研究发现，配备雨水控制功能的太阳能发电场可减轻径流和侵蚀

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　　随着大型公用事业规模的地面太阳能电池板安装数量的增长，人们对其对自然水文过程的影响的担忧也日益增加。然而，宾夕法尼亚州立大学研究人员的一项新研究表明，如果这些“太阳能发电场”建造得当，过量的径流或增加的侵蚀可以很容易地得到缓解。
　　太阳能电池板不透水，人们担心大量使用太阳能电池板可能会增加雨水径流的量和速度，就像混凝土和沥青一样。但在对宾夕法尼亚州中部两个太阳能发电场的土壤水分模式、太阳辐射和植被进行了为期一年的实地调查后，研究人员得出结论，此类设施不会对雨水管理产生负面影响。这两个太阳能发电场建在美国东北部具有代表性的斜坡上。
　　研究小组在最近发表在《水文学杂志》上的研究成果中报告称，健康的植被和排水良好的土壤有助于管理太阳能发电场的径流，而在更具挑战性的景观中，工程化的雨水控制可以管理任何未缓解的径流。
　　“我们特别关注复杂地形和陡坡上的太阳能发电场的雨水流动，”土木与环境工程助理教授劳伦·麦克菲利普斯 (Lauren McPhillips) 说道，他的研究小组开展了这项研究。“人们非常担心太阳能会吞噬土壤平坦、排水性良好且土壤优质的农业用地。在这些地点，径流问题很少。我们有兴趣促进利用更具挑战性的边际土地来建设太阳能发电场。”
　　在这项研究中，首席研究员、土木与环境工程系水资源工程项目博士候选人 Rouhangiz “Nasim” Yavari 分析了太阳能发电场的土壤水分模式。他们揭示了水相对于太阳能电池板的重新分布，滴水线下的土壤水分（即降水从电池板下缘直接落下的地面）比附近土地高 19%，而电池板下土壤的水分比附近土地低 25%，这是两个太阳能发电场一年内的平均数据。
　　研究人员指出，在强降水事件中，太阳能电池板滴水线会出现饱和和局部径流。不过，两个太阳能发电场的太阳能电池板行与现有渗透盆和沟渠之间的开放间隙可以控制径流。
　　微气象监测（评估影响农业、林业和自然环境等的小规模天气和气候过程）表明，太阳能电池板下的蒸散量（即水从陆地转移到大气的过程）减少。研究小组还发现，夏季太阳能电池板下的潜在蒸散量下降了 37% 至 67%，冬季的差异很小。
　　麦克菲利普斯同时也是农业科学学院农业与生物工程系的教员，他指出，植被调查显示，研究中的两个太阳能发电场的太阳能电池板几乎完全覆盖了地面，这对于支持渗透和减少侵蚀至关重要。
　　麦克菲利普斯指出，这项研究是首次对太阳能发电场的结构性雨水管理实践进行评估，它通过第一手的实地测量为设施的水文现象提供了新的见解。这项研究首次对太阳能发电场的饱和度和径流潜力进行了解释，特别是在陡峭和复杂的地形上。
　　“虽然我们的观察记录了自然水文模式的明显变化，但它们也表明，太阳能电池板行之间足够大小的植被空间，以及在某些情况下，结构性雨水管理，可以控制这些变化，”她说。“这些类型的见解，加上对太阳能发电场的土地管理如何影响其他生态系统服务的调查，可以让我们以最小的生态系统影响促进这一关键的可再生能源过渡。”
　　麦克菲利普斯补充说，正在进行的研究重点是这些研究地点的计算机建模，以便为太阳能发电场的雨水管理实践提供适当的设计信息。
　　农业和生物工程副教授 Cibin Raj、水文学副教授 Jonathan Duncan、景观承包助理教授 Margaret Hoffman 以及本科研究员 Demetrius Zaliwciw、Katherine Chu 和 Austin Gaydos 参与了这项研究。