非常規(guī)水資源農(nóng)業(yè)利用的研究

陳哲

摘 要：在目前經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水需求不斷增加但水資源短缺的背景形勢下，非常規(guī)水源的開發(fā)利用研究迫在眉睫。本文根據(jù)華北水利水電大學(xué)新校區(qū)農(nóng)水試驗(yàn)場的現(xiàn)況，計(jì)算了農(nóng)業(yè)試驗(yàn)區(qū)灌溉雨水和再生水的可利用量，并介紹了雨水和再生水在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：非常規(guī)水源；雨水；再生水；作物需水量

0 引言

目前，對(duì)雨水的利用還未得到普及和推廣，雨水利用僅僅在解決人畜飲水和農(nóng)業(yè)灌溉上有所體現(xiàn)，對(duì)雨水重要性的認(rèn)識(shí)和一系列問題上，尚需要給予理論及應(yīng)用方面的深入研究[1]；有效的利用雨水資源，可以使城市緊張的供水狀況可以得到緩解、雨水工程的投資和運(yùn)行費(fèi)用得以減少、城市也可以不再發(fā)生洪澇災(zāi)害[2]，并且地下漏斗的形成和地面沉降可以有效防止、雨水徑流對(duì)水環(huán)境造成的污染也可以從源頭控制。節(jié)水治污最重要的措施是再生水利用，截至2010年底，城市污水只有8.5%[3]的處理回用率，全國的城市污水則只有77.4%的處理率，非常規(guī)水開發(fā)利用工程的啟動(dòng)，可以改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展并且大大緩解農(nóng)業(yè)用水的供需矛盾[4]。非常規(guī)水為農(nóng)業(yè)用水提供了一個(gè)可靠且穩(wěn)定的補(bǔ)充灌溉水源。農(nóng)業(yè)在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)著重要的地位，然而水資源短缺、水資源污染等問題阻礙了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此水資源可持續(xù)發(fā)展措施的制定和實(shí)施已經(jīng)迫在眉睫。為保障農(nóng)業(yè)水資源的可持續(xù)利用，文章利用農(nóng)業(yè)多水源可利用量，對(duì)農(nóng)業(yè)水資源進(jìn)行優(yōu)化配置研究。

1 華北水利水電大學(xué)農(nóng)業(yè)非常規(guī)水資源利用

1.1 用水指標(biāo)

華北水利水電大學(xué)河南省重點(diǎn)試驗(yàn)室農(nóng)業(yè)高效用水試驗(yàn)場，試驗(yàn)區(qū)占地總面積13，520m2，試驗(yàn)區(qū)總?cè)藬?shù)25人。根據(jù)《城市居民生活用水標(biāo)準(zhǔn)》[5]，河南地區(qū)的城鎮(zhèn)居民生活用水定額為85～140L/人·d，參考華北水利水電大學(xué)用水統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，取90L/人·d用水指標(biāo)作為用水定額。

1.2 雨水可利用量計(jì)算

試驗(yàn)場位于34°47′N、113°46′E，年平均氣溫14.5℃，多年平均降水量640.9mm，年均相對(duì)濕度29%，土壤孔隙率為40%，田間持水率為42。

年可集雨量可按下式估算[6]：

Q=Ψ×A×H×α×β×10-3 （1）

式中：Q—年可收集利用雨量（m3） ；

Ψ—平均徑流系數(shù)；

A—集雨面積（m2）；

H—多年年平均降雨量（mm）；

α—季節(jié)折減系數(shù)；

β—初期棄流系數(shù)。

季節(jié)折減系數(shù)宜采用基準(zhǔn)值方法確定[7]，即多年平均月降雨量大于該值的月份的降雨量之和與平均總降雨量的比值。

根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50015-2009（2009版）中4.9.6規(guī)定，給排水設(shè)計(jì)中的雨水設(shè)計(jì)徑流系數(shù)取值可按下表（本規(guī)范適用于工業(yè)建筑生活給水排水和廠房屋面雨水排水設(shè)計(jì)，亦適用于居住小區(qū)、公共建筑區(qū)、民用建筑給水排水設(shè)計(jì)）。

2 生活污水回用量

再生水由洗衣用水的排水和水質(zhì)較好的淋浴水組成。根據(jù)《城市居民生活用水標(biāo)準(zhǔn)》[5]，污水量按照給水量的80%計(jì)，在收集和處理過程中水量損失計(jì)20%。

3 非常規(guī)水在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

3.1 雨水在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

土壤水或雨水被植物吸收利用，即植物被動(dòng)利用對(duì)自然水文循環(huán)過程中的沒有人為活動(dòng)影響的雨水稱之為雨水的自然利用。本文的雨水可利用量是指通過人為措施對(duì)自然界中的雨水徑流進(jìn)行干預(yù)后的水量，通過工程措施將雨水匯集蓄存，在作物的需水關(guān)鍵期進(jìn)行灌溉，使作物可以不完全依賴于降水，從而提高了可控性。根據(jù)雨水的利用方式，建立雨水集蓄工程，即對(duì)降雨進(jìn)行收集、匯流、存儲(chǔ)以及進(jìn)行節(jié)水灌溉的一套系統(tǒng)。利用收集存貯的雨水，補(bǔ)充灌溉受旱或需水關(guān)鍵期的作物。匯集雨水利用技術(shù)將雨水在農(nóng)田時(shí)空上再分配人為的改變，使作物的需水期可以與水分供給相吻合，它將雨水積蓄和節(jié)水灌溉技術(shù)相結(jié)合，充分利用雨水資源量。

3.2 再生水在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

污水經(jīng)適當(dāng)處理后，達(dá)到一定的水質(zhì)指標(biāo)，可以進(jìn)行有益使用的水即再生水。城市污水的數(shù)量巨大、不受氣候條件和其它自然條件的限制、比較穩(wěn)定，并且可以再生利用。污水可以作為再生利用水源并且可以在污水產(chǎn)生基礎(chǔ)上同步發(fā)生，只要有污水的產(chǎn)生，就有可靠的再生水源。目前的水處理技術(shù)可以將污水處理到人們所需要的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此再生水在城市中的利用不存在任何技術(shù)問題。再生水是一種十分寶貴的水資源。在我國的北方城市，郊區(qū)農(nóng)田（包括菜田、稻田和麥田等）灌溉用水的主要水源之一便是工業(yè)廢水和生活污水，并通過工業(yè)廢水和生活污水的利用影響并改良了土壤的結(jié)構(gòu)，增加了土壤的肥分和水分，提高了作物的產(chǎn)量，并最終取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

非常規(guī)水資源的開發(fā)利用，是目前經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水需求不斷增加和水資源短缺形勢下的必然要求。非常規(guī)水資源的開發(fā)利用，遵循以開發(fā)、利用、管理、配置和保護(hù)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的方案，在結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況的前提下，經(jīng)過科學(xué)合理的分析后布局、開發(fā)和利用非常規(guī)水資源。高校非常規(guī)水再生利用的主要形式為生活污水回收利用和雨水回收利用，既能緩解飲用供水壓力，又可以緩解市政雨水管網(wǎng)壓力。各高校不但應(yīng)重視非常規(guī)水資源需，而且更應(yīng)該大力利用和發(fā)展非常規(guī)水資源，為社會(huì)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也對(duì)改善生態(tài)環(huán)境效益做出貢獻(xiàn)。在未來研究中，非常規(guī)水資源的利用要加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測，盡快建立非常規(guī)水灌溉的指標(biāo)體系，在適合我國基本國情及農(nóng)業(yè)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，綜合開發(fā)利用非常規(guī)水資源。endprint