，因此水气团能保持上浮状态距离就较远，而一旦这种水气团形式的上浮运动能持续到水气的冷凝高度后将直接在高空形成块状积云。从而这实质上就成为人造云的形成工艺，其意义非常重大。降雨问题：在极度干旱的沙漠腹地中，当降雨云层规模有限时大量降雨在未接触地面前非常可能已经全部在空气中蒸发，形成所谓的雨幡现象，因此真正能使所形成的云层能达到降雨之目的，还必须等盆地范围内的大气层平均湿度普遍明显提高到不致使上升水气团及下降雨水在运动过程中迅速产生蒸发现象的时间以后。
盆地范围内开始阶段的增湿仅仅起到增湿大气层作用，很难形成云层，在盆地平均湿度大幅度提高后继续进行的增湿过程则具有模拟云层形成过程的作用，当盆地内湿度平均值能达到使空气中的水分按上述熵值守恒模式循环时就能通过很少水分快速的反复循环运动以满足人类对淡水的各种需要。增湿工艺表明采用直接向大气层增湿后可以用很少量的水分通过在大气层中的很多次循环的方法就可以积累到气象学形式所统计到的降雨量。因此向大气层增湿是一种效率极高的淡水重复利用形式，它充分利用了水分在大气层中具有的极易再生的特性。此外就环保角度而言，在上述每一次水分循环过程均是一次水分的蒸发净化和空气的雨淋净化过程。要在实践过程中采用上述增湿工艺必须具备：1）增湿空间具有封闭性地形，以减少逸出损失；2）较高的大气层平均湿度，以防止水分过早的扩散到周围大气层中，难以直接进入冷凝空间；3）较大的蒸发场面积，以保持蒸发后的水气流股能上浮到较高空间,蒸发场面积小时，增湿水分产生的较高浓度水蒸气气团在上浮到能够冷凝析出云滴前就会为周围空气所稀释而使过程结束。4）较高的蒸发速度，它能使上升气团内的水分浓度较高。不难看出塔里木盆地具有比较理想的上述诸条件，在喷水增湿大气层以提高盆地内空气湿度，使盆地内空气平均湿度得到一定提高后，喷水规模达到能使在上浮过程中的浓度较高的水蒸气气团不致被周围过分干燥的空气迅速稀释掉前即已进入冷凝高度后，在喷水同时有可能同时形成人造云现象。顺便指出，前述为使盆地范围内空气平均湿度提高20％所需相应喷水规模每年100亿吨系指平均值，由于水蒸气并非理想气体，因此在蒸发场的下风方向浓度会明显偏高。在气压较高，周围风力不大情况下将比较容易提早实现上述成云降雨的循环过程。
人类通过控制增湿工艺过程的水量就能间接的控制了云层的形成数量以及降雨降雪的机制，这应该是本工艺过程中最具有潜在价值的所在。也即增湿工艺的实际上升也是一种模拟自然界积云形成过程的工艺。通过对增湿过程的长期观察将可能直接研究与人类关系非常重大的云层的形成，发展，消亡的全过程，是一种非常宝贵的对气候的最具有价值的观察，模拟，控制和分析的机会。
（2） 具体而言，本项目设施过程中是以首先改变塔里木盆地内高度干旱的气候为目标，通过大规模向大气层增湿的工程措施以改变沙漠地区气候从而促使各种抗旱植物恢复生长的工程措施。是一项用人工的方法先改变盆地内极度干旱气候的工程。根据传热学的观点，无论是水分从地面的蒸发过程，还是在高空中水分从大气层内析出并形成云滴的过程，
盆地周围高耸的群山非常有效的阻挡着盆地外大部分云层水汽的进入盆地，因此盆地内具有相对独立的气候系统。从宏观的水分循环观点而言，盆地范围内的降雨量基本应与盆地内水分蒸发量直接相关。仅在数千年前当地先民尚未进入农业社会前盆地内应为众多森林与河流所覆盖，正是这些森林对水分的庞大蒸腾量与河流所蒸发的水分在盆地内高空构成的云雨系统，维持着盆地内水分的循环体系和能使众多生物存在的生态系统。从刀耕火种开始，以及人口的迅速繁衍，战争，纵火等人类惯见的不良活动开始，盆地内大批森林开始迅速消失，它必然会在盆地这比较狭小的水分封闭空间中迅速以气候的干旱化迅速呈现出来，并最终因没有乔本植物发达根系的及时吸收，使日益众多的水分深深的渗入沙层之下成为长期禁锢的死水。随着脱离循环的水分的增多，地面沙化也日趋严重，大批植物更因气候的干旱而迅速消亡，盆地封闭空间面积狭小，因此这种恶性循环速度发展迅速，短短数千年时间就使40%的盆地面积转化为目前生机萧杀凄凉的大漠景观。
项目特点和前期准备
采用先增湿沙漠地区大气层湿度的治理方法具有以下优点：1，因水在空气内溶解度不高，因此在云层基本低于周围群山高度前提下，增湿盆地内大气层所需水量并不高，是在经济上完全可以接受的范围内；2，塔克拉玛干沙漠纬度及海拔均不高，天气炎热干燥，辐射强烈，有利于水分迅速蒸发，沙漠腹地内年最大蒸发量高达3500m.m；3，迄今大漠地下极为丰富的高矿化度水分仍属于水利部门无法利用的废水，通过沙漠治理过程中对其大规模的蒸发再生，可大规模的增加盆地范围内的淡水资源,大气层的增湿过程就是使禁锢在地下亿万年的古代封存水得以重新进入水分的自然循环过程；4，此巨大水量的水源地就在大漠的地下近在咫尺，因此能通过水泵非常近距离的直接抽取大漠地下仅数百公尺深处的地下水，故具有引水路线非常短促，不需要敷设输水管线的优点；5，增湿大气层的过程同时也是以所用增湿水体为传热介质，将沙漠地区内地面的巨量热量直接迁移至高空并辐射向外太空的过程，它既是使盆地范围内气候恢复正常化的过程，也是缓解全球变暖的过程，是大规模扭转地球生态由于植被大规模消亡所形成的大气层干旱化的有力措施；6，治理过程中通过露水及逐渐增加的降雨量以恢复植物的生长和繁衍的方法是属于借助沙漠地区对降雨的蒸发能力高，从而能对天空宝贵的降雨水资源极高效的反复循环利用的新工艺，它能大规模的减少采用普通一次性灌溉方法所导致的水分大量流失的巨大弊端，在水分高效利用形式上具有重要的创新意义；7,鉴于自然界中沙漠形成规律基本上开始于地面植被的消失，同时气候也逐渐趋向干旱少雨，紧接着土壤开始沙粒化，并最终发展形成大片荒芜的沙漠地区的演变程序。为此采用其逆向程序方式，先增湿沙漠地区大气层，使沙漠地区空气湿润化，并借助于植物强大的生存繁衍的适应能力以快速恢复沙漠地区昔日的植被旺盛的生态景观，应是一种按照自然界地貌沙漠化变化规律的非常高效的逆转方式，具有因势利导特色的治理方式。
本项目具有规模宏大，工艺过程创新程度较高的特点。因此显属具有一定探索性含量的工程。为此在考虑立项前宜先通过媒体及在中国工程院因特网上开辟专栏将有关建议书，初步可行性报告，有关塔理木盆地的地理，水资源，项目计划等有关信息及时公布，广泛征求各界人士意见，建议以及设想。增加对项目的认识深度，减少不必要的风险，节约投资和统一认识，作为项目决策前接受群众监督减少风险的一种重要的工作方式。
在80年代综合科考时因考虑地下水水质很差，遂放弃了钻探收集有关古代封存在大漠地下的庞大水资源工作，但由于本项目的构思系立足于充分大规模利用庞大的封存于地下的古代水资源进行大气层增湿工作基础之上的，因此在前期准备工作的同时应及时进行必要数量的深井地质勘探工作，通过取得的钻井资料以保证在实施过程中有充沛的地下水资源。为此首先在大漠腹地内和田河以西选择不同地点分别钻探10～20孔具有数百公尺深度的勘探井，收集并寻找具有单井出水量在1000吨/天以上的较丰富水量的水源地数处，作为沙漠第一期治理工作的前期水资源地质准备工作。并选择其中一处修建相应的蒸发场，进行具体的长期蒸发水分试验。通过勘探及蒸发试验工作以确定探井的稳定的日产量，并通过钻井过程及其实际长期运行情况收集相应的成本组成清单，出水量，试验不同水压，不同喷嘴间距及喷嘴结构时运行性能，蒸发场地结构及面积，场地上空及其邻近区域湿度变动情况，管道及喷嘴是否产生水垢堵塞情况，各季节蒸发速度的变动情况，沙尘暴对蒸发场地的影响，全年能喷水工作的时间，水量，钻井所需时间，条件等必要的评估及施工设计资料。收集为今后对各相关细节进行典型设计，成本概算的各种资料。
其次应考虑将城市防暑降温工作视为将来大漠内众多蒸发区的模拟实验。结合城市防暑降温工程仔细观察在大规模喷水蒸发后湿度值的变化情况以及水汽流动模式及可能的云层变化情况。以上海市为例，其市区面积约550平方公里，在此范围内按设计预计的喷水蒸发强度为7,000吨/时。现假设将来塔克拉玛干沙漠范围内集中蒸发区的设置数量为100处，则每处平均面积为3400平方公里，为上述上海市防暑降温目标范围面积的6～7倍左右，因此结合上海市防暑降温工作具有能在一定程度上模拟将来大漠内众多蒸发区的水分蒸发扩散过程的功能。利用上海市的防暑降温设施工作过程来同时观察市区范围内环境温度，湿度的变化，通过对水汽上升过程的检测，空气流动模式的观察，以及天空形成云层的概率是否发生可觉察的变化等诸多参数的测试及观察可以更深入的预计和判断出在更大规模钻井蒸发水分的过程中在塔克拉玛干沙漠地区气候是否会产生增湿或云层增多的变化情况。通过参与大规模喷水降温项目的实践可以积累今后从事沙漠增湿喷水系统建设的经验，增强对治理沙漠项目的信心。
以上二项前期准备工作应是评估本项目可行性的前期准备工作，也是验证其是否确实可行的关键性步骤，其中钻试验井应是本项目必要的前期工作，应能尽早进行。城市防暑降温设施具有季节性特征，必须在高温季节来临前完成，因此应该及早与相关城市主管部门联系沟通，以便能尽早利用参与地方兴建防暑降温项目的机会，以模拟的方式考虑本项目是否实际可行。在开展上述前期准备工作的同时，更应及时向地质，石油勘探，地理，气象，农业，地方政府等有关部门收集与塔里木盆地各种具体相关数据信息，作为补充编写完整可行性报告的素材。
理论基础
（1） 向大气层增湿过程时地面上水分吸热过程中的熵值S1=Q/T1,水蒸气在高空冷凝放热时的熵值为S2=Q/T2,由于地面温度T1>T2,∴S1－S2<0，因此增湿工艺是一种熵减的过程。熵属于工质的基本状态函数，熵值降低体现工质所含能量品质的提高。具体而言，在增湿过程中地面上的水分经过吸热，蒸发，上浮，冷凝散热，并同时以微小水滴的形式漂浮在高空的云层中后,由于在云层中的水滴熵值低于地面上水分的熵值，这就体现为云层中水滴具有远较地面水分更高的势能。在以后云层中水分更新过程中水滴会通过降雨或降雪的形式释放出相应的在增湿过程中增加的势能而达到其增湿前在地面上原来的熵值。因此从热力学角度而言，增湿为一熵减的过程，而降雨及降雪则为熵增的过程。水分在上述循环的全过程结束后的熵值恢复到原来数值，因此水分的这一过程具有熵值守恒的特点。热力学第二定律的数学表达式为 。水分在大气层中的循环具有克劳修斯积分 的特征。这表明只要盆地内空气具有足够湿度，并且循环过程中水分未发生向地下渗漏等损失的前提下，这种在阳光辐射下熵值总和保持恒定特征的水分循环过程可以无限期的持续进行，其循环过程的焓－熵图见下图。
图中：1——2 吸热过程，焓值增加；2——3 水气绝热上升过程，熵值减少；3——4水气等温冷凝散热过程，焓值下降；4——1 绝热降雨过程，熵值增加。
就宏观而言全部大气层中的水分在阳光辐射下将不断自发的在熵值守恒的上述过程中无限次的循环更新再生。地球正是在水分的上述熵值守恒的热工过程和空气的自然对流中的熵值守恒这二种具有循环过程中熵值总和恒定特征的运动过程中始终保持着生机盎然的自然面貌。水分在大气层中需经过二次相变即液态水分吸热后等温转变为水蒸气,以及高空中的水蒸气释放潜热同时转变为液态云滴才能进行上述熵值守恒的运动过程。在塔里木盆地范围内要使水分的熵值守恒形式的运动能够发生，盆地内的大气层必须具有一定的平均湿度，否则极为干旱的空气会使处于上升阶段的水气流股或下降的雨滴迅速扩散在极为干旱的空气中进入布朗运动形式。就本项目中增湿后水分的过程而言，此增湿过程逐渐转化为水分的熵值守恒运动的时间取决于盆地范围内水分的平均浓度增加水平，如果平均浓度很低，水气即使上升很高也难以达到过饱和冷凝条件，从而无法以云滴形式析出。由于在上浮过程中水气团不断与周边极干燥空气进行相互扩散，当扩散过程积累到水气团不再具有较明显的上浮运动，也即众多水分子呈现为没有固定运动方向的布朗运动状态时这种水气迅速上升运动模式就告终止。在开始阶段先将盆地范围内湿度升高到一定程度后，继续增湿时水气团向周围空气的扩散速度将下降，如果蒸发场面积很大，则部分靠近水气团轴心区的水气有可能上升到过饱和冷凝高度后直接以云滴形式析出。这实际上是一种人工模拟自然界积云的产生过程。不难看出这种运动模式的持续时间实质上与a：水分在空气中的扩散速度直接相关，当周围空气极为干燥时水分在空气中扩散迅速，水分的稀释过程较快，很难形成云层；b：与蒸发场面积有关，在自然界形成积云的空间尺度范围下限约为数十平方公里左右，本项目中典型蒸发场面积约144平方公里，并且单位面积上蒸发强度极高，因此水气团能保持上浮状态距离就较远，而一旦这种水气团形式的上浮运动能持续到水气的冷凝高度后将直接在高空形成块状积云。从而这实质上就成为人造云的形成工艺，其意义非常重大。降雨问题：在极度干旱的沙漠腹地中，当降雨云层规模有限时大量降雨在未接触地面前非常可能已经全部在空气中蒸发，形成所谓的雨幡现象，因此真正能使所形成的云层能达到降雨之目的，还必须等盆地范围内的大气层平均湿度普遍明显提高到不致使上升水气团及下降雨水在运动过程中迅速产生蒸发现象的时间以后。
盆地范围内开始阶段的增湿仅仅起到增湿大气层作用，很难形成云层，在盆地平均湿度大幅度提高后继续进行的增湿过程则具有模拟云层形成过程的作用，当盆地内湿度平均值能达到使空气中的水分按上述熵值守恒模式循环时就能通过很少水分快速的反复循环运动以满足人类对淡水的各种需要。增湿工艺表明采用直接向大气层增湿后可以用很少量的水分通过在大气层中的很多次循环的方法就可以积累到气象学形式所统计到的降雨量。因此向大气层增湿是一种效率极高的淡水重复利用形式，它充分利用了水分在大气层中具有的极易再生的特性。此外就环保角度而言，在上述每一次水分循环过程均是一次水分的蒸发净化和空气的雨淋净化过程。要在实践过程中采用上述增湿工艺必须具备：1）增湿空间具有封闭性地形，以减少逸出损失；2）较高的大气层平均湿度，以防止水分过早的扩散到周围大气层中，难以直接进入冷凝空间；3）较大的蒸发场面积，以保持蒸发后的水气流股能上浮到较高空间,蒸发场面积小时，增湿水分产生的较高浓度水蒸气气团在上浮到能够冷凝析出云滴前就会为周围空气所稀释而使过程结束。4）较高的蒸发速度，它能使上升气团内的水分浓度较高。不难看出塔里木盆地具有比较理想的上述诸条件，在喷水增湿大气层以提高盆地内空气湿度，使盆地内空气平均湿度得到一定提高后，喷水规模达到能使在上浮过程中的浓度较高的水蒸气气团不致被周围过分干燥的空气迅速稀释掉前即已进入冷凝高度后，在喷水同时有可能同时形成人造云现象。顺便指出，前述为使盆地范围内空气平均湿度提高20％所需相应喷水规模每年100亿吨系指平均值，由于水蒸气并非理想气体，因此在蒸发场的下风方向浓度会明显偏高。在气压较高，周围风力不大情况下将比较容易提早实现上述成云降雨的循环过程。
人类通过控制增湿工艺过程的水量就能间接的控制了云层的形成数量以及降雨降雪的机制，这应该是本工艺过程中最具有潜在价值的所在。也即增湿工艺的实际上升也是一种模拟自然界积云形成过程的工艺。通过对增湿过程的长期观察将可能直接研究与人类关系非常重大的云层的形成，发展，消亡的全过程，是一种非常宝贵的对气候的最具有价值的观察，模拟，控制和分析的机会。
（2） 具体而言，本项目设施过程中是以首先改变塔里木盆地内高度干旱的气候为目标，通过大规模向大气层增湿的工程措施以改变沙漠地区气候从而促使各种抗旱植物恢复生长的工程措施。是一项用人工的方法先改变盆地内极度干旱气候的工程。根据传热学的观点，无论是水分从地面的蒸发过程，还是在高空中水分从大气层内析出并形成云滴的过程，
以及存在于云层中的大量云滴对阳光的反射过程均涉及数量极大的热量迁移问题，这种巨大热量的迁移将不可避免的以非常明显的方式影响着盆地范围内的气温。在大气层温度范围内自然界中水分衡以气态，液态，固体以及悬浮在云层内的液滴或冰晶这五种形态间的不断变化存在着。大气层中的水分作为传热介质的作用类似于在空调器中管道内的氟里昂，
水分熵值守恒运动 氟利昂制冷循环
原始驱动力 太阳能 机械压缩泵
主要变化参数 势能 压力
系统能耗 循环过程中工质不作功，无能耗 循环过程中压缩机对工质作功，存在能耗
传热距离 长 短
工质散热方式 直接向太空辐射 通过冷却水或空气对流散热
系统熵值是否守恒 是 否
使用范围 开发大气层空间 由管道连接的封闭空间
在空调器中管道内的氟里昂通过相变仅能将室内的热量沿管道近距离的迁移到室外。在制冷机中通过压缩机提高氟利昂压力及温度后，传热介质氟利昂在散热器内通过向其他冷却剂以对流方式散热并液化，然后再在冷凝器中吸收热量，不断循环。水的熵值守恒运动实际上更类似于密封在热管内工质的传热过程，二者均通过相变时释放或吸收潜热进行热量的传输，下表为二者的传热过程比较
主要参数 水的熵值守恒运动 热管内工质
工质变化 气化时吸热，冷凝时放热 相同
工作方式 开放式 封闭式
传热方式 水分直接吸收太阳辐射热，并在冷凝时直接向外太空辐射相变热 工质只能通过管道壁与外界进行热量交换
工质循环方式 水蒸气依靠浮力上升，冷凝为雨滴后在重力作用下回到地面。 气态工质靠浓度差向目标方向运动，液态工质靠毛细力作用返回
传热距离 可在垂直方向携带巨额热量上升数千公尺 仅能在毛细力作用下运动几公尺
在自然界中水分吸热气化属于等压相变过程，水蒸气在阿几米特浮力作用下上浮到高空属于水蒸气势能减少的绝热上升过程，向外太空辐射散热并冷凝为云滴属于等温相变过程，在冷凝相变的同时形成液态云滴，云滴真比重远远高于水蒸气，云滴势能的变大属于水分势能增加过程，云滴合并后，以雨点形式降落地面，雨滴降落属于绝热下势能变动能过程，降落地面后水分的势能及熵值恢复为原来数值。在这种熵值守恒的循环方式中水分并未吸收机械功进行压缩，因此并不产生机械功的盈亏和熵值增加问题。水分子为极性分子，水在液态下各极性水分子通过氢键互相连接，在水进行气化过程中必须先破坏这种分子间的氢键结合，所以水的气化潜热很大。在水分的相变过程中同时伴随着比重的巨大变化，从而发生势能的巨大变化。驱使水分气化和焓值升高的是太阳辐射热，因此太阳是促使这一熵值守恒运动的原始驱动力。水蒸气在近地处具有较高势能，因此能以浮力作用的形式上升，在上升途中水蒸气势能逐渐减少。熵值守恒过程中的势能变化情况见下图。
图中：1——2：水分等压吸热气化；2——3：水蒸气绝热上升，势能逐渐减少；3——4：水蒸气等温相变，辐射散热，冷凝，液化后势能大大增加；
4——1：雨滴绝热下降，下降过程中势能转化为动能，接触地面后势能恢复原始数值。
由于水蒸气冷凝成云滴的位置较高，因此在上述水分的熵值守恒运动过程中，伴随着相变过程同时存在着势能的巨大增加，驱使水分通过相变拥有巨大势能的原始动力是太阳的辐射能，水分正是通过势能的巨大增加将热量携带到高空，高空中的水汽在等温相变冷凝为云滴的过程中更是会将此巨大热量以辐射散热的形式按热力学第二定律直接传向温度极低的外太空，同时由于水分在冷凝为液态过程中真比重的巨大增加，从而拥有巨大的势能。在水分的熵值守恒运动过程中其携带的热量迁移距离远远大于各种形式的制冷装置。此外水分守恒运动过程属于循环周期比较缓慢的过程，悬浮在云层中的液滴体积微小，因此具有非常大的表面积，它能从高空将数量巨大的热量直接反射向外太空。其具体从空中屏蔽掉的热量则与云滴存在的时间有关，目前难以精确计算。但在考虑守恒运动所迁移的太阳辐射热时，这种云层直接反射太阳能的份额仍将占有很大比例。通过统计出在塔克拉玛干沙漠治理前后以及治理过程中当地各气象站温度值的变化情况及变化特征就不难分析出大气层中水分的数量对大气层温度场的影响程度，其可信度将远远超过当前任何建立在可行度并不高的高度简化的模拟公式基础上的热平衡估算图表，它将对今后在全球范围内评估水分对大气层温度的影响程度起着巨大贡献。在烈日暴晒下任何具有水分蒸发能力的土壤都会比毫无水分蒸发能力的混凝土及沥青路面表面的温度低很多度，产生此巨大温差的唯一原因就是土壤能通过其所含水分的蒸发进行降温，水分蒸发越多，降温也越大。而混凝土则类似于已经完全丧失了水分蒸发散热的功能的沙漠表面，其唯一能平衡太阳辐射热的方式只能是大幅度的提高表面温度以增强自辐射能力。由此可以理解水分在决定下垫面以及大气层温度水平中的重要性。
（3）通过举例阐明增湿过程中空气焓值的物理意义：
已知200C时空气饱和含湿量为ω0＝19克/NM3[5]P.204
∴在200C时相对湿度Ψ=40%时对应的绝对湿含量为
ω1＝40％×ω0＝40%×19=7.6克/NM3
又在200C时相对湿度增加为Ψ=60%时对应的绝对湿含量为
ω2＝60%×ω0＝60%×19=11.4克/NM3
因此增湿20％即表示将每立方米空气增加3.8克水分，
在工程热力学上计算湿空气的焓值时常采用以下经验公式表示[4]P.57
h=1.005t+ω(2501+1.86t) kJ/kg……A
现按公式A计算在200C时上述增湿前后空气的焓值变化：
Ψ=40%时：
h1=1.005t+ω1(2501+1.86t)
=1.005×20+7.6(2501+1.86×20)=19,310Kj/kg……B
Ψ=60%时：
h2 =1.005t+ω2(2501+1.86t)
=1.005×20+11.4(2501+1.86×20)=28,955Kj/kg……C
h2:h1=28,955:19,310≌1.5:1……D
D式表明空气由200C时相对湿度40％提高到相对湿度为60%时，其相应焓值h2=1.5h1,即其含热量竟将提高50％之多。因此上述计算结果清楚表明空气中的热值是基本上集中在其所含的水分内。
为进一步说明空气含湿量对焓值的影响，将公式A展开为：
h=1.005t+ω(2501+1.86t)=(2501ω+1.86ωt+1.005t)kJ/kg……E
E式表明湿空气的热焓量由三项构成，其中与湿度直接相关的第一项的系数值高达2501，由此可见湿空气的热量主要集中在其所含水汽内。具体以C式为例，从中可以看到200C，含湿量为Ψ=60%的普通空气所含热量中高达98.5%是集中在其所含水蒸气内的。计算表明湿空气中的热量基本上完全集中在其所含水气中，湿度越大焓值越大。由A式不难看出当空气干旱时，很小的热量波动就会引起很大的温度变化，由此可见空气内的水分具有温度稳定剂的作用。焓属于气体非常重要的状态参数，它在非常深刻的意义上反映了气体的性质，大气层焓值的变化直接反映出空气中热量的变动情况，根据A式含水分少的干旱状态的空气焓值明显的比较小，所以其热惯性也就小。其相应的物理意义表明对干旱状态的空气只需改变很少量热量就会使温度产生很大变化，具有这样状态参数的大气层将很容易因为与外界间的微小热量交换就产生很大的温度幅度的变化，所以温度场的稳定性很低，从而引发自然灾害的概率必然很大。由此可见沙漠地区昼夜温差大，风力变化快均直接与空气太干燥，空气中所含水量太少，焓值太小直接有关。在沙漠治理过程中，增湿前气温的大幅度变动的不稳定状态将会随着大气层内水分含量的增加，空气焓值的加大而缩小，从而昼夜温差变化将趋向减小化，大气层的稳定性会增加。产生风的根本动力是二地间的气压差，根据气体状态方程:PV=RT,当气团温度T变化幅度小时，其相应的随变量气压P变动也必然同样趋小。因此气压变化幅度的减小意味着沙漠地区因天气干旱而极易爆发的起风现象也将因空气湿度的增加而从根本上失去其驱动力并趋向于缓和。从上面根据气体热力学基本参数焓值的简单分析过程中应不难悟出大气层含湿量的变化与各种自然灾害发生频率间的密切关系。
大气层是由氮，氧，水汽，二氧化碳以及各种稀有气体，尘埃等组成的混合物，迄今尚不能用仪表检测出其中任一单独组成对辐射热的吸收量，这直接影响着大气热平衡图表制作的可靠性。在自然界中水分衡以气态，液态，固体以及云层中的液滴或冰晶共五种形态间的不断变化，它在非常大的程度上影响着热量在大气层中的传输量，上述塔里木盆地生态恢复过程的实质就是在盆地内其它大气组成不变的基础上不断增加空气中水分的过程，因此不难根据治理前后以及增湿过程中盆地内气温的变化情况推断出增加水分对大气层热量传输以及大气层温度场变化的影响程度。因此塔里木盆地生态恢复工程同时也是一次非常难遇的单独测试水分对大气层影响程度的过程，其结果非常可能将对重新判断地球变暖的真正原因具有非常重要的现实意义。
工艺过程
水分是自然界最容易再生的资源，沙漠则是自然界最难恢复其原来生态环境的自然资源。而水分在空气中的溶解能力很小，并且其溶解能力还随着温度变化会产生很大变化，因此地表附近温度下降后产生的过饱和水分会以露水形式析出。本项目提出根据塔理木盆地极为封闭的地理条件，沙漠地区具有的极高水分蒸发能力条件下，大量抽取大沙地下高矿化度的废水直接用于增湿盆地范内的大气层。利用水分在大气层中更新期短促的特征，通过反复的冷凝，成云，降雨，以积累在气象学上所显示的降雨量。同时由于沙漠地区昼夜温差大，只要空气的相对湿度稍大，地表在每天夜晚降温后就会产生数量较多的凝结露水，因此其在植物茎叶上每年积累的露水总量必然可观。所以能以单位面积上折合的平均水量很小（仅折合11m.m水柱降雨量,但如再生20～30次，则相当于220～330m.m水柱降雨量，另外加上每天在植物茎叶上凝聚的大量露水！）的水分通过上述水分的数十次反复变化过程中的重复再生现象，促使各种抗旱植物在大气层湿度增加（相对湿度约维持在65％左右）的前提下逐步恢复生存及繁衍，众多繁衍后的植被的落叶形成的腐植层会逐渐恢复土壤中储存水分的功能从而逐渐以日益增多的植物自然蒸腾作用使沙漠地区恢复昔日的繁茂的生态环境。显然这是一种能极高效的反复利用极有限水资源在大气层中具有的快速再生能力的特点并同时能避免直接灌溉方式中水分会快速在沙层中流失的巨大缺点的最佳创新工艺。
塔里木盆地位于温带，海拔不高，只要有必要的水分保证，盆地内的日照强度，积温量均非常适合众多植物的生长。在自然界除海洋上空的浓积云外，大部分降雨云层均位于地面上方2,000～2,500公尺高度范围内。塔里木盆地除东侧库鲁克塔格山脉附近外，其余四周均为相对高度在3,000～4,000公尺的山脉所环绕，因此在盆地范围内因水汽蒸发上浮后冷凝所形成的云层基本上应在周围群山包围之中，逸出量不大。大漠地下为数百公尺深空隙率为20～40%具有储水性能的沙层所覆盖，而塔里木盆地古代曾是古地中海的一部分，在迭次冰河时期中地面所覆盖的深厚冰层融化消失过程中大量冰水也只能向下渗入沙层内，此外周围高山积雪融化后的水流最终归宿地也只能是海拔较低的大漠沙层，因此塔克拉玛干沙漠中必然储藏着巨额水资源。塔克拉玛干沙漠纬度不高，太阳辐射能充沛，高达5.88~6.3×109J/m2.a，为全国平均值的1.2倍，在沙漠腹地的年蒸发量高达3,500m.m。因此本项目提出大规模的利用大漠内强烈的水分蒸发能力直接蒸发地下水，在水分蒸发后将在吸收沙漠表面强烈的长波辐射能后继续上升并在高空温度降低后形成云层及降雨，此过程中由于盆地四周山脉的阻挡故大部分水汽只能被约束在盆地范围内按蒸发，上浮，成云，降雨这一水分在宏观自然界的常规运动模式频繁循环。此外盆地内大气层在增湿过程中随着湿度的增加，将在每天傍晚以后在地表附近以逐渐增多的露水形式呈现，这就为广大抗旱植物的生存及繁衍创造了必要的条件，因此采用以工程的方法替代自然界植物的蒸腾作用无疑是使沙漠恢复生态的最佳方式。
现估计在夏季使盆地内大气层湿度由目前平均值约Ψ=45%增湿至Ψ=65%所需水量（后一湿度值与夏季时承德，西安，西宁大气层平均湿度相近）：
已知塔里木盆地内河川每年总径流量为G0=392.55×108吨,其中渗漏为地下水量为每年169×108吨[2]P.28 ，因此可知盆地内每年的蒸发水量为G1=392.55×108－169×108=224×108吨,显然正是此地表每年的蒸发水量使盆地内高度封闭的大气层的平均相对湿度能保持为Ψ=45%左右。现考虑采用人工使盆地内大气层再增湿20%时每年所需要的水量应为：
G2=（20%÷45%）×224×108=99.6×108吨。考虑到在实施增湿过程中尚需留10%水分用于使蒸发过程中析出的盐分重新溶解并渗入沙层内，故实际需抽水量应为
G3＝G2÷0.9=99.6×108÷0.9=1.1×1010 =110亿吨
计算表明欲使盆地范围内大气层普遍增湿20%，的水量约为100亿吨/年，(相当于22%南水北调的总水量，数量巨大，)相当于57,000口每天出水量为720吨的水井的总出水量。方案决定根据勘探结果在大漠内各水资源较丰富的地区陆续建立若干个蒸发区,每区集中数百口不同开采深度的ф800~ф1000大口径水井分层进行水分抽取及蒸发工作。采用相对集中的蒸发区布置比较有利于管理及通讯，电力供应，交通联系等
水分熵值守恒运动 氟利昂制冷循环
原始驱动力 太阳能 机械压缩泵
主要变化参数 势能 压力
系统能耗 循环过程中工质不作功，无能耗 循环过程中压缩机对工质作功，存在能耗
传热距离 长 短
工质散热方式 直接向太空辐射 通过冷却水或空气对流散热
系统熵值是否守恒 是 否
使用范围 开发大气层空间 由管道连接的封闭空间
在空调器中管道内的氟里昂通过相变仅能将室内的热量沿管道近距离的迁移到室外。在制冷机中通过压缩机提高氟利昂压力及温度后，传热介质氟利昂在散热器内通过向其他冷却剂以对流方式散热并液化，然后再在冷凝器中吸收热量，不断循环。水的熵值守恒运动实际上更类似于密封在热管内工质的传热过程，二者均通过相变时释放或吸收潜热进行热量的传输，下表为二者的传热过程比较
主要参数 水的熵值守恒运动 热管内工质
工质变化 气化时吸热，冷凝时放热 相同
工作方式 开放式 封闭式
传热方式 水分直接吸收太阳辐射热，并在冷凝时直接向外太空辐射相变热 工质只能通过管道壁与外界进行热量交换
工质循环方式 水蒸气依靠浮力上升，冷凝为雨滴后在重力作用下回到地面。 气态工质靠浓度差向目标方向运动，液态工质靠毛细力作用返回
传热距离 可在垂直方向携带巨额热量上升数千公尺 仅能在毛细力作用下运动几公尺
在自然界中水分吸热气化属于等压相变过程，水蒸气在阿几米特浮力作用下上浮到高空属于水蒸气势能减少的绝热上升过程，向外太空辐射散热并冷凝为云滴属于等温相变过程，在冷凝相变的同时形成液态云滴，云滴真比重远远高于水蒸气，云滴势能的变大属于水分势能增加过程，云滴合并后，以雨点形式降落地面，雨滴降落属于绝热下势能变动能过程，降落地面后水分的势能及熵值恢复为原来数值。在这种熵值守恒的循环方式中水分并未吸收机械功进行压缩，因此并不产生机械功的盈亏和熵值增加问题。水分子为极性分子，水在液态下各极性水分子通过氢键互相连接，在水进行气化过程中必须先破坏这种分子间的氢键结合，所以水的气化潜热很大。在水分的相变过程中同时伴随着比重的巨大变化，从而发生势能的巨大变化。驱使水分气化和焓值升高的是太阳辐射热，因此太阳是促使这一熵值守恒运动的原始驱动力。水蒸气在近地处具有较高势能，因此能以浮力作用的形式上升，在上升途中水蒸气势能逐渐减少。熵值守恒过程中的势能变化情况见下图。
图中：1——2：水分等压吸热气化；2——3：水蒸气绝热上升，势能逐渐减少；3——4：水蒸气等温相变，辐射散热，冷凝，液化后势能大大增加；
4——1：雨滴绝热下降，下降过程中势能转化为动能，接触地面后势能恢复原始数值。
由于水蒸气冷凝成云滴的位置较高，因此在上述水分的熵值守恒运动过程中，伴随着相变过程同时存在着势能的巨大增加，驱使水分通过相变拥有巨大势能的原始动力是太阳的辐射能，水分正是通过势能的巨大增加将热量携带到高空，高空中的水汽在等温相变冷凝为云滴的过程中更是会将此巨大热量以辐射散热的形式按热力学第二定律直接传向温度极低的外太空，同时由于水分在冷凝为液态过程中真比重的巨大增加，从而拥有巨大的势能。在水分的熵值守恒运动过程中其携带的热量迁移距离远远大于各种形式的制冷装置。此外水分守恒运动过程属于循环周期比较缓慢的过程，悬浮在云层中的液滴体积微小，因此具有非常大的表面积，它能从高空将数量巨大的热量直接反射向外太空。其具体从空中屏蔽掉的热量则与云滴存在的时间有关，目前难以精确计算。但在考虑守恒运动所迁移的太阳辐射热时，这种云层直接反射太阳能的份额仍将占有很大比例。通过统计出在塔克拉玛干沙漠治理前后以及治理过程中当地各气象站温度值的变化情况及变化特征就不难分析出大气层中水分的数量对大气层温度场的影响程度，其可信度将远远超过当前任何建立在可行度并不高的高度简化的模拟公式基础上的热平衡估算图表，它将对今后在全球范围内评估水分对大气层温度的影响程度起着巨大贡献。在烈日暴晒下任何具有水分蒸发能力的土壤都会比毫无水分蒸发能力的混凝土及沥青路面表面的温度低很多度，产生此巨大温差的唯一原因就是土壤能通过其所含水分的蒸发进行降温，水分蒸发越多，降温也越大。而混凝土则类似于已经完全丧失了水分蒸发散热的功能的沙漠表面，其唯一能平衡太阳辐射热的方式只能是大幅度的提高表面温度以增强自辐射能力。由此可以理解水分在决定下垫面以及大气层温度水平中的重要性。
（3）通过举例阐明增湿过程中空气焓值的物理意义：
已知200C时空气饱和含湿量为ω0＝19克/NM3[5]P.204
∴在200C时相对湿度Ψ=40%时对应的绝对湿含量为
ω1＝40％×ω0＝40%×19=7.6克/NM3
又在200C时相对湿度增加为Ψ=60%时对应的绝对湿含量为
ω2＝60%×ω0＝60%×19=11.4克/NM3
因此增湿20％即表示将每立方米空气增加3.8克水分，
在工程热力学上计算湿空气的焓值时常采用以下经验公式表示[4]P.57
h=1.005t+ω(2501+1.86t) kJ/kg……A
现按公式A计算在200C时上述增湿前后空气的焓值变化：
Ψ=40%时：
h1=1.005t+ω1(2501+1.86t)
=1.005×20+7.6(2501+1.86×20)=19,310Kj/kg……B
Ψ=60%时：
h2 =1.005t+ω2(2501+1.86t)
=1.005×20+11.4(2501+1.86×20)=28,955Kj/kg……C
h2:h1=28,955:19,310≌1.5:1……D
D式表明空气由200C时相对湿度40％提高到相对湿度为60%时，其相应焓值h2=1.5h1,即其含热量竟将提高50％之多。因此上述计算结果清楚表明空气中的热值是基本上集中在其所含的水分内。
为进一步说明空气含湿量对焓值的影响，将公式A展开为：
h=1.005t+ω(2501+1.86t)=(2501ω+1.86ωt+1.005t)kJ/kg……E
E式表明湿空气的热焓量由三项构成，其中与湿度直接相关的第一项的系数值高达2501，由此可见湿空气的热量主要集中在其所含水汽内。具体以C式为例，从中可以看到200C，含湿量为Ψ=60%的普通空气所含热量中高达98.5%是集中在其所含水蒸气内的。计算表明湿空气中的热量基本上完全集中在其所含水气中，湿度越大焓值越大。由A式不难看出当空气干旱时，很小的热量波动就会引起很大的温度变化，由此可见空气内的水分具有温度稳定剂的作用。焓属于气体非常重要的状态参数，它在非常深刻的意义上反映了气体的性质，大气层焓值的变化直接反映出空气中热量的变动情况，根据A式含水分少的干旱状态的空气焓值明显的比较小，所以其热惯性也就小。其相应的物理意义表明对干旱状态的空气只需改变很少量热量就会使温度产生很大变化，具有这样状态参数的大气层将很容易因为与外界间的微小热量交换就产生很大的温度幅度的变化，所以温度场的稳定性很低，从而引发自然灾害的概率必然很大。由此可见沙漠地区昼夜温差大，风力变化快均直接与空气太干燥，空气中所含水量太少，焓值太小直接有关。在沙漠治理过程中，增湿前气温的大幅度变动的不稳定状态将会随着大气层内水分含量的增加，空气焓值的加大而缩小，从而昼夜温差变化将趋向减小化，大气层的稳定性会增加。产生风的根本动力是二地间的气压差，根据气体状态方程:PV=RT,当气团温度T变化幅度小时，其相应的随变量气压P变动也必然同样趋小。因此气压变化幅度的减小意味着沙漠地区因天气干旱而极易爆发的起风现象也将因空气湿度的增加而从根本上失去其驱动力并趋向于缓和。从上面根据气体热力学基本参数焓值的简单分析过程中应不难悟出大气层含湿量的变化与各种自然灾害发生频率间的密切关系。
大气层是由氮，氧，水汽，二氧化碳以及各种稀有气体，尘埃等组成的混合物，迄今尚不能用仪表检测出其中任一单独组成对辐射热的吸收量，这直接影响着大气热平衡图表制作的可靠性。在自然界中水分衡以气态，液态，固体以及云层中的液滴或冰晶共五种形态间的不断变化，它在非常大的程度上影响着热量在大气层中的传输量，上述塔里木盆地生态恢复过程的实质就是在盆地内其它大气组成不变的基础上不断增加空气中水分的过程，因此不难根据治理前后以及增湿过程中盆地内气温的变化情况推断出增加水分对大气层热量传输以及大气层温度场变化的影响程度。因此塔里木盆地生态恢复工程同时也是一次非常难遇的单独测试水分对大气层影响程度的过程，其结果非常可能将对重新判断地球变暖的真正原因具有非常重要的现实意义。
工艺过程
水分是自然界最容易再生的资源，沙漠则是自然界最难恢复其原来生态环境的自然资源。而水分在空气中的溶解能力很小，并且其溶解能力还随着温度变化会产生很大变化，因此地表附近温度下降后产生的过饱和水分会以露水形式析出。本项目提出根据塔理木盆地极为封闭的地理条件，沙漠地区具有的极高水分蒸发能力条件下，大量抽取大沙地下高矿化度的废水直接用于增湿盆地范内的大气层。利用水分在大气层中更新期短促的特征，通过反复的冷凝，成云，降雨，以积累在气象学上所显示的降雨量。同时由于沙漠地区昼夜温差大，只要空气的相对湿度稍大，地表在每天夜晚降温后就会产生数量较多的凝结露水，因此其在植物茎叶上每年积累的露水总量必然可观。所以能以单位面积上折合的平均水量很小（仅折合11m.m水柱降雨量,但如再生20～30次，则相当于220～330m.m水柱降雨量，另外加上每天在植物茎叶上凝聚的大量露水！）的水分通过上述水分的数十次反复变化过程中的重复再生现象，促使各种抗旱植物在大气层湿度增加（相对湿度约维持在65％左右）的前提下逐步恢复生存及繁衍，众多繁衍后的植被的落叶形成的腐植层会逐渐恢复土壤中储存水分的功能从而逐渐以日益增多的植物自然蒸腾作用使沙漠地区恢复昔日的繁茂的生态环境。显然这是一种能极高效的反复利用极有限水资源在大气层中具有的快速再生能力的特点并同时能避免直接灌溉方式中水分会快速在沙层中流失的巨大缺点的最佳创新工艺。
塔里木盆地位于温带，海拔不高，只要有必要的水分保证，盆地内的日照强度，积温量均非常适合众多植物的生长。在自然界除海洋上空的浓积云外，大部分降雨云层均位于地面上方2,000～2,500公尺高度范围内。塔里木盆地除东侧库鲁克塔格山脉附近外，其余四周均为相对高度在3,000～4,000公尺的山脉所环绕，因此在盆地范围内因水汽蒸发上浮后冷凝所形成的云层基本上应在周围群山包围之中，逸出量不大。大漠地下为数百公尺深空隙率为20～40%具有储水性能的沙层所覆盖，而塔里木盆地古代曾是古地中海的一部分，在迭次冰河时期中地面所覆盖的深厚冰层融化消失过程中大量冰水也只能向下渗入沙层内，此外周围高山积雪融化后的水流最终归宿地也只能是海拔较低的大漠沙层，因此塔克拉玛干沙漠中必然储藏着巨额水资源。塔克拉玛干沙漠纬度不高，太阳辐射能充沛，高达5.88~6.3×109J/m2.a，为全国平均值的1.2倍，在沙漠腹地的年蒸发量高达3,500m.m。因此本项目提出大规模的利用大漠内强烈的水分蒸发能力直接蒸发地下水，在水分蒸发后将在吸收沙漠表面强烈的长波辐射能后继续上升并在高空温度降低后形成云层及降雨，此过程中由于盆地四周山脉的阻挡故大部分水汽只能被约束在盆地范围内按蒸发，上浮，成云，降雨这一水分在宏观自然界的常规运动模式频繁循环。此外盆地内大气层在增湿过程中随着湿度的增加，将在每天傍晚以后在地表附近以逐渐增多的露水形式呈现，这就为广大抗旱植物的生存及繁衍创造了必要的条件，因此采用以工程的方法替代自然界植物的蒸腾作用无疑是使沙漠恢复生态的最佳方式。
现估计在夏季使盆地内大气层湿度由目前平均值约Ψ=45%增湿至Ψ=65%所需水量（后一湿度值与夏季时承德，西安，西宁大气层平均湿度相近）：
已知塔里木盆地内河川每年总径流量为G0=392.55×108吨,其中渗漏为地下水量为每年169×108吨[2]P.28 ，因此可知盆地内每年的蒸发水量为G1=392.55×108－169×108=224×108吨,显然正是此地表每年的蒸发水量使盆地内高度封闭的大气层的平均相对湿度能保持为Ψ=45%左右。现考虑采用人工使盆地内大气层再增湿20%时每年所需要的水量应为：
G2=（20%÷45%）×224×108=99.6×108吨。考虑到在实施增湿过程中尚需留10%水分用于使蒸发过程中析出的盐分重新溶解并渗入沙层内，故实际需抽水量应为
G3＝G2÷0.9=99.6×108÷0.9=1.1×1010 =110亿吨
计算表明欲使盆地范围内大气层普遍增湿20%，的水量约为100亿吨/年，(相当于22%南水北调的总水量，数量巨大，)相当于57,000口每天出水量为720吨的水井的总出水量。方案决定根据勘探结果在大漠内各水资源较丰富的地区陆续建立若干个蒸发区,每区集中数百口不同开采深度的ф800~ф1000大口径水井分层进行水分抽取及蒸发工作。采用相对集中的蒸发区布置比较有利于管理及通讯，电力供应，交通联系等
工作。每口水井应设置在蒸发场附近，其示意图见图2。
蒸发场：水分实际蒸发能力主要与气温，太阳辐射强度，大气相对湿度，风速四要素有关。在塔克拉玛干沙漠腹地年蒸发能力高达3500m.m水柱/年[2]P.131，考虑到低温月份工作时蒸发能力偏低的因素，因此考虑蒸发场面积时取蒸发能力值为A=1700m.m/年，据以估算蒸发场面积：
每口机井需要的蒸发场面积为
F=G÷A=720×270÷(1700×10-3)=114,350M2=380×380M2。
200口井合并的蒸发场面积为B×L≌5.3×5.3km2，
蒸发场布置示意图见附图3
为保持最佳蒸发强度，单位蒸发面积上喷水量应与其蒸发能力相适应，且所喷水量应略高于蒸发量，从而使水分所吸收的太阳能基本均转化为水分蒸发所需热量，并且略为过剩的浓含盐水流的及时下渗能防止固体盐粒的逸出污染问题。但如果喷水量过多，则太多剩余水分在渗入地下时会同时带走大量热量，从而降低了蒸发能力。为此在具体技术措施中要求喷水量应根据温度，日照强度，风速进行及时调整，并根据剩水仪的渗水量信号进一步及时细调喷水量。其具体控制系统构思为：采用变频电机，按周期为100秒运行。所对应蒸发场面积上的蒸发量应与电机在每一周期内的开启时间长短成正比。电机开启时间长短则由可编程控制器PLC内的三个延时继电器的延时值的总和决定。三个延时继电器的延时值分别由温度仪，辐射仪及风速仪三仪表输出信号调制，设计时暂取辐射仪调制后的最大输出延时值为50秒，风速仪的最大调制输出延时值为20秒，温度仪调制后的最大输出延时值为30秒。因此当上述三仪表均处于最大输出状态时，电机呈连续运行状态，蒸发场在最大蒸发状态下工作。当任一输出值非最大值时运转的每一周期中均含有停喷时间，停喷时间的比例与电机停止运行时间成正比，电机开启时间越长，蒸发量越大，是为系统的粗调状态。在蒸发场旁边另放置一台模拟沙层过剩水量的剩水仪，见附图5,该仪表的接受水分圆台上面铺8cm厚沙层以模拟附近蒸发场情况，从沙层底面流出的水流经过该仪器的圆柱形中空支柱后从A口流出，如水量过多时，将经溢水口B从C口流出。为此用二支标准的电感型接近开关分别检测A口及C口有无水流通过；仅A口有水流则表明喷水量正常；当A口无水流时说明喷水量太小，其输出信号使每喷水周期内增加5秒喷水时间；当C口有水流时表明喷水量过多，输出信号使每喷水周期内减少5秒喷水时间；估计此检测信号具有约5～10分钟的时间滞后，因此其相应的信号采样时间的间隔应取为12～15分钟，采样信号的持续时间为10秒钟。即根据10秒内传感器是否检测到信号作为PLC是否修正的根据。以上大致说明采用PLC的输入端口先初步根据现场温度，日照，风速三因素输出当时电磁阀8及9的开启和关闭时间信号，以及在此基础上再根据过剩水分测量仪的信号每隔12～15分钟再根据实际回水值对喷水量修正一次，从而应能保证输给出的喷水量将基本能保持蒸发场在最佳蒸发负荷下的工作条件。
高浓度回水在向下渗漏过程中将同时向蒸发场外侧边缘区域作水平方向扩展，这会使每个分散蒸发场外侧均会形成一片很大面积的草木不生的盐渍地，从而减少了整个盆地范围内可以绿化的面积。集中性蒸发场边缘区域的比例份额比较小。此外集中性蒸发场的相应储水池每吨水所折合的材料消耗量比较低。在自然界形成块状积云的尺度范围下限约数十平方公里至数百平方公里左右，云层中的云滴系由呈过饱和状态的水气在微尘上冷凝析出所形成。现采用这种尽量扩大蒸发场面积，从而可以使通过流股中心向周围扩散的水气量减少，使蒸发过程中产生的大部分水气有可能直接上升到高空进入过饱和状态从而直接在固溶胶等微尘表面上冷凝析出形成云滴。由于大气层温度分布具有平均每升高100公尺温度下降0.650C的规律，因此在上升过程中水气团温度将逐渐下降，这就使水气团的相对湿度值增加，在地面200C时，盆地内平均相对湿度提高到65％左右后，地面水气约升高到1000公尺左右后将进入过饱和状态。水气团中的过饱和水汽将直接在固溶胶等固体微粒表面上开始冷凝出液态水滴并形成云层。规模巨大的蒸发场上空将构成一片水气浓度较高的截面很大的水气团，由于水蒸气比重远小于空气，因此高浓度的含水蒸气的气团将在比重差的作用下从周围大气层中向上缓慢浮起，在上浮运动过程中，这巨大水汽流股的外围部分由于存在着与周围干旱空气间的相互扩散作用，因此水汽流股的平均浓度将在上升过程中逐渐变小，但靠近流股轴心区域处由于外界空气渗入较少，因此水汽浓度仍能基本保持不变，从而整个流股就能继续在比重差作用下维持上浮的状态。因此采用若干个相邻机井的蒸发场合并构成大型化蒸发场的布置形式进行增湿大气层的作业过程客观上正是对自然界块云形成过程的物理性模拟。在水气团上浮运动过程中，这巨大水汽流股的外围部分由于存在着与周围干旱空气间的相互扩散作用，因此水汽流股的平均浓度将在上升过程中逐渐变小，但靠近流股轴心区域由于外界空气渗入较少，因此这种云层形成的模拟成功率取决于水气团在上升过程中水分向周围干旱空气中扩散的速度。增湿作业前大漠中空气极为干旱，从地表蒸发的水分将很快在极为干旱的大气层中扩散，并形成布朗运动的存在形式。计算表明在地面200C时，盆地内平均相对湿度45％左右时，地面水气需升高到2000公尺左右后才能进入过饱和状态，因此不事先将盆地内大气层湿度通过增湿提高到一定水平，蒸发场上升的水气团将很难直接形成云层。从以上云层形成机理分析中可以看出由于水气团上升过程中不断存在着水气向周围扩散的现象，因此上升过程中流股的平均水分含量在逐渐较小，这就使流股平均比重逐渐上升，驱使流股上升的浮力也同时逐渐下降，因此如果流股截面积不够大，则流股在上升到水气的过饱和温度前将逐渐停止上浮，并随着时间的延长逐渐扩散溶解在周围空气内。此外相邻诸机井储水池合并建造能使每吨水所折合的材料消耗量降低并能共用一喷水水泵及控制系统节省投资。按
众水井布局面积及蒸发管网占地面积计算：
全部蒸发场占地面积为F2＝N×F1=5.7×104×1.2×105×10-6=6,800平方公里
F2÷沙漠面积=6,800÷338,000≌2%
即为增湿盆地范围内大气层湿度所需蒸发场面积仅为2%沙漠面积（此地区可视为在将来具备能可靠监督防污染条件时发展制盐工业时的高浓度盐水资源储备区），且所占地区全部在沙漠范围内部。也即以此6,800平方公里土地的彻底盐渍化为代价可换来塔里木盆地的生态彻底恢复和全盆地范围内大气层湿度的明显增加。
可行性分析
1,项目的组成：
构成本项目的基础单元应是机井--蒸发场系统。塔克拉玛干沙漠面积巨大，初步估计其增湿所需水量高达每年100亿吨，相当于南水北调工程的东，中，西三条运河总调水量的22.3%（南水北调工程的东，中，西三条河道总调水量为448亿吨/年）,规模巨大。为使增湿水分能比较及时的在盆地范围内的大气层中扩散均匀，必须根据水资源勘探结果在整个大漠范围内设置若干个相对集中的蒸发区, 每处蒸发区内则由若干机井及蒸发场组成，以便于管理。例如假定大漠范围内共设置100处蒸发区，则每处蒸发区内平均约有570口机井及其相应的蒸发场，设各机井彼此相距500公尺，则每个典型蒸发区面积约为12×12平方公里，按每天对各设施巡视一次考虑，取每人步行巡视范围为5口井考虑，则每个蒸发场需巡视人员114人。考虑到大漠内没有任何生活设施，因此各蒸发区宜在大漠边缘交通线上集中设置员工生活区，每天由适于在大漠内行驶的车辆接送上下班。
2，进度规划：
本项目规模巨大，创新程度较高，沙漠地区环境恶劣，缺少能借用的设计范例，因此项目开始阶段探索性成分较高，划分应较细。一般说来项目工期越长，投资也越大,在治理到一定阶段已能觉察到治理效果时再快速迅速全面展开，如此可最大程度的降低其投资规模。
本项目就具体进度而言可分为以下几部分：1）项目建议书阶段，重点为对项目理论基础的讨论和不同看法的提出，为立项做准备；2）水资源勘探阶段：勘探前期应在大漠和田河西侧腹地范围内最有希望的地点进行第一期打井钻探，其目标是首先能落实一定数量的蒸发用水的水资源区域，并给出各水层位置，各井位距离，供建立第一个蒸发区选址。在以后陆续进行的勘探工作将为开辟新的蒸发区提供更完整，更合理的资料; 3）制定正式可行性研究报告，根据勘探井测试数据以及建井过程的详细成本构成清单进一步提出经济合理的蒸发区具体布局，运行机构，并制定全部工程所需投资费用概算及施工周期预期供决策参考; 4）设计及准备阶段，具体决定第一蒸发区内的各机井位置。并设计出典型机井泵房，储水池，蒸发场，控制系统的施工图细节。设计建立各蒸发区坐标塔位置，输配电，通信联系系统等具体细节。建立工程综合管理机构，落实招投标，组织施工队伍，初步拟定各阶段建设的施工进度，拟定质量监督措施办法; 5）建立第一个蒸发场：在地质钻探基础上，选一储水量较丰富的大漠偏西侧区域建立第一个水井—蒸发场，进行连续性运行试验。从单元的各种具体结构到系统运行过程，控制过程各项运行参数变化情况均做好详细纪录，为今后大规模批量修建时提供样板化模式；6）争取参与城市防暑降温项目的建设工程，通过从事大规模喷水项目的修建，观察在工程化施工过程中可能产生的问题，以及大规模喷水过程所引起的环境温度，湿度的变化情况，各种相关测试仪器的使用性能，积累相应工程经验；7）建立第一个蒸发区：根据第一个蒸发场运行后的实际情况及暴露的问题进行图纸修改，然后在其周围扩建基本类似的水井--蒸发场单元若干个，并在其附近交通线处修建生活站及路标塔系统，路标塔可同时作为无线电信号转播塔；8）在地理位置与第一个蒸发区相邻近的周围地区大规模成片修建若干个蒸发区，目的是在塔里木盆地范围内先相对集中的建成一大片增湿空间，通过卫星及地面观察以及时发现可能存在的大气层湿度变化迹象及植物生存量变化迹象，并收集大气中水汽消失轨迹，为本项目的施工效果寻找证明材料；9) 继续上述工作，在相邻位置区域继续兴建成片规模蒸发区，直到有充分证据表明蒸发区附近内大气层湿度值是在稳定增加的事实，或蒸发区附近范围内已能明显的观察到植物群的复苏现象；10）在盆地范围内全面迅速修建剩余蒸发区，以最短工期完成全部工作，尽量缩短剩余工期以节约资金；11)前期绿化阶段：自增湿盆地内大气层开始直到盆地内大气层能经常稳定保持在较高湿度水平阶段，随着生态环境的日益改善，在盆地内从湿度较大地区开始，一些适应当地气候特点的抗旱能力较强的野生植物应开始自发的繁衍生长，其特点应是繁衍速度较快，并能迅速覆盖沙层表面。随着沙层表面裸露面积的缩小，大漠腹地内风沙扬起的状态应迅速趋于减小，活动沙丘的数量也应迅速减少，但这阶段植被品种质量不高；12）后期绿化阶段：随着盆地范围内大气层湿度日趋稳定，生态环境改变目标基本达到。但为了更合理高效的利用这一日照，气温均非常优越，生态环境日益改善的庞大宜农的盆地区域，有必要在农业生态专家指导下，及时在盆地周围的山坡及沙丘上及时播种根系较深，具有较高蒸腾能力的乔木树种，以保证盆地内大部分降雨能及时通过植物的蒸腾作用返回天空，这是防止盆地再向沙漠化发展的必要的基本性措施。唯有足够面积的森林才能长久的向大气层补充足够的水分，减少水分在盆地大气层内循环过程中深深渗入地下脱离循环的数量。因此为保证树苗的生存环境，从绿化开始阶段即应采取极严格措施防止牛羊类啮齿动物在盆地范围内的繁殖数量，并及时捕杀一切有可能危害树苗生存的野生啮齿类动物。植被强大的蒸腾能力应是维持盆地内水分良性循环的一个非常必要的重要环节。从长远考虑维持盆地内正常生态环境所需的大气层水分主要应该仍由盆地内众多根系发达的乔本植物的巨大蒸腾作用来维持，这应该是保证盆地范围内生态长期稳定持续性发展的必要条件。为此盆地生态恢复后必须始终保持一定数量的森林面积，例如占50～60%土地面积。其品种，分布方式及数量则应由相应的植物生态专家具体考虑确定。这意味着至少盆地周围的荒芜山坡以及沙漠中的沙丘应该全部由具有较高蒸腾能力并适应当地气候条件的森林所完全覆盖；13）项目总结阶段：既要对项目的各项经济指标进行客观评估，也要对环境变化的程度，速度以及遇到的问题进行尽可能定量的说明，并判断在其他沙漠地区推广首先增湿大气层的治理沙漠方式的可能性问题。
3，盆地远景规划：
本项目规模巨大，是一项集改造沙漠气候，增加淡水资源，增加可耕地面积于一体的工程项目，在实施前有必要进行较全面的规划。从大气层湿度正常化后的生态环境而言，无论日照强度，温度水平，塔里木盆地均具有发展南方高产经济作物的巨大潜在农业价值。为此宜在沙漠治理阶段即事先仔细制定其正常化后的农业发展规划，确定盆地的远期发展目标。其次从经济效益而言，精耕细作的经济作物的经济效益显然要远高于传统的草原牧场的粗放作业。从塔克拉玛干沙漠的纬度，海拔，积温量，生理辐射总量等农业基本要素而言，在气候恢复正常化后，其对应的适宜植物品种应比较接近我国南方江淮地区，因此作为生态恢复后国内最大的农业开发区，其对应的人口组成应主要来源于东部沿海人口稠密的农业地区，显然这会对将来沿海经济发达地区人口的定向疏散非常有利。因此在治理阶段沿海经济发达地区有必要提供相当比例的治理资金，视为将来移民的前期土地改良费用，这会在很大程度上减少中央的治理资金压力，并且公平合理。新疆地处西部边陲，从长远考虑尚能利用治理塔克拉玛干沙漠恢复塔里木盆地生态环境的过程及时有计划的组织人口的定向流动意义非常重大，人口来源及其组成素质对国家长治久安具有非常深远的影响。
项目周期及投资估算
本项目的主要工艺过程中含有的创新性因素较高，因此必须
蒸发场：水分实际蒸发能力主要与气温，太阳辐射强度，大气相对湿度，风速四要素有关。在塔克拉玛干沙漠腹地年蒸发能力高达3500m.m水柱/年[2]P.131，考虑到低温月份工作时蒸发能力偏低的因素，因此考虑蒸发场面积时取蒸发能力值为A=1700m.m/年，据以估算蒸发场面积：
每口机井需要的蒸发场面积为
F=G÷A=720×270÷(1700×10-3)=114,350M2=380×380M2。
200口井合并的蒸发场面积为B×L≌5.3×5.3km2，
蒸发场布置示意图见附图3
为保持最佳蒸发强度，单位蒸发面积上喷水量应与其蒸发能力相适应，且所喷水量应略高于蒸发量，从而使水分所吸收的太阳能基本均转化为水分蒸发所需热量，并且略为过剩的浓含盐水流的及时下渗能防止固体盐粒的逸出污染问题。但如果喷水量过多，则太多剩余水分在渗入地下时会同时带走大量热量，从而降低了蒸发能力。为此在具体技术措施中要求喷水量应根据温度，日照强度，风速进行及时调整，并根据剩水仪的渗水量信号进一步及时细调喷水量。其具体控制系统构思为：采用变频电机，按周期为100秒运行。所对应蒸发场面积上的蒸发量应与电机在每一周期内的开启时间长短成正比。电机开启时间长短则由可编程控制器PLC内的三个延时继电器的延时值的总和决定。三个延时继电器的延时值分别由温度仪，辐射仪及风速仪三仪表输出信号调制，设计时暂取辐射仪调制后的最大输出延时值为50秒，风速仪的最大调制输出延时值为20秒，温度仪调制后的最大输出延时值为30秒。因此当上述三仪表均处于最大输出状态时，电机呈连续运行状态，蒸发场在最大蒸发状态下工作。当任一输出值非最大值时运转的每一周期中均含有停喷时间，停喷时间的比例与电机停止运行时间成正比，电机开启时间越长，蒸发量越大，是为系统的粗调状态。在蒸发场旁边另放置一台模拟沙层过剩水量的剩水仪，见附图5,该仪表的接受水分圆台上面铺8cm厚沙层以模拟附近蒸发场情况，从沙层底面流出的水流经过该仪器的圆柱形中空支柱后从A口流出，如水量过多时，将经溢水口B从C口流出。为此用二支标准的电感型接近开关分别检测A口及C口有无水流通过；仅A口有水流则表明喷水量正常；当A口无水流时说明喷水量太小，其输出信号使每喷水周期内增加5秒喷水时间；当C口有水流时表明喷水量过多，输出信号使每喷水周期内减少5秒喷水时间；估计此检测信号具有约5～10分钟的时间滞后，因此其相应的信号采样时间的间隔应取为12～15分钟，采样信号的持续时间为10秒钟。即根据10秒内传感器是否检测到信号作为PLC是否修正的根据。以上大致说明采用PLC的输入端口先初步根据现场温度，日照，风速三因素输出当时电磁阀8及9的开启和关闭时间信号，以及在此基础上再根据过剩水分测量仪的信号每隔12～15分钟再根据实际回水值对喷水量修正一次，从而应能保证输给出的喷水量将基本能保持蒸发场在最佳蒸发负荷下的工作条件。
高浓度回水在向下渗漏过程中将同时向蒸发场外侧边缘区域作水平方向扩展，这会使每个分散蒸发场外侧均会形成一片很大面积的草木不生的盐渍地，从而减少了整个盆地范围内可以绿化的面积。集中性蒸发场边缘区域的比例份额比较小。此外集中性蒸发场的相应储水池每吨水所折合的材料消耗量比较低。在自然界形成块状积云的尺度范围下限约数十平方公里至数百平方公里左右，云层中的云滴系由呈过饱和状态的水气在微尘上冷凝析出所形成。现采用这种尽量扩大蒸发场面积，从而可以使通过流股中心向周围扩散的水气量减少，使蒸发过程中产生的大部分水气有可能直接上升到高空进入过饱和状态从而直接在固溶胶等微尘表面上冷凝析出形成云滴。由于大气层温度分布具有平均每升高100公尺温度下降0.650C的规律，因此在上升过程中水气团温度将逐渐下降，这就使水气团的相对湿度值增加，在地面200C时，盆地内平均相对湿度提高到65％左右后，地面水气约升高到1000公尺左右后将进入过饱和状态。水气团中的过饱和水汽将直接在固溶胶等固体微粒表面上开始冷凝出液态水滴并形成云层。规模巨大的蒸发场上空将构成一片水气浓度较高的截面很大的水气团，由于水蒸气比重远小于空气，因此高浓度的含水蒸气的气团将在比重差的作用下从周围大气层中向上缓慢浮起，在上浮运动过程中，这巨大水汽流股的外围部分由于存在着与周围干旱空气间的相互扩散作用，因此水汽流股的平均浓度将在上升过程中逐渐变小，但靠近流股轴心区域处由于外界空气渗入较少，因此水汽浓度仍能基本保持不变，从而整个流股就能继续在比重差作用下维持上浮的状态。因此采用若干个相邻机井的蒸发场合并构成大型化蒸发场的布置形式进行增湿大气层的作业过程客观上正是对自然界块云形成过程的物理性模拟。在水气团上浮运动过程中，这巨大水汽流股的外围部分由于存在着与周围干旱空气间的相互扩散作用，因此水汽流股的平均浓度将在上升过程中逐渐变小，但靠近流股轴心区域由于外界空气渗入较少，因此这种云层形成的模拟成功率取决于水气团在上升过程中水分向周围干旱空气中扩散的速度。增湿作业前大漠中空气极为干旱，从地表蒸发的水分将很快在极为干旱的大气层中扩散，并形成布朗运动的存在形式。计算表明在地面200C时，盆地内平均相对湿度45％左右时，地面水气需升高到2000公尺左右后才能进入过饱和状态，因此不事先将盆地内大气层湿度通过增湿提高到一定水平，蒸发场上升的水气团将很难直接形成云层。从以上云层形成机理分析中可以看出由于水气团上升过程中不断存在着水气向周围扩散的现象，因此上升过程中流股的平均水分含量在逐渐较小，这就使流股平均比重逐渐上升，驱使流股上升的浮力也同时逐渐下降，因此如果流股截面积不够大，则流股在上升到水气的过饱和温度前将逐渐停止上浮，并随着时间的延长逐渐扩散溶解在周围空气内。此外相邻诸机井储水池合并建造能使每吨水所折合的材料消耗量降低并能共用一喷水水泵及控制系统节省投资。按
众水井布局面积及蒸发管网占地面积计算：
全部蒸发场占地面积为F2＝N×F1=5.7×104×1.2×105×10-6=6,800平方公里
F2÷沙漠面积=6,800÷338,000≌2%
即为增湿盆地范围内大气层湿度所需蒸发场面积仅为2%沙漠面积（此地区可视为在将来具备能可靠监督防污染条件时发展制盐工业时的高浓度盐水资源储备区），且所占地区全部在沙漠范围内部。也即以此6,800平方公里土地的彻底盐渍化为代价可换来塔里木盆地的生态彻底恢复和全盆地范围内大气层湿度的明显增加。
可行性分析
1,项目的组成：
构成本项目的基础单元应是机井--蒸发场系统。塔克拉玛干沙漠面积巨大，初步估计其增湿所需水量高达每年100亿吨，相当于南水北调工程的东，中，西三条运河总调水量的22.3%（南水北调工程的东，中，西三条河道总调水量为448亿吨/年）,规模巨大。为使增湿水分能比较及时的在盆地范围内的大气层中扩散均匀，必须根据水资源勘探结果在整个大漠范围内设置若干个相对集中的蒸发区, 每处蒸发区内则由若干机井及蒸发场组成，以便于管理。例如假定大漠范围内共设置100处蒸发区，则每处蒸发区内平均约有570口机井及其相应的蒸发场，设各机井彼此相距500公尺，则每个典型蒸发区面积约为12×12平方公里，按每天对各设施巡视一次考虑，取每人步行巡视范围为5口井考虑，则每个蒸发场需巡视人员114人。考虑到大漠内没有任何生活设施，因此各蒸发区宜在大漠边缘交通线上集中设置员工生活区，每天由适于在大漠内行驶的车辆接送上下班。
2，进度规划：
本项目规模巨大，创新程度较高，沙漠地区环境恶劣，缺少能借用的设计范例，因此项目开始阶段探索性成分较高，划分应较细。一般说来项目工期越长，投资也越大,在治理到一定阶段已能觉察到治理效果时再快速迅速全面展开，如此可最大程度的降低其投资规模。
本项目就具体进度而言可分为以下几部分：1）项目建议书阶段，重点为对项目理论基础的讨论和不同看法的提出，为立项做准备；2）水资源勘探阶段：勘探前期应在大漠和田河西侧腹地范围内最有希望的地点进行第一期打井钻探，其目标是首先能落实一定数量的蒸发用水的水资源区域，并给出各水层位置，各井位距离，供建立第一个蒸发区选址。在以后陆续进行的勘探工作将为开辟新的蒸发区提供更完整，更合理的资料; 3）制定正式可行性研究报告，根据勘探井测试数据以及建井过程的详细成本构成清单进一步提出经济合理的蒸发区具体布局，运行机构，并制定全部工程所需投资费用概算及施工周期预期供决策参考; 4）设计及准备阶段，具体决定第一蒸发区内的各机井位置。并设计出典型机井泵房，储水池，蒸发场，控制系统的施工图细节。设计建立各蒸发区坐标塔位置，输配电，通信联系系统等具体细节。建立工程综合管理机构，落实招投标，组织施工队伍，初步拟定各阶段建设的施工进度，拟定质量监督措施办法; 5）建立第一个蒸发场：在地质钻探基础上，选一储水量较丰富的大漠偏西侧区域建立第一个水井—蒸发场，进行连续性运行试验。从单元的各种具体结构到系统运行过程，控制过程各项运行参数变化情况均做好详细纪录，为今后大规模批量修建时提供样板化模式；6）争取参与城市防暑降温项目的建设工程，通过从事大规模喷水项目的修建，观察在工程化施工过程中可能产生的问题，以及大规模喷水过程所引起的环境温度，湿度的变化情况，各种相关测试仪器的使用性能，积累相应工程经验；7）建立第一个蒸发区：根据第一个蒸发场运行后的实际情况及暴露的问题进行图纸修改，然后在其周围扩建基本类似的水井--蒸发场单元若干个，并在其附近交通线处修建生活站及路标塔系统，路标塔可同时作为无线电信号转播塔；8）在地理位置与第一个蒸发区相邻近的周围地区大规模成片修建若干个蒸发区，目的是在塔里木盆地范围内先相对集中的建成一大片增湿空间，通过卫星及地面观察以及时发现可能存在的大气层湿度变化迹象及植物生存量变化迹象，并收集大气中水汽消失轨迹，为本项目的施工效果寻找证明材料；9) 继续上述工作，在相邻位置区域继续兴建成片规模蒸发区，直到有充分证据表明蒸发区附近内大气层湿度值是在稳定增加的事实，或蒸发区附近范围内已能明显的观察到植物群的复苏现象；10）在盆地范围内全面迅速修建剩余蒸发区，以最短工期完成全部工作，尽量缩短剩余工期以节约资金；11)前期绿化阶段：自增湿盆地内大气层开始直到盆地内大气层能经常稳定保持在较高湿度水平阶段，随着生态环境的日益改善，在盆地内从湿度较大地区开始，一些适应当地气候特点的抗旱能力较强的野生植物应开始自发的繁衍生长，其特点应是繁衍速度较快，并能迅速覆盖沙层表面。随着沙层表面裸露面积的缩小，大漠腹地内风沙扬起的状态应迅速趋于减小，活动沙丘的数量也应迅速减少，但这阶段植被品种质量不高；12）后期绿化阶段：随着盆地范围内大气层湿度日趋稳定，生态环境改变目标基本达到。但为了更合理高效的利用这一日照，气温均非常优越，生态环境日益改善的庞大宜农的盆地区域，有必要在农业生态专家指导下，及时在盆地周围的山坡及沙丘上及时播种根系较深，具有较高蒸腾能力的乔木树种，以保证盆地内大部分降雨能及时通过植物的蒸腾作用返回天空，这是防止盆地再向沙漠化发展的必要的基本性措施。唯有足够面积的森林才能长久的向大气层补充足够的水分，减少水分在盆地大气层内循环过程中深深渗入地下脱离循环的数量。因此为保证树苗的生存环境，从绿化开始阶段即应采取极严格措施防止牛羊类啮齿动物在盆地范围内的繁殖数量，并及时捕杀一切有可能危害树苗生存的野生啮齿类动物。植被强大的蒸腾能力应是维持盆地内水分良性循环的一个非常必要的重要环节。从长远考虑维持盆地内正常生态环境所需的大气层水分主要应该仍由盆地内众多根系发达的乔本植物的巨大蒸腾作用来维持，这应该是保证盆地范围内生态长期稳定持续性发展的必要条件。为此盆地生态恢复后必须始终保持一定数量的森林面积，例如占50～60%土地面积。其品种，分布方式及数量则应由相应的植物生态专家具体考虑确定。这意味着至少盆地周围的荒芜山坡以及沙漠中的沙丘应该全部由具有较高蒸腾能力并适应当地气候条件的森林所完全覆盖；13）项目总结阶段：既要对项目的各项经济指标进行客观评估，也要对环境变化的程度，速度以及遇到的问题进行尽可能定量的说明，并判断在其他沙漠地区推广首先增湿大气层的治理沙漠方式的可能性问题。
3，盆地远景规划：
本项目规模巨大，是一项集改造沙漠气候，增加淡水资源，增加可耕地面积于一体的工程项目，在实施前有必要进行较全面的规划。从大气层湿度正常化后的生态环境而言，无论日照强度，温度水平，塔里木盆地均具有发展南方高产经济作物的巨大潜在农业价值。为此宜在沙漠治理阶段即事先仔细制定其正常化后的农业发展规划，确定盆地的远期发展目标。其次从经济效益而言，精耕细作的经济作物的经济效益显然要远高于传统的草原牧场的粗放作业。从塔克拉玛干沙漠的纬度，海拔，积温量，生理辐射总量等农业基本要素而言，在气候恢复正常化后，其对应的适宜植物品种应比较接近我国南方江淮地区，因此作为生态恢复后国内最大的农业开发区，其对应的人口组成应主要来源于东部沿海人口稠密的农业地区，显然这会对将来沿海经济发达地区人口的定向疏散非常有利。因此在治理阶段沿海经济发达地区有必要提供相当比例的治理资金，视为将来移民的前期土地改良费用，这会在很大程度上减少中央的治理资金压力，并且公平合理。新疆地处西部边陲，从长远考虑尚能利用治理塔克拉玛干沙漠恢复塔里木盆地生态环境的过程及时有计划的组织人口的定向流动意义非常重大，人口来源及其组成素质对国家长治久安具有非常深远的影响。
项目周期及投资估算
本项目的主要工艺过程中含有的创新性因素较高，因此必须
提供足够的反复讨论时间以减少失误，统一认识。上述时间宜与大漠内地下水的前期勘探过程同时展开以节约总体时间，是为前期准备时间，为缩短此时间段长度宜采用网络及各种媒体的大规模配合以同时组织各方面较多人士广泛发表意见，这种讨论模式和过程同时也可以成为一种开发式平台上的招聘会，通过讨论可以及时发现工程中所需要的比较优秀的组织和宣传人才，以及各种专业口径的具有真知灼见的专家级人才。为能通过实践证实人工增湿盆地范围内大气层具有实际效果，设想通过3～5年时间先在地域封闭性较高的和田河以西水资源勘探后证明较丰富地区先期成片集中开发3000～5,000口机井进行实践论证工作。通过卫星照片，各种湿度仪表显示数据，以及人工现场观察寻找各种抗旱植物生存繁衍的迹象。基于在大漠旷野自然条件特别恶劣地区，各种因外界条件恶劣引起的非工程直接费用会随时间延长而迅速增长，因此施工周期越短，投资费用越低，因此一旦上述各种检测证明在空气增湿后确能引发植物种群的繁衍行为后，在财力允许的情况下应及时组织较大规模的钻井工作，争取能在较短时间例如5～8年内完成全部剩余机井的钻井工作，则整个施工周期当能在8～13年内完成。无论南水北调还是长江三峡工程，从项目提出到正式施工均各经历数十年时间，但本项目中兴建规模较大的蒸发场实使群喷的方案与上海市领导比较感兴趣的防暑降温方案基本相同，因此具有通过直接参与防暑降温项目作为对本项目的初步评估的可能性，这无疑能缩短数十年时间的评估过程，此为本项目重大的进度特征。
本项目实施过程中最能影响成本关系的因素应该是水井的单产量及高产水资源的分布位置，它们直接决定着钻井数量及蒸发区是否能比较理想的在大漠内均匀分布。由于大漠面积浩瀚，布点过少不能使全部盆地范围内气候正常化，布点过密无疑会直接影响通信联系及管理成本。合理的蒸发区数量取决于水分在盆地内大气中的扩散能力，其具体量可能要在治理过程中通过密切观察，不断调整，属于动态变化的数字。由此可见由于本项目具有探索性特点，许多与施工成本直接有关联的参数又具有动态可变的特征，因此项目成本具有较大波动范围。
构成成本的主要部分：1,钻井费；2,水泵，储水池，控制仪表，阀门费用；3,蒸发场管道费，路标系统建设费；4,发电站费；5,输电系统费用；6,管理机构费用；7,不可知费用。以上并未计入地质勘探及道路修建的费用。
具体钻井数取决于地质情况，它与成本间有着很大关系。钻水井的成本显然要远低于钻石油探井，故不能按石油探井费用进行类比。但在沙漠中钻井费用也会高于其他地区，因此估算成本时应根据开发前期打试验井时成本清单的构成进行分析，并结合考虑今后成批量钻井方式时成本的下降空间后得到。但每口井出水量取决于地质情况实难于预期。本可行性分析系在未能对大漠地区进行地下水勘探前，按单井出水量720吨/天，总井数考虑5.7万口井考虑的估算成本。单井出水量越大，总费用越小，运行后工作人员也少。但打井数的变化仅主要影响投资费用及生态恢复速度，丝毫不会影响工程总体质量。
系统全部固定投资费用框算：按井深300公尺，口径Φ800～1,000，（每口井包括2台水泵及埋管约8万元，）建井费￥1=8万×5.7万≌45.6亿元；
澄清及储水池费用：共80M3钢筋混凝土，按单价1,000元/M3考虑，水池费用为8万元，
合计￥2=8万×5.7万=45.6亿元，
蒸发场管道φ150，550公尺，φ50，12,000公尺，合计73吨，41万元；
￥3=41万×5.7万＝233.7亿元；
500万KW天然气发电厂投资费￥4≌37亿元，（如考虑风力发电其相应投资按10倍考虑约370亿元）；
输配电系统，路标塔，简单控制通信系统投资费￥5≌50亿元；
喷嘴，阀门，管件，仪表等外购件￥6≌10亿元；
其他费用￥7≌24亿元；
管理费用￥8≌10亿元；
不可知费￥9≌50亿元；
利润￥10≌50亿元；
合计∑￥≌556亿元（不含地下水资源勘探费用及道路修建费）。
取系统全部人员总数为13,000人，平均工资为2,000元/月。改造过程所需时间为10年，现估计改造成本：
水泵功率计算：查水泵样本取深井泵型号：250QJ32-322/14,其规格为：扬程352公尺，额定流量32吨/时，相应电机功率55KW；取储水池1台卧式多级离心泵型号为125TSWA×3，其规格为：扬程64.8公尺，流量90吨/时，相应功率为30KW。
每天水泵电耗：N1=55×24+30×8=1560KWH
10年全部运行费用为
￥11=(10×270×N1×0.6×57,000+13,000×10×12×2,000)÷108
=(10×270×1560×0.6×57,000＋13,000×10×12×2,000)÷108
=1,440＋31.2≌1,471亿元
固定投资及10年全部运行费用总和：∑￥=556＋1,471=2027亿元（不含地下水资源勘探及道路修建费用）。
如视此项投资全部为绿化塔里木盆地的投资费用，已知盆地88.4万平方公里，∴每亩盆地绿化费用为
C=2027×108÷884,000=229,299元/平方公里=153元/亩。
又改造完成后，即10年以后每年新增的淡水量仍将继续保持在100亿吨，每吨成本价由电费及人员工资组成,其中电费
￥a=N1×270×0.6×57,000÷1010
=1560×270×0.6×57,000÷1010=1.44元/吨，
人工费￥b=13,000×12×2,000÷1010=0.031元/吨，
水费合计为∑￥=￥a＋￥b=1.40+0.031=1.43元/吨
纵观垃圾处理，污水处理，到各种废气，废水的净化治理，以及众多环保项目投产后最难令用户满意的主要指标往往正是它们过于昂贵的运行费用，其实科学严肃的评估任何项目技术先进水平的根本性指标恰恰正应该是该项目完成指定工艺过程所付出的能源代价，这一点直接关系着该项目今后的运行费用大小。而这一点也正是众多平庸低劣的设计方案所竭力回避的要害所在。在本项目中为达到增湿巨大盆地范围内的大气层，调动了数量极其庞大的太阳能及风能，而所消耗的电能仅占总能量消耗的0.16%，即490万千瓦而已，因此建成后的日常运行费用并不高，每吨淡水仅如上述折合1.43元。
组织机构
构成本项目生产运行的基本单元为机井—蒸发场系统，每一个蒸发区均由若干个上述基本单元组成。蒸发区的大小基本取决于地下水储存区域的大小。整个项目由塔克拉玛干沙漠范围内分散分布着的若干个（数十个～百余个）大小不等的蒸发区构成。在每个蒸发区附近的交通线上设有相应的员工生活点。在生活点与蒸发区间树立有路标塔。此外在天然气产区附近应建立发电厂及由发电厂通向各生产单元的输电线，以向各工作点提供动力。
由于项目规模宏大，实施周期较长，生产点高度分散，因此从筹备，施工到今后的长期运行均必须事先组建一个精干，高效的项目经理部。在经理部下面再设置项目研究，项目规划，项目设计，合同管理，成本控制，项目运行，项目监督等部门。其中项目研究部是开展项目全过程的支撑机构，提供决策支持和咨询服务，其成员应有较高组织能力及比较广泛的知识面。在项目实施的不同阶段上述各机构的人员编制也应有所不同。
由于人员分布具有高度分散性，为增加机构的团聚力量，增强团队精神，完善机构的监督体制和发扬民主作风，宜及早开办项目网站，以丰富的内容尽量能起到项目的报纸作用。
增湿工艺分析
水体在自然界中存在的最大特征就在于其极高的再生能力，这与水分具有极好的流动性和能够在大气层温度范围内以气态，液态，固体以及悬浮在云层中的液滴和冰晶等五种形式存在以及在这五种形式间不断的转化过程有关。当下垫面是漏水率极高的沙漠时，在上述转化过程中总有一部分水分会深深的渗入地下，脱离循环，成为死水。根据资料[2]P.14在塔里木盆地内每年地表水资源总量为3.9255×1010M3,其中转化为地下水转化补给量为1.69×1010M3,因此每年蒸发量约为G1=392.55×108－169×108=224×108吨=224亿吨,显然正是此每年地表蒸发水量使盆地内高度封闭的大气层的平均相对湿度能一直保持为Ψ=45%左右。
本项目系根据塔里木地表水分每年蒸发量为224亿吨时所对应的塔里木盆地内平均湿度值为Ψ=45%出发考虑。按比例得出如再增湿Ψ=20%则每年需增湿水量为
G1=(20%÷45%)×224=100亿吨。
大气层绝对增湿用水量计算：
已知塔里木盆地面积为F=88.4万平方公里，采用增湿用水量G1=100亿吨/年，取大气层平均温度水平为250C考虑：查表:在250C时每立方米干空气中饱和水汽含量为26克。因此与相对增湿量ψ=20%所对应的绝对含湿量应为
A=20%×26=5.2克/m3=5.2×109÷106吨/km3=5200吨/km3,
按盆地范围内大气层增湿高度为3公里的体积考虑其增加的绝对含湿用水量应为
G2=F×H×A=88.4×104×3×5,200=13.8×108吨,即一次性使盆地范围内3公里高大气层增湿用水量应为13.8亿吨。但人工增湿过程是一种每天延续进行的缓慢过程，按5.7万口井喷水同时蒸发，蒸发量达到1.38×109吨需时37天。
根据自然界水分所具有的循环运动特征，水分在大气层内的存在期并不长久，于大气层中的水分始终处于云，雨，霜，露，雪等形态的频繁不间断的变化过程之中，在这种变化过程中不可避免的将在与下垫面的接触过程中存在有少量水分向沙层深处的渗漏以及逸出盆地范围的损耗。现计算上述增湿大气层水分的总体更新期：
由前述盆地增湿过程所需总水量G1=100亿吨/年，按增湿高度范围为3公里考虑，此3公里高增湿的需水量为G3=13.8×108吨,因此总体更新次数为：
G1÷G3=1010÷1.38×109=7.2次，
∴平均更新期为365÷7.2=50.7天。即用于大气层增湿的水分相应的更新期约为50.7天。
计算盆地内每平方公里面积的增湿量：
此每年100亿吨水量如平均分布在盆地内，则单位面积上的水量为
A=G1÷F=1×1010÷8.84×105=1.1×104吨/平方公里×年＝11m.m/年。即相当于全盆地范围内一次性降雨11毫米水柱（在自然界的实际降雨过程中降雨与雨水的蒸发永远是同时发生的，因此该11毫米水柱的平均水量将在实际水分的若干次反复循环过程中体现为气象学上的统计雨量时会大大超过上述11m.m水柱数值）。
增湿水分对大气层热量传输的影响
为分析在上述促使沙漠气候正常化过程中增湿的水分对盆地内温度场的影响程度必须首先分析清楚上述水分在大气层内的极其复杂并具有重复循环特征的传热过程。为此分步骤按下述几方面分析增湿水分对盆地范围内的热量传递：1，第一次水分蒸发传递的热量，2，溶解于大气层内的水分在上浮冷凝为云滴形式存在后传递的热量。
1,查表得知200C时水的汽化潜热为2,453.3KJ/Kg[4]P.196.∴1吨200C水转变为200C时的1吨蒸汽需吸收q1=2,453.3×1000≌2.5×106KJ热量。这表明地面上1吨水分在吸收太阳辐射热2.5×106KJ后将汽化为水蒸气形式并溶解于空气内，由于水蒸气比重小于相应温度时的空气，因此在上浮力驱动下将缓慢上浮。因为上浮距离仅数千公尺，因此无论传热学还是气象学均视这一短距离的上浮运动过程为绝热过程，按气体绝热膨胀的状态方程不难看出在水蒸气绝热膨胀的上浮过程中其温度将迅速下降，直到上浮到水蒸气的温度已达到或稍低于高空所在空气层的露点温度时，这时该水蒸气将在可依附的固体物如气溶胶等表面上凝结析出。由于物体的相变进行过程系在相变温度值保持不变动条件下进行的，因此根据热力学第二定律，此水蒸气凝结过程中析出的巨额辐射热只能传向温度值更低的外太空（周围同样温度的空气不具备吸收辐射热的温差驱动力，此外如周围温度相同的空气通过接触吸收此相变能，则吸收后温度必然会升高，从而形成热量由温度较低的水体传向较高空气的结果，这违背热力学第二定律）。
计算此增湿用100亿吨水分第1次蒸发的吸热量：ΣQ1=1×1010×q1=1×1010×2.5×106=2.5×1016KJ
2，计算云层体积：取云层平均含水量为d=0.39g/cm3=0.39×10-12吨/m3[3]， 1吨水时：V=1÷d=1÷0.39×10-12 =2.6×1012m3=2.6×103 km3
这表明在地面上1立方公尺的水分转化为平均含水量为d=0.39g/cm3的悬浮态云滴时该云层的体积将扩展为2.6×103km3，取云层厚为2公里，则其投影面积应该是
F=1.3×103km2
现计算云层内云滴的表面积：
取云滴平均半径为r=10μm=10-6cm[3]，水比重c=1克/cm3则每粒云滴的重量为
G1=c×0.75×3.14×r3=1×0.75×3.14×10-6=2.4×10-6克，
每吨水折合云滴数量为n=1×106÷G1=1×106÷2.4×10-6=4.2×1011个
每粒云滴表面积F1=4×3.14×R2=4×3.14×10-6cm2
由1吨水分所形成的云滴总表面积F2：
F2=n×F1=4.2×1011×4×3.14×10-6=5.3×106=530m2
以上计算表明地面上1吨水变成悬浮在云层中的微小云滴后，
本项目实施过程中最能影响成本关系的因素应该是水井的单产量及高产水资源的分布位置，它们直接决定着钻井数量及蒸发区是否能比较理想的在大漠内均匀分布。由于大漠面积浩瀚，布点过少不能使全部盆地范围内气候正常化，布点过密无疑会直接影响通信联系及管理成本。合理的蒸发区数量取决于水分在盆地内大气中的扩散能力，其具体量可能要在治理过程中通过密切观察，不断调整，属于动态变化的数字。由此可见由于本项目具有探索性特点，许多与施工成本直接有关联的参数又具有动态可变的特征，因此项目成本具有较大波动范围。
构成成本的主要部分：1,钻井费；2,水泵，储水池，控制仪表，阀门费用；3,蒸发场管道费，路标系统建设费；4,发电站费；5,输电系统费用；6,管理机构费用；7,不可知费用。以上并未计入地质勘探及道路修建的费用。
具体钻井数取决于地质情况，它与成本间有着很大关系。钻水井的成本显然要远低于钻石油探井，故不能按石油探井费用进行类比。但在沙漠中钻井费用也会高于其他地区，因此估算成本时应根据开发前期打试验井时成本清单的构成进行分析，并结合考虑今后成批量钻井方式时成本的下降空间后得到。但每口井出水量取决于地质情况实难于预期。本可行性分析系在未能对大漠地区进行地下水勘探前，按单井出水量720吨/天，总井数考虑5.7万口井考虑的估算成本。单井出水量越大，总费用越小，运行后工作人员也少。但打井数的变化仅主要影响投资费用及生态恢复速度，丝毫不会影响工程总体质量。
系统全部固定投资费用框算：按井深300公尺，口径Φ800～1,000，（每口井包括2台水泵及埋管约8万元，）建井费￥1=8万×5.7万≌45.6亿元；
澄清及储水池费用：共80M3钢筋混凝土，按单价1,000元/M3考虑，水池费用为8万元，
合计￥2=8万×5.7万=45.6亿元，
蒸发场管道φ150，550公尺，φ50，12,000公尺，合计73吨，41万元；
￥3=41万×5.7万＝233.7亿元；
500万KW天然气发电厂投资费￥4≌37亿元，（如考虑风力发电其相应投资按10倍考虑约370亿元）；
输配电系统，路标塔，简单控制通信系统投资费￥5≌50亿元；
喷嘴，阀门，管件，仪表等外购件￥6≌10亿元；
其他费用￥7≌24亿元；
管理费用￥8≌10亿元；
不可知费￥9≌50亿元；
利润￥10≌50亿元；
合计∑￥≌556亿元（不含地下水资源勘探费用及道路修建费）。
取系统全部人员总数为13,000人，平均工资为2,000元/月。改造过程所需时间为10年，现估计改造成本：
水泵功率计算：查水泵样本取深井泵型号：250QJ32-322/14,其规格为：扬程352公尺，额定流量32吨/时，相应电机功率55KW；取储水池1台卧式多级离心泵型号为125TSWA×3，其规格为：扬程64.8公尺，流量90吨/时，相应功率为30KW。
每天水泵电耗：N1=55×24+30×8=1560KWH
10年全部运行费用为
￥11=(10×270×N1×0.6×57,000+13,000×10×12×2,000)÷108
=(10×270×1560×0.6×57,000＋13,000×10×12×2,000)÷108
=1,440＋31.2≌1,471亿元
固定投资及10年全部运行费用总和：∑￥=556＋1,471=2027亿元（不含地下水资源勘探及道路修建费用）。
如视此项投资全部为绿化塔里木盆地的投资费用，已知盆地88.4万平方公里，∴每亩盆地绿化费用为
C=2027×108÷884,000=229,299元/平方公里=153元/亩。
又改造完成后，即10年以后每年新增的淡水量仍将继续保持在100亿吨，每吨成本价由电费及人员工资组成,其中电费
￥a=N1×270×0.6×57,000÷1010
=1560×270×0.6×57,000÷1010=1.44元/吨，
人工费￥b=13,000×12×2,000÷1010=0.031元/吨，
水费合计为∑￥=￥a＋￥b=1.40+0.031=1.43元/吨
纵观垃圾处理，污水处理，到各种废气，废水的净化治理，以及众多环保项目投产后最难令用户满意的主要指标往往正是它们过于昂贵的运行费用，其实科学严肃的评估任何项目技术先进水平的根本性指标恰恰正应该是该项目完成指定工艺过程所付出的能源代价，这一点直接关系着该项目今后的运行费用大小。而这一点也正是众多平庸低劣的设计方案所竭力回避的要害所在。在本项目中为达到增湿巨大盆地范围内的大气层，调动了数量极其庞大的太阳能及风能，而所消耗的电能仅占总能量消耗的0.16%，即490万千瓦而已，因此建成后的日常运行费用并不高，每吨淡水仅如上述折合1.43元。
组织机构
构成本项目生产运行的基本单元为机井—蒸发场系统，每一个蒸发区均由若干个上述基本单元组成。蒸发区的大小基本取决于地下水储存区域的大小。整个项目由塔克拉玛干沙漠范围内分散分布着的若干个（数十个～百余个）大小不等的蒸发区构成。在每个蒸发区附近的交通线上设有相应的员工生活点。在生活点与蒸发区间树立有路标塔。此外在天然气产区附近应建立发电厂及由发电厂通向各生产单元的输电线，以向各工作点提供动力。
由于项目规模宏大，实施周期较长，生产点高度分散，因此从筹备，施工到今后的长期运行均必须事先组建一个精干，高效的项目经理部。在经理部下面再设置项目研究，项目规划，项目设计，合同管理，成本控制，项目运行，项目监督等部门。其中项目研究部是开展项目全过程的支撑机构，提供决策支持和咨询服务，其成员应有较高组织能力及比较广泛的知识面。在项目实施的不同阶段上述各机构的人员编制也应有所不同。
由于人员分布具有高度分散性，为增加机构的团聚力量，增强团队精神，完善机构的监督体制和发扬民主作风，宜及早开办项目网站，以丰富的内容尽量能起到项目的报纸作用。
增湿工艺分析
水体在自然界中存在的最大特征就在于其极高的再生能力，这与水分具有极好的流动性和能够在大气层温度范围内以气态，液态，固体以及悬浮在云层中的液滴和冰晶等五种形式存在以及在这五种形式间不断的转化过程有关。当下垫面是漏水率极高的沙漠时，在上述转化过程中总有一部分水分会深深的渗入地下，脱离循环，成为死水。根据资料[2]P.14在塔里木盆地内每年地表水资源总量为3.9255×1010M3,其中转化为地下水转化补给量为1.69×1010M3,因此每年蒸发量约为G1=392.55×108－169×108=224×108吨=224亿吨,显然正是此每年地表蒸发水量使盆地内高度封闭的大气层的平均相对湿度能一直保持为Ψ=45%左右。
本项目系根据塔里木地表水分每年蒸发量为224亿吨时所对应的塔里木盆地内平均湿度值为Ψ=45%出发考虑。按比例得出如再增湿Ψ=20%则每年需增湿水量为
G1=(20%÷45%)×224=100亿吨。
大气层绝对增湿用水量计算：
已知塔里木盆地面积为F=88.4万平方公里，采用增湿用水量G1=100亿吨/年，取大气层平均温度水平为250C考虑：查表:在250C时每立方米干空气中饱和水汽含量为26克。因此与相对增湿量ψ=20%所对应的绝对含湿量应为
A=20%×26=5.2克/m3=5.2×109÷106吨/km3=5200吨/km3,
按盆地范围内大气层增湿高度为3公里的体积考虑其增加的绝对含湿用水量应为
G2=F×H×A=88.4×104×3×5,200=13.8×108吨,即一次性使盆地范围内3公里高大气层增湿用水量应为13.8亿吨。但人工增湿过程是一种每天延续进行的缓慢过程，按5.7万口井喷水同时蒸发，蒸发量达到1.38×109吨需时37天。
根据自然界水分所具有的循环运动特征，水分在大气层内的存在期并不长久，于大气层中的水分始终处于云，雨，霜，露，雪等形态的频繁不间断的变化过程之中，在这种变化过程中不可避免的将在与下垫面的接触过程中存在有少量水分向沙层深处的渗漏以及逸出盆地范围的损耗。现计算上述增湿大气层水分的总体更新期：
由前述盆地增湿过程所需总水量G1=100亿吨/年，按增湿高度范围为3公里考虑，此3公里高增湿的需水量为G3=13.8×108吨,因此总体更新次数为：
G1÷G3=1010÷1.38×109=7.2次，
∴平均更新期为365÷7.2=50.7天。即用于大气层增湿的水分相应的更新期约为50.7天。
计算盆地内每平方公里面积的增湿量：
此每年100亿吨水量如平均分布在盆地内，则单位面积上的水量为
A=G1÷F=1×1010÷8.84×105=1.1×104吨/平方公里×年＝11m.m/年。即相当于全盆地范围内一次性降雨11毫米水柱（在自然界的实际降雨过程中降雨与雨水的蒸发永远是同时发生的，因此该11毫米水柱的平均水量将在实际水分的若干次反复循环过程中体现为气象学上的统计雨量时会大大超过上述11m.m水柱数值）。
增湿水分对大气层热量传输的影响
为分析在上述促使沙漠气候正常化过程中增湿的水分对盆地内温度场的影响程度必须首先分析清楚上述水分在大气层内的极其复杂并具有重复循环特征的传热过程。为此分步骤按下述几方面分析增湿水分对盆地范围内的热量传递：1，第一次水分蒸发传递的热量，2，溶解于大气层内的水分在上浮冷凝为云滴形式存在后传递的热量。
1,查表得知200C时水的汽化潜热为2,453.3KJ/Kg[4]P.196.∴1吨200C水转变为200C时的1吨蒸汽需吸收q1=2,453.3×1000≌2.5×106KJ热量。这表明地面上1吨水分在吸收太阳辐射热2.5×106KJ后将汽化为水蒸气形式并溶解于空气内，由于水蒸气比重小于相应温度时的空气，因此在上浮力驱动下将缓慢上浮。因为上浮距离仅数千公尺，因此无论传热学还是气象学均视这一短距离的上浮运动过程为绝热过程，按气体绝热膨胀的状态方程不难看出在水蒸气绝热膨胀的上浮过程中其温度将迅速下降，直到上浮到水蒸气的温度已达到或稍低于高空所在空气层的露点温度时，这时该水蒸气将在可依附的固体物如气溶胶等表面上凝结析出。由于物体的相变进行过程系在相变温度值保持不变动条件下进行的，因此根据热力学第二定律，此水蒸气凝结过程中析出的巨额辐射热只能传向温度值更低的外太空（周围同样温度的空气不具备吸收辐射热的温差驱动力，此外如周围温度相同的空气通过接触吸收此相变能，则吸收后温度必然会升高，从而形成热量由温度较低的水体传向较高空气的结果，这违背热力学第二定律）。
计算此增湿用100亿吨水分第1次蒸发的吸热量：ΣQ1=1×1010×q1=1×1010×2.5×106=2.5×1016KJ
2，计算云层体积：取云层平均含水量为d=0.39g/cm3=0.39×10-12吨/m3[3]， 1吨水时：V=1÷d=1÷0.39×10-12 =2.6×1012m3=2.6×103 km3
这表明在地面上1立方公尺的水分转化为平均含水量为d=0.39g/cm3的悬浮态云滴时该云层的体积将扩展为2.6×103km3，取云层厚为2公里，则其投影面积应该是
F=1.3×103km2
现计算云层内云滴的表面积：
取云滴平均半径为r=10μm=10-6cm[3]，水比重c=1克/cm3则每粒云滴的重量为
G1=c×0.75×3.14×r3=1×0.75×3.14×10-6=2.4×10-6克，
每吨水折合云滴数量为n=1×106÷G1=1×106÷2.4×10-6=4.2×1011个
每粒云滴表面积F1=4×3.14×R2=4×3.14×10-6cm2
由1吨水分所形成的云滴总表面积F2：
F2=n×F1=4.2×1011×4×3.14×10-6=5.3×106=530m2
以上计算表明地面上1吨水变成悬浮在云层中的微小云滴后，
当该云层按2公里厚度考虑时其典型投影面积约为F=1.3×103km2，在该云块内具有高度反射及散射特性的云滴总面积高达530m2。不论太阳在何方位，云滴始终以50%表面积迎向太阳，因此1吨云滴的反射及散射阳光的总面积应为F3=50%×F2=265m2
从上述典型云层及典型云滴尺寸的计算结果中不难看出云层对辐射巨大的屏蔽功能。现按宏观尺寸估算该云块的对阳光的反射量：
取云层处的太阳辐射强度为E=2,352KJ/M2h，设该云层反射率为50%，则在白天每小时该云块向外太空反射的太阳热量为：
q2=F×E×T=265×2,352×1= 623,280kJ≌6×105kJ。
其具体反射阳光的能量值与云层存在时间长短有关。
按盆地内增湿用100亿吨水分蒸发到空中后以云滴形式在天空存在1小时的吸热量ΣQ2=1×1010×q2=1×1010×6×105≌6×1015KJ
计算使上述100亿吨增湿水分首次蒸发并按云滴形式存在1小时所需总热量Q3=ΣQ1＋ΣQ2＝2.5×1016+6×1015=3.1×1016kJ。
占盆地每年接受的太阳辐射量Q4的分额：
已知塔克拉玛干沙漠地区每年日照时间为T=2500～3000小时，太阳每年总辐射量为L＝5.88~6.3×109J/M2a=5.88~6.3×106kJ/M2a [2]P.6
取L1=6×106kJ/M2a
Q4=F×L1=8.84×1011×6×106≌5×1018kJ/a
Q3÷Q4=3.1×1016Kj÷5×1018kJ≌0.62%。这仅表示地表100亿吨增湿水分蒸发后在天地间循环一次以及以云层形式在天空存在1小时过程中向外太空传输的热量比例。由于上述水分不断处在蒸发，冷凝，成云，降雨等的变化过程中，直至充分稀释或消耗殆尽，不难看出如取其平均消耗次数为20次时，Q3÷Q4=12.4%,如取其平均消耗次数为30次时，Q3÷Q4=18.6%,因此其所占上述盆地总太阳辐射分额非常巨大，因此增湿大气层的过程同时也是将地表巨额热量传向外太空的过程。在上述水分完全循环消耗殆尽前具体的传热总量将来可通过对治理过程中增湿水量与盆地内温度场的平均降幅值的关系分析过程中逐渐明朗。从上述水分在大气层内的传热机理分析中不难看出决定大气层温度场水平的主要因素应该是空气中水分含量。
增湿过程中的能量转换
已知200C时水的汽化潜热为q=2,453.3KJ/Kg[4]P.196, 按水泵每天抽水量为G1=720吨/天，喷水作业时间为8小时，所以每小时应喷水量为
G2=720÷8=90吨/时 其中90%用于蒸发，所以蒸发水量为G3=90%×90=81吨/时。使57,000口水井水分蒸发的每小时蒸发水量为:
G＝81×57,000=4,617,000吨/时。其相应的吸热量为
Q=q×G×1000=2,453.3×4,617,000×1,000=1.1×1013KJ/h
=3.15×109KW=31.5亿千瓦。
对塔里木盆地内大气层的大规模增湿工程涉及到巨大热能的迁移，为此有必要详细阐明此增湿工艺过程中能量的转变过程。上述水分大规模蒸发过程中计有四种对象参与了大气层增湿过程：电能，太阳能，风能，水体。其中电能是作为工艺过程中的控制因素，作为驱动水泵的能源参与了从地下抽取水分及沿管道输送水分的工作。太阳能在水分吸热汽化过程中被水分吸收并转变为水蒸气的势能，此外在水分冷凝成云层中的水滴后部分高空中的太阳能又会被球状液滴表面直接散射到太空中去。大漠内干旱的空气通过与水分接触会快速的以接触传热及对流传热的形式使部分水分汽化，是为风干作用。水分在增湿过程中通过吸热相变，上浮，冷凝过程的辐射放热，冷凝及以云滴表面直接反射辐射能等形式起到传热介质的作用。液态水分在相变过程中吸热汽化后其体积将膨胀一千余倍，也即其相变过程中所吸收的外界热能在相变时转化为水蒸气的势能。水在汽化为水蒸气后其比重小于周围的空气（200C时水蒸气比重为0.8kg/m3,空气比重为1.3kg/m3）。因此在地面附近的水蒸气具有作向上飘浮趋势的势能。较轻的水蒸气夹带着周围热空气向上浮动过程的物理实质是水蒸气具有的势能在上浮过程中转变为向上运动的动能，也就是风能。随着地面附近热空气伴随着水蒸气上浮后，周围地区湿度较小的干旱空气必然流入蒸发区以填补所形成的真空。而湿度较小的干旱空气流入后会加速水分的蒸发速度，是为风干作用。水体在上述蒸发，上浮，及冷凝辐射散热后以云滴形式反射阳光的整个运动变化过程中起着冷却介质的作用，将地面及高空的太阳辐射热最终辐射到温度更低的外太空方向去。
本项目根据对热工过程的深刻理解，采用工程设计的技巧以非常简洁可靠的工艺过程直接将功率高达31.5亿千瓦（相当于165倍三峡大坝的总装机容量！）的太阳能及空气中的热能用于蒸发数量高达4,617,000吨/时的水分，使其转化为水蒸气所具有的势能。而所消耗的电能仅490万千瓦。就能量消耗性质而言，这里490万千瓦电功率只是驱动水泵的功率，是作为增湿大气层工艺过程中为利用太阳能及风能（高达31.5亿千瓦）以蒸发水分时驱动水泵所需要的功率，也即以1焦耳的有价电能换取643焦耳的无价太阳能及风能能供水分蒸发的工艺过程，所谓四两拨千斤之功能。就系统的工作特性而言，本系统具有蒸发规模巨大，蒸发过程稳定，安全，迅速，可靠，简易诸重要特点。从传热的角度说本项目在采用增湿大气层方法以恢复沙漠生态的过程中是一种仅以490万千瓦功率的电能(约折合0.16%的蒸发用太阳能及空气热量)通过驱动617,000吨/时水分作为中间介质，从而使其按31.5亿千瓦功率的吸热规模蒸发，以将地面及近地大气层内的巨大热量迁移到高空并最后辐射向外太空中去的工艺方法。由此可见沙漠的增湿治理过程其实同时也是地面热量的大规模高速向外太空的迁移过程。在这100亿吨增湿水分蒸发到大气层内后仍将按宏观世界水分循环规律在天地间继续进行降雨，蒸发，冷凝等水分的转化形式时还将继续将为数可观的热量从地面迁移到高空并最后辐射向外太空去，直到充分稀释或消耗殆尽为止。因此这种对大气层增湿以治理沙漠的工艺过程从传热的机制而言，实质上它同时也是一种具有大规模遏制地球变暖趋势的工艺过程。此外在增湿过程中蒸发后形成的水蒸气以大规模流股形式向上空浮动迁移的过程中会产生流股运动过程中必然具有的对周围空气的卷吸效应，从而会使更多的高温空气一并离开地面蒸发区空间，使其形成负压区，从而会构成以对流形式使距蒸发区较远的干旱空气及时补充流入蒸发区的功能（属于风能的开发利用）。其实采用此创新工艺产生的最根本巨大的影响还在于及时补充了因土地植被减少而形成的天空水分短缺现象，并减轻了因此而造成的气候干旱化的种种恶果的环境效应。自工业革命以来现代经济的发展高度依赖于矿物能源的支持，煤炭，石油的大规模焚烧极为严重的污染了大气层，更何况随着这些矿物资源的日益枯竭，能源成本也日趋昂贵。从长远考虑将来人类经济发展的能源基础势必逐步转向于取之不尽，用之不尽的太阳辐射能。但迄今人类对太阳能的工业利用水平仍是非常低微的，仅仅局限于热水器，太阳能电池之类微能量的转化技术而已。本工艺过程中主要涉及的是大规模利用太阳能进行沙漠治理的工程技术。其工艺特点有二，一是工艺过程非常简单，二是规模大。其第一个特点表明投资的风险低。就第二个特点而言，及早进行大规模利用太阳能的工程实践，积累有关的技术经验，从能源发展的角度考虑对保持国家强大的综合技术实力具有非常重要的战略意义。
项目效益
1，.资源价值:淡水和土地历来是国家最为重要的资源和财富。我国西部地区面积广大，地下矿产资源丰富，只因远离海洋，天气干旱。淡水资源的贫乏严重的制约了当地工农业的发展。本项目建成并充分发挥效益后，亿万年来禁锢在塔克拉玛干沙漠下的数量巨大的高矿化度水资源将在蒸发过程中得到彻底净化，并将重新进入天地间正常的宏观循环途径。并且其循环量完全是在人工控制下进行的，因此完全可以在满足盆地内需要的基础上同时向北疆，陇西等高度缺水地区大量输出淡水以满足广大西部地区对水资源的需要，意义十分重大。
在采用增湿大气层方法治理包括塔克拉玛干沙漠在内的塔理木盆地的同时，除整个塔理木盆地范围内气候均将获得彻底改善外，盆地东侧的哈顺沙漠，白龙堆沙漠，库姆塔格沙漠等约拾万平方公里左右的极端干旱的海拔较高区域也必将深受其惠，在以增湿大气层及漂移云层的影响下有可能逐渐演化为草原地区。仅整个塔理木盆地即相当于日本全国领土面积的2.2倍。塔克拉玛干沙漠所处盆地的周围有群山围绕，能有效的屏蔽掉北方寒流和过于潮湿的印度洋暖湿流的干扰，这表明盆地内气候具有不易受外界大气环流的干扰，因此在完全绿化后将具有一定程度的人工可控制性。由于地处温带，日照丰富，在生长季节内的生理辐射总量＞230KJ/cm2,在大气层增湿后估计应接近江淮流域，海拔不高，地势平坦。因此绿化和生态恢复工程一旦完成后其云层及降雨量必然增加，在解决地下高矿化度水分的经济合理的太阳能淡化工艺问题后是不难成为极其适宜于各种亚热带经济作物大面积生长的潜力巨大的地区。无疑将成为我国林业和巨大的优质农产品生产基地。
上述进度规划中提及的8～13年时间系指增湿盆地范围内大气层所需时间，是属于为整个塔理木盆地开发创造条件的时期。就盆地的自然绿化进程而言，在增湿过程中，随着盆地范围内大气层湿度的增加，漂浮在1000～2000公尺高度范围内的云层数量也会同时增加，因此盆地范围内高度为1000～2000公尺左右的山坡应该是最能经常与云雾接触的下垫面，其表面润湿的程度也应比较高，所以最先能取得绿化效果的应该是盆地周边能经常接触到云雾湿汽的山坡地带。就降雨概率而言，塔克拉玛干沙漠在夏季为我国西部地区比较长期的稳定的低压中心，因此只要天空中存在具备降雨条件的由水汽蒸发冷凝形成的积云，其降雨机制还是非常具备的。为确保盆地非常稳定的抗旱性，一旦湿度条件具备就应及时通过飞机播种等形式使盆地周边山坡能种上适合当地自然条件的快速生长的理想树种，以保证长期稳定的蒸腾作用以及木材生长速度等经济指标。正是这些山坡的先后绿化并最终在人工干预下繁衍为森林的过程中，将会使盆地范围内发源于周边山地的144条季节性河流的过水期以及水量必将大大增长，并会使河流的流程逐渐延长，塔理木河的任意泛滥的历史必将过去，罗布泊将重新成为大面积的水量丰富的湖泊，盆地内气候的湿润化还会使盆地东侧的哈顺沙漠，白龙堆沙漠，库姆塔格沙漠逐渐重新演变为草原地区。盆地范围内宜林山地面积按20余万平方公里考虑，在增湿工作结束10年后上述20余万平方公里面积的山坡将成为绿树成荫的森林地带。从而最终成为能为国家提供巨大木材产品的基地。随着盆地周边森林的形成以及河流的延长，河水的稳定化，气候的湿润化，盆地内日照强度达到生理辐射总量将接近江淮流域的230KJ/cm2,因此大漠的大部分必将演变为具有高产能力的良田。按塔克拉玛干沙漠范围内有60%面积能再次转变为良田考虑，则此良田面积应为F=60％×34万平方公里≌20万平方公里＝3亿亩。这相当于在接近我国江淮流域气候的宜农地区扩大了约占全国现有农田（18亿亩）的15%面积的处女地。
2，环境效益：塔里木盆地远离海洋，四周为高山围绕，仅东偏北方向库鲁克塔格山脉附近存在一300~400公里左右宽的地形缺口，与盆地外沙漠相连，盆地内气候具有较高的封闭性，生态系统极为脆弱。大气层中的湿度主要靠盆地周围高山拦阻到的来自盆地外云层的积雪融化后的水分维持循环，其水量非常有限，难以维持众多树木生长的需要。现采用人工直接向大气层大量补充水分的机制以创建能使众多树木成长所需要的水分，随着绿化工程的进展森林巨大的蒸腾作用必将逐渐增大其向大气层提供的水分比例，并形成一种比较理想的生态环境。随着盆地内大气层的湿度增加，气候改善，沿着东偏北方向库鲁克塔格山脉方向逸出的湿汽也必将使盆地东侧的哈顺沙漠，白龙堆沙漠，库姆塔格沙漠以及从嘉裕关，玉门，星星峡，哈密一线的干旱气候得到显著改善。
按计划每年通过机井蒸发100亿吨水量虽长期保持不变，但随着盆地范围内植物蒸腾能力的增长，盆地范围内的水分蒸发量还是会明显上升的。大气层增湿速度则与植物成长速度及下垫面水分的保持能力有关。当盆地周边山坡为绿荫封闭后，日益堆积增多的落叶将形成储水能力极佳的腐植层，它将使众多河流能长期的保持稳定水量。最终盆地内日益增多的淡水资源部分将会直接以日益增多的云层的形式通过盆地东侧缺口以及天山山脉东西二侧的山垭流向周边缺水地区，此外富裕淡水还能以管道形式长距离的输出到需水城市。
3,大气层系由多种气体组成的混合物，按目前各种理论及测试技术均不能正确分辨出其各种组成对热量传输的单独影响量。塔克拉玛干沙漠的增湿治理过程中能很好的反映出在治理前后以及在治理过程中盆地内平均温度值与增湿水量间的关系，从而奠定水分在大气层热量传输的分额。这对正确制定大气层的辐射热量平衡图以及正确评估导致当前气候变暖的真正原因至关重要。一旦确定了水分在影响大气层温度水平的程度后就不难确定在对其它中低纬度地带广大沙漠地区采用相同增湿大气层措施后的大气层降温幅度值。这其实正是人类梦寐以求的人工控制气候的开端。
4,与南水北调工程比较：本项目中每年需开发的地下水资源数量约为南水北调过程中总输水量的20％，其投资基本约为南水北调工程总投资的一半左右，为此仅从技术及投资效益等方面对二工程作一全面比较：
1,水北调工程需要经过长达数千公里路程，占用大片良田，拆除大量建筑物才能将长江水资源引到缺水的华北地区，而本项目是直接就近开采大漠地下仅数百公尺距离处为水文部门视为无法作其他用途的废弃的高矿化度废水资源，因为距离极近，就地开采，因此不存在拆迁及占用大片成熟土地开
从上述典型云层及典型云滴尺寸的计算结果中不难看出云层对辐射巨大的屏蔽功能。现按宏观尺寸估算该云块的对阳光的反射量：
取云层处的太阳辐射强度为E=2,352KJ/M2h，设该云层反射率为50%，则在白天每小时该云块向外太空反射的太阳热量为：
q2=F×E×T=265×2,352×1= 623,280kJ≌6×105kJ。
其具体反射阳光的能量值与云层存在时间长短有关。
按盆地内增湿用100亿吨水分蒸发到空中后以云滴形式在天空存在1小时的吸热量ΣQ2=1×1010×q2=1×1010×6×105≌6×1015KJ
计算使上述100亿吨增湿水分首次蒸发并按云滴形式存在1小时所需总热量Q3=ΣQ1＋ΣQ2＝2.5×1016+6×1015=3.1×1016kJ。
占盆地每年接受的太阳辐射量Q4的分额：
已知塔克拉玛干沙漠地区每年日照时间为T=2500～3000小时，太阳每年总辐射量为L＝5.88~6.3×109J/M2a=5.88~6.3×106kJ/M2a [2]P.6
取L1=6×106kJ/M2a
Q4=F×L1=8.84×1011×6×106≌5×1018kJ/a
Q3÷Q4=3.1×1016Kj÷5×1018kJ≌0.62%。这仅表示地表100亿吨增湿水分蒸发后在天地间循环一次以及以云层形式在天空存在1小时过程中向外太空传输的热量比例。由于上述水分不断处在蒸发，冷凝，成云，降雨等的变化过程中，直至充分稀释或消耗殆尽，不难看出如取其平均消耗次数为20次时，Q3÷Q4=12.4%,如取其平均消耗次数为30次时，Q3÷Q4=18.6%,因此其所占上述盆地总太阳辐射分额非常巨大，因此增湿大气层的过程同时也是将地表巨额热量传向外太空的过程。在上述水分完全循环消耗殆尽前具体的传热总量将来可通过对治理过程中增湿水量与盆地内温度场的平均降幅值的关系分析过程中逐渐明朗。从上述水分在大气层内的传热机理分析中不难看出决定大气层温度场水平的主要因素应该是空气中水分含量。
增湿过程中的能量转换
已知200C时水的汽化潜热为q=2,453.3KJ/Kg[4]P.196, 按水泵每天抽水量为G1=720吨/天，喷水作业时间为8小时，所以每小时应喷水量为
G2=720÷8=90吨/时 其中90%用于蒸发，所以蒸发水量为G3=90%×90=81吨/时。使57,000口水井水分蒸发的每小时蒸发水量为:
G＝81×57,000=4,617,000吨/时。其相应的吸热量为
Q=q×G×1000=2,453.3×4,617,000×1,000=1.1×1013KJ/h
=3.15×109KW=31.5亿千瓦。
对塔里木盆地内大气层的大规模增湿工程涉及到巨大热能的迁移，为此有必要详细阐明此增湿工艺过程中能量的转变过程。上述水分大规模蒸发过程中计有四种对象参与了大气层增湿过程：电能，太阳能，风能，水体。其中电能是作为工艺过程中的控制因素，作为驱动水泵的能源参与了从地下抽取水分及沿管道输送水分的工作。太阳能在水分吸热汽化过程中被水分吸收并转变为水蒸气的势能，此外在水分冷凝成云层中的水滴后部分高空中的太阳能又会被球状液滴表面直接散射到太空中去。大漠内干旱的空气通过与水分接触会快速的以接触传热及对流传热的形式使部分水分汽化，是为风干作用。水分在增湿过程中通过吸热相变，上浮，冷凝过程的辐射放热，冷凝及以云滴表面直接反射辐射能等形式起到传热介质的作用。液态水分在相变过程中吸热汽化后其体积将膨胀一千余倍，也即其相变过程中所吸收的外界热能在相变时转化为水蒸气的势能。水在汽化为水蒸气后其比重小于周围的空气（200C时水蒸气比重为0.8kg/m3,空气比重为1.3kg/m3）。因此在地面附近的水蒸气具有作向上飘浮趋势的势能。较轻的水蒸气夹带着周围热空气向上浮动过程的物理实质是水蒸气具有的势能在上浮过程中转变为向上运动的动能，也就是风能。随着地面附近热空气伴随着水蒸气上浮后，周围地区湿度较小的干旱空气必然流入蒸发区以填补所形成的真空。而湿度较小的干旱空气流入后会加速水分的蒸发速度，是为风干作用。水体在上述蒸发，上浮，及冷凝辐射散热后以云滴形式反射阳光的整个运动变化过程中起着冷却介质的作用，将地面及高空的太阳辐射热最终辐射到温度更低的外太空方向去。
本项目根据对热工过程的深刻理解，采用工程设计的技巧以非常简洁可靠的工艺过程直接将功率高达31.5亿千瓦（相当于165倍三峡大坝的总装机容量！）的太阳能及空气中的热能用于蒸发数量高达4,617,000吨/时的水分，使其转化为水蒸气所具有的势能。而所消耗的电能仅490万千瓦。就能量消耗性质而言，这里490万千瓦电功率只是驱动水泵的功率，是作为增湿大气层工艺过程中为利用太阳能及风能（高达31.5亿千瓦）以蒸发水分时驱动水泵所需要的功率，也即以1焦耳的有价电能换取643焦耳的无价太阳能及风能能供水分蒸发的工艺过程，所谓四两拨千斤之功能。就系统的工作特性而言，本系统具有蒸发规模巨大，蒸发过程稳定，安全，迅速，可靠，简易诸重要特点。从传热的角度说本项目在采用增湿大气层方法以恢复沙漠生态的过程中是一种仅以490万千瓦功率的电能(约折合0.16%的蒸发用太阳能及空气热量)通过驱动617,000吨/时水分作为中间介质，从而使其按31.5亿千瓦功率的吸热规模蒸发，以将地面及近地大气层内的巨大热量迁移到高空并最后辐射向外太空中去的工艺方法。由此可见沙漠的增湿治理过程其实同时也是地面热量的大规模高速向外太空的迁移过程。在这100亿吨增湿水分蒸发到大气层内后仍将按宏观世界水分循环规律在天地间继续进行降雨，蒸发，冷凝等水分的转化形式时还将继续将为数可观的热量从地面迁移到高空并最后辐射向外太空去，直到充分稀释或消耗殆尽为止。因此这种对大气层增湿以治理沙漠的工艺过程从传热的机制而言，实质上它同时也是一种具有大规模遏制地球变暖趋势的工艺过程。此外在增湿过程中蒸发后形成的水蒸气以大规模流股形式向上空浮动迁移的过程中会产生流股运动过程中必然具有的对周围空气的卷吸效应，从而会使更多的高温空气一并离开地面蒸发区空间，使其形成负压区，从而会构成以对流形式使距蒸发区较远的干旱空气及时补充流入蒸发区的功能（属于风能的开发利用）。其实采用此创新工艺产生的最根本巨大的影响还在于及时补充了因土地植被减少而形成的天空水分短缺现象，并减轻了因此而造成的气候干旱化的种种恶果的环境效应。自工业革命以来现代经济的发展高度依赖于矿物能源的支持，煤炭，石油的大规模焚烧极为严重的污染了大气层，更何况随着这些矿物资源的日益枯竭，能源成本也日趋昂贵。从长远考虑将来人类经济发展的能源基础势必逐步转向于取之不尽，用之不尽的太阳辐射能。但迄今人类对太阳能的工业利用水平仍是非常低微的，仅仅局限于热水器，太阳能电池之类微能量的转化技术而已。本工艺过程中主要涉及的是大规模利用太阳能进行沙漠治理的工程技术。其工艺特点有二，一是工艺过程非常简单，二是规模大。其第一个特点表明投资的风险低。就第二个特点而言，及早进行大规模利用太阳能的工程实践，积累有关的技术经验，从能源发展的角度考虑对保持国家强大的综合技术实力具有非常重要的战略意义。
项目效益
1，.资源价值:淡水和土地历来是国家最为重要的资源和财富。我国西部地区面积广大，地下矿产资源丰富，只因远离海洋，天气干旱。淡水资源的贫乏严重的制约了当地工农业的发展。本项目建成并充分发挥效益后，亿万年来禁锢在塔克拉玛干沙漠下的数量巨大的高矿化度水资源将在蒸发过程中得到彻底净化，并将重新进入天地间正常的宏观循环途径。并且其循环量完全是在人工控制下进行的，因此完全可以在满足盆地内需要的基础上同时向北疆，陇西等高度缺水地区大量输出淡水以满足广大西部地区对水资源的需要，意义十分重大。
在采用增湿大气层方法治理包括塔克拉玛干沙漠在内的塔理木盆地的同时，除整个塔理木盆地范围内气候均将获得彻底改善外，盆地东侧的哈顺沙漠，白龙堆沙漠，库姆塔格沙漠等约拾万平方公里左右的极端干旱的海拔较高区域也必将深受其惠，在以增湿大气层及漂移云层的影响下有可能逐渐演化为草原地区。仅整个塔理木盆地即相当于日本全国领土面积的2.2倍。塔克拉玛干沙漠所处盆地的周围有群山围绕，能有效的屏蔽掉北方寒流和过于潮湿的印度洋暖湿流的干扰，这表明盆地内气候具有不易受外界大气环流的干扰，因此在完全绿化后将具有一定程度的人工可控制性。由于地处温带，日照丰富，在生长季节内的生理辐射总量＞230KJ/cm2,在大气层增湿后估计应接近江淮流域，海拔不高，地势平坦。因此绿化和生态恢复工程一旦完成后其云层及降雨量必然增加，在解决地下高矿化度水分的经济合理的太阳能淡化工艺问题后是不难成为极其适宜于各种亚热带经济作物大面积生长的潜力巨大的地区。无疑将成为我国林业和巨大的优质农产品生产基地。
上述进度规划中提及的8～13年时间系指增湿盆地范围内大气层所需时间，是属于为整个塔理木盆地开发创造条件的时期。就盆地的自然绿化进程而言，在增湿过程中，随着盆地范围内大气层湿度的增加，漂浮在1000～2000公尺高度范围内的云层数量也会同时增加，因此盆地范围内高度为1000～2000公尺左右的山坡应该是最能经常与云雾接触的下垫面，其表面润湿的程度也应比较高，所以最先能取得绿化效果的应该是盆地周边能经常接触到云雾湿汽的山坡地带。就降雨概率而言，塔克拉玛干沙漠在夏季为我国西部地区比较长期的稳定的低压中心，因此只要天空中存在具备降雨条件的由水汽蒸发冷凝形成的积云，其降雨机制还是非常具备的。为确保盆地非常稳定的抗旱性，一旦湿度条件具备就应及时通过飞机播种等形式使盆地周边山坡能种上适合当地自然条件的快速生长的理想树种，以保证长期稳定的蒸腾作用以及木材生长速度等经济指标。正是这些山坡的先后绿化并最终在人工干预下繁衍为森林的过程中，将会使盆地范围内发源于周边山地的144条季节性河流的过水期以及水量必将大大增长，并会使河流的流程逐渐延长，塔理木河的任意泛滥的历史必将过去，罗布泊将重新成为大面积的水量丰富的湖泊，盆地内气候的湿润化还会使盆地东侧的哈顺沙漠，白龙堆沙漠，库姆塔格沙漠逐渐重新演变为草原地区。盆地范围内宜林山地面积按20余万平方公里考虑，在增湿工作结束10年后上述20余万平方公里面积的山坡将成为绿树成荫的森林地带。从而最终成为能为国家提供巨大木材产品的基地。随着盆地周边森林的形成以及河流的延长，河水的稳定化，气候的湿润化，盆地内日照强度达到生理辐射总量将接近江淮流域的230KJ/cm2,因此大漠的大部分必将演变为具有高产能力的良田。按塔克拉玛干沙漠范围内有60%面积能再次转变为良田考虑，则此良田面积应为F=60％×34万平方公里≌20万平方公里＝3亿亩。这相当于在接近我国江淮流域气候的宜农地区扩大了约占全国现有农田（18亿亩）的15%面积的处女地。
2，环境效益：塔里木盆地远离海洋，四周为高山围绕，仅东偏北方向库鲁克塔格山脉附近存在一300~400公里左右宽的地形缺口，与盆地外沙漠相连，盆地内气候具有较高的封闭性，生态系统极为脆弱。大气层中的湿度主要靠盆地周围高山拦阻到的来自盆地外云层的积雪融化后的水分维持循环，其水量非常有限，难以维持众多树木生长的需要。现采用人工直接向大气层大量补充水分的机制以创建能使众多树木成长所需要的水分，随着绿化工程的进展森林巨大的蒸腾作用必将逐渐增大其向大气层提供的水分比例，并形成一种比较理想的生态环境。随着盆地内大气层的湿度增加，气候改善，沿着东偏北方向库鲁克塔格山脉方向逸出的湿汽也必将使盆地东侧的哈顺沙漠，白龙堆沙漠，库姆塔格沙漠以及从嘉裕关，玉门，星星峡，哈密一线的干旱气候得到显著改善。
按计划每年通过机井蒸发100亿吨水量虽长期保持不变，但随着盆地范围内植物蒸腾能力的增长，盆地范围内的水分蒸发量还是会明显上升的。大气层增湿速度则与植物成长速度及下垫面水分的保持能力有关。当盆地周边山坡为绿荫封闭后，日益堆积增多的落叶将形成储水能力极佳的腐植层，它将使众多河流能长期的保持稳定水量。最终盆地内日益增多的淡水资源部分将会直接以日益增多的云层的形式通过盆地东侧缺口以及天山山脉东西二侧的山垭流向周边缺水地区，此外富裕淡水还能以管道形式长距离的输出到需水城市。
3,大气层系由多种气体组成的混合物，按目前各种理论及测试技术均不能正确分辨出其各种组成对热量传输的单独影响量。塔克拉玛干沙漠的增湿治理过程中能很好的反映出在治理前后以及在治理过程中盆地内平均温度值与增湿水量间的关系，从而奠定水分在大气层热量传输的分额。这对正确制定大气层的辐射热量平衡图以及正确评估导致当前气候变暖的真正原因至关重要。一旦确定了水分在影响大气层温度水平的程度后就不难确定在对其它中低纬度地带广大沙漠地区采用相同增湿大气层措施后的大气层降温幅度值。这其实正是人类梦寐以求的人工控制气候的开端。
4,与南水北调工程比较：本项目中每年需开发的地下水资源数量约为南水北调过程中总输水量的20％，其投资基本约为南水北调工程总投资的一半左右，为此仅从技术及投资效益等方面对二工程作一全面比较：
1,水北调工程需要经过长达数千公里路程，占用大片良田，拆除大量建筑物才能将长江水资源引到缺水的华北地区，而本项目是直接就近开采大漠地下仅数百公尺距离处为水文部门视为无法作其他用途的废弃的高矿化度废水资源，因为距离极近，就地开采，因此不存在拆迁及占用大片成熟土地开
凿运河的工程施工问题；
2,为保证南水北调时的水质，沿运河二侧必须建筑许多污水处理厂以防水质下降，影响使用。本项目采用阳光和大气直接蒸发高矿化度废水，能使它直接形成蒸馏水品质的优质淡水储存于盆地大气层中，具有增湿大气层的作用。并且在这大量优质淡水以降雨形式下降时又必然是一次以雨水淋透大气层中尘埃的大气净化过程，这能使悬浮在空气中的沙尘量减少。此外这种增湿过程中水分具有在天地间反复若干次的循环特征，所以上述的水质净化和大气净化这二种净化过程也将反复若干次，这显然能在很大程度上使盆地内空气中的沙尘量大大减少；
3,南水北调工程目的在于解决华北地区对淡水的需求，是一项单一的缺水补水工程。南水北调过程中不存在对环境温度的调节功能。本项目采用具有高度创新内容的用水工艺过程，从而在用水效果和目的上与传统方式间存在极大差别。在本项目中充分考虑到水资源具有的高度循环再生能力的基本特征，从而设计了能充分利用水分这种能快速循环再生特征的工艺过程。在具体考虑中利用了（1）大漠地下极为丰富的咸水资源；（2）比较封闭的盆地地形；（3）沙漠中极为强大的水分蒸发能力。基于塔克拉玛干沙漠内普遍存在的极为深厚的沙层，如采用常规灌溉时大量水分将迅速渗漏消失，根本无法满足植物缓慢吸收的要求。为此本项目中利用沙漠地区昼夜温差很大的特征，仅靠增加近地大气层湿度就能在夜晚气温降低后形成大量露水，从而使植物能通过裸露在地面上的茎叶等器官直接吸收温度下降后形成的大量露水以满足生存的需要。储存于盆地内大气层中的水分在其快速频繁的成云，降雨，再蒸发的运动过程中，不仅能产生数十倍于单一缺水补水模式的水分灌溉效率，同时还会将盆地范围内大量热量迁移向外太空，使盆地范围内空气湿润化，减小昼夜温差的幅度。采用首先改变塔理木盆地范围内过于干旱的气候，创造一个能使植物普遍生存，繁衍的环境，从而使整个大漠地区以及周围严重荒漠化的山坡能重新形成繁茂的绿色空间应该是一种非常具有远见卓识的极高效的利用水资源的形式。在南水北调过程中需投资千亿元以上，调长江水将近500亿吨方能解决华北地区数十万平方公里土地上的水分短缺问题。在本项目设计中仅每年抽取100亿吨咸水即能使面积达84万平方公里的荒漠之地恢复生态，这表明采用不同的用水方法会产生很不相同的水分使用效果。如果采用普通灌溉方式，即使每年供应数千亿吨淡水也难使具有快速漏水性能的沙漠重新恢复植物的生存能力。本项目通过先仅靠每天产生的大量露水自发繁衍能抗旱的植物种群开始，待在沙层表面堆积了数代植物茎叶的具有良好吸存水分能力的腐植质后，及时逐渐更换为优良的乔木品种，从而使盆地范围内大气层的增湿作用重新恢复到主要依靠众多高大乔木的蒸腾能力为基础的正常状态下。
4,在本项目中水分并不直接用于灌溉或饮用，而是以气态形式储存在盆地上方的大气层内，它首先是作为传热介质使用，采用大量水资源先增湿盆地内大气层技术时，必然会使地面大量热量迁移到高空，并辐射到外太空，是一种能在很大范围内调节地区温度的措施，这表明本项目绝非缺水补水立竿见影式的水利工程。本项目主要目的不仅是解决水资源短缺问题，它同时更是一种改善大漠地区昼夜温差太大，即所谓大陆性气候的良好措施。首先增加用于增湿整个塔理木盆地范围内大气层湿度，先创造在盆地范围内云层形成概率的做法，而云层的形成及增多则是产生淡水资源的基础，根据物质不灭定律这每年大规模向盆地范围内大气层增湿的水分除少量逸出外，其余水分必然会遵循水分在自然界的变化循环规律，多次重复性的演化为云雨普降于盆地范围内。由于能多次重复发生降雨过程，因此盆地内每年产生的淡水量总和的效益当远远大于每年仅100亿吨淡水直接灌溉时产生的效益。只是这些淡水并不能准确的降落在比较小的指定范围内而已，但这并不影响工程的气候，绿化，和最终增加水资源的整体效益和对整个国家和气象学理论的巨大贡献。增湿大气层的做法能彻底改变盆地范围内极端干旱的大陆性气候，恢复整个盆地的良好生态，使广大不毛之地变为森林及良田沃野。但同时必须指出这是一个比较长期才能产生效益的工程。
风险分析
本项目风险基本分二阶段，其一为正式决策前的资源风险，本项目能否实施必须取决于塔克拉玛干沙漠地下的水资源的实际储存量。但迄今由于水文部门习惯上恒视矿化度大于2克/公斤的水质为并无利用价值的废水，因此在大漠腹地内从未进行过钻井调查工作。只有在对大漠地下的水资源进行初期勘探先落实一必要的可供开采储备量后方能初步减少此资源风险。随着勘探范围的扩大及实际提供的可开采量的增长，此项风险当逐渐减小，消失。其次为增湿过程中的风险，向大气层增湿属于探索性工艺，虽然工艺过程非常简单，但塔里木盆地范围巨大，其增湿的时间过程非常漫长。在增湿初期仅处于杯水车薪阶段，不可能产生可以觉察的效果，而大规模的蒸发措施必须在比较小的范围内集中开发较多水井后方能觉察其增湿效果。这是一项缓慢的需要坚强耐心和信心的工作，沙漠地区环境恶劣，条件艰苦。在大气层增湿的缓慢过程中极易在效果呈现前产生意见分歧或因外界压力而产生半途而废的风险。这种源于信心不足产生的软弱动摇所形成的风险很可能是本项目中最大的一种风险因素。为减少此项风险需要采取二项措施：1,在组织项目领导机构人选时，领导成员除必须具有的组织能力外，其对项目的信心和坚定的意志力尤为重要，缺少主见的成员在漫长的增湿过程中，在具体的增湿效果尚未开始呈现前，往往会在众多怀疑者的指责和艰苦的沙漠野外工作条件压力下形成悲观动摇情绪，使工程的实施过程形成几上几下反复折腾的劳民伤财的极为被动的局面。因此事先通过媒体及网站进行充分的讨论，听取广大公众的意见将显得非常重要，让一切怀疑观点尽量能在阳光下及早公开亮相，这是一种以反对者的声誉为筹码的意见发表形式，因此其意见会更具有值得认真考虑的价值，同时又能大幅度的减少在今后漫长增湿过程中的暗剑数量。既能及时发扬民主，又能提前使反对者在治理工作开展前就将能量释放出来，会减少以后治理过程中的阻力，因此策略上是非常有利的一种措施。通过媒体进行大幅度的讨论过程不仅能事先取得最大多数有识之士的支持，并且很可能在众多意见的反馈过程中能及时发现，产生真正优秀的项目主持人。此外积极争取参与大城市防暑降温项目的机会，通过参与大规模喷水蒸发的工程实践以积累和增长对增湿大气层工作的信心，应该也至为重要。
本项目一旦有取得成功的迹象，则当前气象界盛行的所谓CO2就是导致地球变暖的看法势必将不攻自破。但也正是基于这类原因，本项目一旦提出就非常可能会遇到传统习惯观念的顽强阻扰和牵制。这其实也正是国内真正重大创新一直比较稀少的根本性，普遍性原因，也是本项目的真正阻力所在。
存在问题
1，大漠内多流动沙丘，难以修筑道地。更没有水电等基本设施，一切开发及生活物资必须沿沙漠周围公路输入。因此为便于建井及日后运行管理蒸发区，蒸发区宜成片修建。大漠内地面沙丘起伏变化并无固定地形，为便利人员交通往来，有必要从公路沿线起，到各成片蒸发区间在较高的固定沙丘顶部每数公里建立一30～40公尺高路标以避免迷途风险，各路标应按一定规律进行编号，其顶端应设置灯光信号以提供充分的夜间导航性能，同时也可作为从生活区到蒸发区建立无线电通信的中继站。其示意图见附图4。
2，输电线的埋设问题，采用风力发电其投资约为采用天然气发电的十倍左右，比较昂贵，且盆地范围内由于受群山阻挡平均风力并不大，因此在初步可行性分析中从经济效益出发考虑宜按火电为主考虑。但大漠之中风沙层深厚，从安全考虑必须制定较合理的输电电压，电线绝缘规格，埋置深度及埋置后的地面标志设置方法等具体问题。
3，运行后交通方式问题。大漠之中无任何生活基础设施，按永久居住点考虑生活枯燥也并不经济。因此宜在沙漠边缘距各蒸发区较近地点设置若干生活基地，作为附近蒸发区职工的生活区，每天或每隔天由专用车辆接送上下班，巡视各蒸发场工作情况。
4，沙漠地表负荷承载能力及桩基深度的确定及各种电器及避雷器电线接地问题。确定必要操作规范，以保证安全。
5，在实践过程中积累了一定经验后，应及时考虑逐步采用摄像仪监视系统取代人工巡视方式，采用全自动化模式运行以降低运行成本。
6,网站建设问题，为了实现决策的民主，规划更完善，政务的有效监督，以及持久性的集思广益，有必要在项目筹备阶段即开始建立塔里木盆地治理网站。网站应有设计良好储量较大的数据库，应能至少根据日期，标题，作者姓名即能迅速进行查询，并按时做好各种数据的备份工作并按年度做好每年新增数据的永久性光碟刻录保存工作。从长久考虑，管理机构呈高度分散的分布在大漠地区内各处，生活艰苦单调，如果网站能落实比较优秀的主编人员，则完全可以将网站内容向日报方向发展，提供其阅读的多样性及趣味性，使网站成为广大工作人员密切相关的伴侣，从而集行政，技术，生活，舆论，以及舆论监督等多种功能为一体的团队凝聚力核心园地。
7.增湿速度问题：在水分进入盆地范围内大气层后，其有效的循环持续时间长短将直接影响到整个盆地生态恢复的速度和盆地内淡水的形成过程，关系极为重大。为此在项目筹备阶段即应统筹考虑应配备的各种具体监测仪表，以及配置地点，数据采用的分析方法等问题。
结论
热工计算表明用现代非常普通的工程技术就完全可以非常经济的通过向大气层蒸发水分的形式大规模的利用太阳能和风能以改造沙漠地区极为干旱的气候。在大气湿度达到能满足抗旱植物生存及繁衍条件时，沙漠地区的绿化将是一种必然的结果（就如同荒芜的田野上会迅速自发的长满野草其道理基本相同）。通过对沙漠地区大气层的大规模增湿措施就完全可以替代盆地昔日沙漠化前植物的蒸腾功能从而使生态环境重新在沙漠地区迅速复苏。这表明自然界通过漫长岁月演化而形成的依靠陆地上植被的蒸腾作用以完成大陆范畴内的自然界水分循环功能在当今时代是完全可以用人工大规模增湿大气层的工程措施代替，当盆地内大气层增湿到容易产生云层的平均湿度后继续进行的大规模增湿作业将具有模拟自然界积云形成的机制效果。一旦实践证明人类可以通过增湿大气层的方法形成云雨，这就将在事实上达到人工控制气候的目的。
在本项目计算中表明以水为介质在对塔理木盆地改造过程中，采用1焦耳电能将驱使643焦耳热能从地面迁移到高空并辐射向外太空。应该说明这里仅系该相应水分在第一次从地面蒸发过程中所携带的热能数量，实际上水分一旦进入大气层后将快速的在天地之间反复循环，其每一次循环均将从地面携带如此可观的热量散向外太空，直到该水分在循环过程中损失殆尽为止。这实质上正体现了水分对大气层温度的调节功能。因此不难看出大气层的平均温度水平应该是大气层内平均水分含量的函数。所谓地球变暖现象正是大气层缺水的一种表现形式。在陆地水分的循环过程中，众多植被的巨大蒸腾功能是土壤内水分再次进入大气层所不能缺少的重要环节，地面植被数量的快速减少必然引起大气层湿度的大幅度下降，其所引发的气候恶化后果远比许多气象专家所能想象的要严重得多。因此对这些地区大气层的增湿应该是一种非常重要的恢复环境正常化的必要措施。
塔理木盆地生态恢复工程充分利用了盆地具有的高度封闭的地形优势，大漠地下极为丰富的水资源，以及充分的太阳辐射能条件，是一项结合废水资源再生，土地资源再生以及恢复气候正常化三位一体的创新含量很高的工程。是采用工程措施迅速扭转因人类对森林及植被的大规模破坏所形成的生态失衡现象的必要工程措施。沙漠地区是地球上环境最恶劣的地区，在塔理木盆地生态的成功恢复将为世界上广大沙漠地区以及众多干旱地区的生态恢复提供一种创新的增湿大气层的治理方法。但上述以增湿大气层措施治理沙漠的方法其应用范围应远远不止于仅仅恢复沙漠地区及众多干旱地区的生态环境。世界各地众多城市以及道路网发达地区，建筑物稠密地区无不存在着大规模的以毫无水分蒸发能力的水泥构造物覆盖土壤表面的现象。地表的这种结构形式的变化彻底的切断了土壤内水分蒸发的途径，从而不可避免的会引起上述城市地区大气层湿度值的下降，以及由此伴随的云量减少，雨水短缺，昼夜气温变化幅度明显增大，风力增加，紫外线指数显著上升，下垫面积热量增加，热岛现象，各种自然灾害发生频率的增加（这与大气焓值大幅度减少密切有关），地球变暖等一系列与大气层湿度下降直接有关的气候问题。因此上述地区也应该考虑通过增湿大气层使该局部地区的气候正常化问题。准确的按传热学观点而言，地球变暖现象的实质应该首先是下垫面内（不是大气层！）积热量的增多现象。就地球上的太阳辐射的热平衡而言，下垫面中这些积热中除部分热量以长波形式直接辐射掉外，其余的绝大部分热量应该主要是靠水分在天地间反复的循环性蒸发才能迁移到高空，并在随后水汽冷凝过程中直接辐射到外太空去。不言而喻一旦大气层内作为重要传热介质的水分随着地面植被的大量消失而减少时，下垫面内的积热量必然增多，并以地表变暖现象呈现出来。因此要改变地球变暖现象，首先必须采取恢复大气层内水分的必要含量。沙漠地区及热岛现象严重的城市中心地区的大气层由于植物稀少，故应属于较其周围地区更干旱的地区，其变暖现象尤为突出，采用人工增湿大气层措施首先使这些地区大气层水分增加就能最有效的使下垫面积累的过多热量及时迅速返回太空，从而能有效的遏制地球变暖现象的继续，是为最根本的生态恢复工程。
气候的人工改造一直是人类长远以来的梦想，当今人类的各种活动的结果已造成地面上大批森林及各种植物的大规模消亡，从而严重的降低了通过植物蒸腾作用进入大气层的水分。其发展已到了严重的影响到自然界气候系统原来的平衡状态阶段。因此及时从热量在大气层内传导的机理分析着手，认识到水分对传输下垫面热量的份额之大乃至关重要。塔里木盆地生态恢复工程治理成功后的事实必将能有力的证明正是地球上植被的大规模减少及由此引发的土壤内水分蒸发能力的大规模下降，并最终形成大气层水分含量的普遍下降才是影响全球气候恶化及大气层各种灾害现象频频产生的根本原因。因此只有通过大规模向大气层增湿的工程措施才能真正解决全球气候的失衡现象。
附图
附图1：塔里木盆地地形图
附图2：水井布置图
图中1：水井；2：深井泵；3：储水池；4：小回水阀门；5：喷水水泵；
6：蒸发场
附图3：蒸发场布置图
2,为保证南水北调时的水质，沿运河二侧必须建筑许多污水处理厂以防水质下降，影响使用。本项目采用阳光和大气直接蒸发高矿化度废水，能使它直接形成蒸馏水品质的优质淡水储存于盆地大气层中，具有增湿大气层的作用。并且在这大量优质淡水以降雨形式下降时又必然是一次以雨水淋透大气层中尘埃的大气净化过程，这能使悬浮在空气中的沙尘量减少。此外这种增湿过程中水分具有在天地间反复若干次的循环特征，所以上述的水质净化和大气净化这二种净化过程也将反复若干次，这显然能在很大程度上使盆地内空气中的沙尘量大大减少；
3,南水北调工程目的在于解决华北地区对淡水的需求，是一项单一的缺水补水工程。南水北调过程中不存在对环境温度的调节功能。本项目采用具有高度创新内容的用水工艺过程，从而在用水效果和目的上与传统方式间存在极大差别。在本项目中充分考虑到水资源具有的高度循环再生能力的基本特征，从而设计了能充分利用水分这种能快速循环再生特征的工艺过程。在具体考虑中利用了（1）大漠地下极为丰富的咸水资源；（2）比较封闭的盆地地形；（3）沙漠中极为强大的水分蒸发能力。基于塔克拉玛干沙漠内普遍存在的极为深厚的沙层，如采用常规灌溉时大量水分将迅速渗漏消失，根本无法满足植物缓慢吸收的要求。为此本项目中利用沙漠地区昼夜温差很大的特征，仅靠增加近地大气层湿度就能在夜晚气温降低后形成大量露水，从而使植物能通过裸露在地面上的茎叶等器官直接吸收温度下降后形成的大量露水以满足生存的需要。储存于盆地内大气层中的水分在其快速频繁的成云，降雨，再蒸发的运动过程中，不仅能产生数十倍于单一缺水补水模式的水分灌溉效率，同时还会将盆地范围内大量热量迁移向外太空，使盆地范围内空气湿润化，减小昼夜温差的幅度。采用首先改变塔理木盆地范围内过于干旱的气候，创造一个能使植物普遍生存，繁衍的环境，从而使整个大漠地区以及周围严重荒漠化的山坡能重新形成繁茂的绿色空间应该是一种非常具有远见卓识的极高效的利用水资源的形式。在南水北调过程中需投资千亿元以上，调长江水将近500亿吨方能解决华北地区数十万平方公里土地上的水分短缺问题。在本项目设计中仅每年抽取100亿吨咸水即能使面积达84万平方公里的荒漠之地恢复生态，这表明采用不同的用水方法会产生很不相同的水分使用效果。如果采用普通灌溉方式，即使每年供应数千亿吨淡水也难使具有快速漏水性能的沙漠重新恢复植物的生存能力。本项目通过先仅靠每天产生的大量露水自发繁衍能抗旱的植物种群开始，待在沙层表面堆积了数代植物茎叶的具有良好吸存水分能力的腐植质后，及时逐渐更换为优良的乔木品种，从而使盆地范围内大气层的增湿作用重新恢复到主要依靠众多高大乔木的蒸腾能力为基础的正常状态下。
4,在本项目中水分并不直接用于灌溉或饮用，而是以气态形式储存在盆地上方的大气层内，它首先是作为传热介质使用，采用大量水资源先增湿盆地内大气层技术时，必然会使地面大量热量迁移到高空，并辐射到外太空，是一种能在很大范围内调节地区温度的措施，这表明本项目绝非缺水补水立竿见影式的水利工程。本项目主要目的不仅是解决水资源短缺问题，它同时更是一种改善大漠地区昼夜温差太大，即所谓大陆性气候的良好措施。首先增加用于增湿整个塔理木盆地范围内大气层湿度，先创造在盆地范围内云层形成概率的做法，而云层的形成及增多则是产生淡水资源的基础，根据物质不灭定律这每年大规模向盆地范围内大气层增湿的水分除少量逸出外，其余水分必然会遵循水分在自然界的变化循环规律，多次重复性的演化为云雨普降于盆地范围内。由于能多次重复发生降雨过程，因此盆地内每年产生的淡水量总和的效益当远远大于每年仅100亿吨淡水直接灌溉时产生的效益。只是这些淡水并不能准确的降落在比较小的指定范围内而已，但这并不影响工程的气候，绿化，和最终增加水资源的整体效益和对整个国家和气象学理论的巨大贡献。增湿大气层的做法能彻底改变盆地范围内极端干旱的大陆性气候，恢复整个盆地的良好生态，使广大不毛之地变为森林及良田沃野。但同时必须指出这是一个比较长期才能产生效益的工程。
风险分析
本项目风险基本分二阶段，其一为正式决策前的资源风险，本项目能否实施必须取决于塔克拉玛干沙漠地下的水资源的实际储存量。但迄今由于水文部门习惯上恒视矿化度大于2克/公斤的水质为并无利用价值的废水，因此在大漠腹地内从未进行过钻井调查工作。只有在对大漠地下的水资源进行初期勘探先落实一必要的可供开采储备量后方能初步减少此资源风险。随着勘探范围的扩大及实际提供的可开采量的增长，此项风险当逐渐减小，消失。其次为增湿过程中的风险，向大气层增湿属于探索性工艺，虽然工艺过程非常简单，但塔里木盆地范围巨大，其增湿的时间过程非常漫长。在增湿初期仅处于杯水车薪阶段，不可能产生可以觉察的效果，而大规模的蒸发措施必须在比较小的范围内集中开发较多水井后方能觉察其增湿效果。这是一项缓慢的需要坚强耐心和信心的工作，沙漠地区环境恶劣，条件艰苦。在大气层增湿的缓慢过程中极易在效果呈现前产生意见分歧或因外界压力而产生半途而废的风险。这种源于信心不足产生的软弱动摇所形成的风险很可能是本项目中最大的一种风险因素。为减少此项风险需要采取二项措施：1,在组织项目领导机构人选时，领导成员除必须具有的组织能力外，其对项目的信心和坚定的意志力尤为重要，缺少主见的成员在漫长的增湿过程中，在具体的增湿效果尚未开始呈现前，往往会在众多怀疑者的指责和艰苦的沙漠野外工作条件压力下形成悲观动摇情绪，使工程的实施过程形成几上几下反复折腾的劳民伤财的极为被动的局面。因此事先通过媒体及网站进行充分的讨论，听取广大公众的意见将显得非常重要，让一切怀疑观点尽量能在阳光下及早公开亮相，这是一种以反对者的声誉为筹码的意见发表形式，因此其意见会更具有值得认真考虑的价值，同时又能大幅度的减少在今后漫长增湿过程中的暗剑数量。既能及时发扬民主，又能提前使反对者在治理工作开展前就将能量释放出来，会减少以后治理过程中的阻力，因此策略上是非常有利的一种措施。通过媒体进行大幅度的讨论过程不仅能事先取得最大多数有识之士的支持，并且很可能在众多意见的反馈过程中能及时发现，产生真正优秀的项目主持人。此外积极争取参与大城市防暑降温项目的机会，通过参与大规模喷水蒸发的工程实践以积累和增长对增湿大气层工作的信心，应该也至为重要。
本项目一旦有取得成功的迹象，则当前气象界盛行的所谓CO2就是导致地球变暖的看法势必将不攻自破。但也正是基于这类原因，本项目一旦提出就非常可能会遇到传统习惯观念的顽强阻扰和牵制。这其实也正是国内真正重大创新一直比较稀少的根本性，普遍性原因，也是本项目的真正阻力所在。
存在问题
1，大漠内多流动沙丘，难以修筑道地。更没有水电等基本设施，一切开发及生活物资必须沿沙漠周围公路输入。因此为便于建井及日后运行管理蒸发区，蒸发区宜成片修建。大漠内地面沙丘起伏变化并无固定地形，为便利人员交通往来，有必要从公路沿线起，到各成片蒸发区间在较高的固定沙丘顶部每数公里建立一30～40公尺高路标以避免迷途风险，各路标应按一定规律进行编号，其顶端应设置灯光信号以提供充分的夜间导航性能，同时也可作为从生活区到蒸发区建立无线电通信的中继站。其示意图见附图4。
2，输电线的埋设问题，采用风力发电其投资约为采用天然气发电的十倍左右，比较昂贵，且盆地范围内由于受群山阻挡平均风力并不大，因此在初步可行性分析中从经济效益出发考虑宜按火电为主考虑。但大漠之中风沙层深厚，从安全考虑必须制定较合理的输电电压，电线绝缘规格，埋置深度及埋置后的地面标志设置方法等具体问题。
3，运行后交通方式问题。大漠之中无任何生活基础设施，按永久居住点考虑生活枯燥也并不经济。因此宜在沙漠边缘距各蒸发区较近地点设置若干生活基地，作为附近蒸发区职工的生活区，每天或每隔天由专用车辆接送上下班，巡视各蒸发场工作情况。
4，沙漠地表负荷承载能力及桩基深度的确定及各种电器及避雷器电线接地问题。确定必要操作规范，以保证安全。
5，在实践过程中积累了一定经验后，应及时考虑逐步采用摄像仪监视系统取代人工巡视方式，采用全自动化模式运行以降低运行成本。
6,网站建设问题，为了实现决策的民主，规划更完善，政务的有效监督，以及持久性的集思广益，有必要在项目筹备阶段即开始建立塔里木盆地治理网站。网站应有设计良好储量较大的数据库，应能至少根据日期，标题，作者姓名即能迅速进行查询，并按时做好各种数据的备份工作并按年度做好每年新增数据的永久性光碟刻录保存工作。从长久考虑，管理机构呈高度分散的分布在大漠地区内各处，生活艰苦单调，如果网站能落实比较优秀的主编人员，则完全可以将网站内容向日报方向发展，提供其阅读的多样性及趣味性，使网站成为广大工作人员密切相关的伴侣，从而集行政，技术，生活，舆论，以及舆论监督等多种功能为一体的团队凝聚力核心园地。
7.增湿速度问题：在水分进入盆地范围内大气层后，其有效的循环持续时间长短将直接影响到整个盆地生态恢复的速度和盆地内淡水的形成过程，关系极为重大。为此在项目筹备阶段即应统筹考虑应配备的各种具体监测仪表，以及配置地点，数据采用的分析方法等问题。
结论
热工计算表明用现代非常普通的工程技术就完全可以非常经济的通过向大气层蒸发水分的形式大规模的利用太阳能和风能以改造沙漠地区极为干旱的气候。在大气湿度达到能满足抗旱植物生存及繁衍条件时，沙漠地区的绿化将是一种必然的结果（就如同荒芜的田野上会迅速自发的长满野草其道理基本相同）。通过对沙漠地区大气层的大规模增湿措施就完全可以替代盆地昔日沙漠化前植物的蒸腾功能从而使生态环境重新在沙漠地区迅速复苏。这表明自然界通过漫长岁月演化而形成的依靠陆地上植被的蒸腾作用以完成大陆范畴内的自然界水分循环功能在当今时代是完全可以用人工大规模增湿大气层的工程措施代替，当盆地内大气层增湿到容易产生云层的平均湿度后继续进行的大规模增湿作业将具有模拟自然界积云形成的机制效果。一旦实践证明人类可以通过增湿大气层的方法形成云雨，这就将在事实上达到人工控制气候的目的。
在本项目计算中表明以水为介质在对塔理木盆地改造过程中，采用1焦耳电能将驱使643焦耳热能从地面迁移到高空并辐射向外太空。应该说明这里仅系该相应水分在第一次从地面蒸发过程中所携带的热能数量，实际上水分一旦进入大气层后将快速的在天地之间反复循环，其每一次循环均将从地面携带如此可观的热量散向外太空，直到该水分在循环过程中损失殆尽为止。这实质上正体现了水分对大气层温度的调节功能。因此不难看出大气层的平均温度水平应该是大气层内平均水分含量的函数。所谓地球变暖现象正是大气层缺水的一种表现形式。在陆地水分的循环过程中，众多植被的巨大蒸腾功能是土壤内水分再次进入大气层所不能缺少的重要环节，地面植被数量的快速减少必然引起大气层湿度的大幅度下降，其所引发的气候恶化后果远比许多气象专家所能想象的要严重得多。因此对这些地区大气层的增湿应该是一种非常重要的恢复环境正常化的必要措施。
塔理木盆地生态恢复工程充分利用了盆地具有的高度封闭的地形优势，大漠地下极为丰富的水资源，以及充分的太阳辐射能条件，是一项结合废水资源再生，土地资源再生以及恢复气候正常化三位一体的创新含量很高的工程。是采用工程措施迅速扭转因人类对森林及植被的大规模破坏所形成的生态失衡现象的必要工程措施。沙漠地区是地球上环境最恶劣的地区，在塔理木盆地生态的成功恢复将为世界上广大沙漠地区以及众多干旱地区的生态恢复提供一种创新的增湿大气层的治理方法。但上述以增湿大气层措施治理沙漠的方法其应用范围应远远不止于仅仅恢复沙漠地区及众多干旱地区的生态环境。世界各地众多城市以及道路网发达地区，建筑物稠密地区无不存在着大规模的以毫无水分蒸发能力的水泥构造物覆盖土壤表面的现象。地表的这种结构形式的变化彻底的切断了土壤内水分蒸发的途径，从而不可避免的会引起上述城市地区大气层湿度值的下降，以及由此伴随的云量减少，雨水短缺，昼夜气温变化幅度明显增大，风力增加，紫外线指数显著上升，下垫面积热量增加，热岛现象，各种自然灾害发生频率的增加（这与大气焓值大幅度减少密切有关），地球变暖等一系列与大气层湿度下降直接有关的气候问题。因此上述地区也应该考虑通过增湿大气层使该局部地区的气候正常化问题。准确的按传热学观点而言，地球变暖现象的实质应该首先是下垫面内（不是大气层！）积热量的增多现象。就地球上的太阳辐射的热平衡而言，下垫面中这些积热中除部分热量以长波形式直接辐射掉外，其余的绝大部分热量应该主要是靠水分在天地间反复的循环性蒸发才能迁移到高空，并在随后水汽冷凝过程中直接辐射到外太空去。不言而喻一旦大气层内作为重要传热介质的水分随着地面植被的大量消失而减少时，下垫面内的积热量必然增多，并以地表变暖现象呈现出来。因此要改变地球变暖现象，首先必须采取恢复大气层内水分的必要含量。沙漠地区及热岛现象严重的城市中心地区的大气层由于植物稀少，故应属于较其周围地区更干旱的地区，其变暖现象尤为突出，采用人工增湿大气层措施首先使这些地区大气层水分增加就能最有效的使下垫面积累的过多热量及时迅速返回太空，从而能有效的遏制地球变暖现象的继续，是为最根本的生态恢复工程。
气候的人工改造一直是人类长远以来的梦想，当今人类的各种活动的结果已造成地面上大批森林及各种植物的大规模消亡，从而严重的降低了通过植物蒸腾作用进入大气层的水分。其发展已到了严重的影响到自然界气候系统原来的平衡状态阶段。因此及时从热量在大气层内传导的机理分析着手，认识到水分对传输下垫面热量的份额之大乃至关重要。塔里木盆地生态恢复工程治理成功后的事实必将能有力的证明正是地球上植被的大规模减少及由此引发的土壤内水分蒸发能力的大规模下降，并最终形成大气层水分含量的普遍下降才是影响全球气候恶化及大气层各种灾害现象频频产生的根本原因。因此只有通过大规模向大气层增湿的工程措施才能真正解决全球气候的失衡现象。
附图
附图1：塔里木盆地地形图
附图2：水井布置图
图中1：水井；2：深井泵；3：储水池；4：小回水阀门；5：喷水水泵；
6：蒸发场
附图3：蒸发场布置图
附图3：蒸发场布置图
附图4：路标塔示意图
塔顶设置抛光铝板四边形，其四面分别正对东南西北四方向。塔身取三角形截面。
附图5：剩水控制仪
附注
[1]中国农业科学院主编，“中国农业气象”农业出版社，1999
[2]中国科学院塔克拉玛干沙漠综合科学考察队，“塔克拉玛干沙漠地区水资源评价与利用”科学出版社，1993
[3]徐玉貌，刘红年，徐桂玉编著，“大气科学概论”南京大学出版社，2000
[4]童钧耕，卢万成编，“热工基础”上海交通大学出版社，2001
[5]刘人达主编，“冶金炉热工基础”冶金工业出版社1983
备注:
希望能及时给一回信。谢谢
附图4：路标塔示意图
塔顶设置抛光铝板四边形，其四面分别正对东南西北四方向。塔身取三角形截面。
附图5：剩水控制仪
附注
[1]中国农业科学院主编，“中国农业气象”农业出版社，1999
[2]中国科学院塔克拉玛干沙漠综合科学考察队，“塔克拉玛干沙漠地区水资源评价与利用”科学出版社，1993
[3]徐玉貌，刘红年，徐桂玉编著，“大气科学概论”南京大学出版社，2000
[4]童钧耕，卢万成编，“热工基础”上海交通大学出版社，2001
[5]刘人达主编，“冶金炉热工基础”冶金工业出版社1983
备注:
希望能及时给一回信。谢谢
人口太多 生态承受不住
太长了，看的眼睛疼
炸平青藏高原一切OK！