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这一指标,一定程度上反映了一个国家的生产力水平,我国节水事业还有很长的路要走。
采用先进的节水灌溉技术,可以大幅度降低农业用水量,提高灌溉水的利用率和水分生产率,可以方便管理,减少人工投入,既有社会效益,又有经济效益。
在节水农业方面,以色列应该是我们学习的榜样。
在《圣经》中以色列被描述为“流着奶和蜜”的地方,实际上以色列2/3国土是沙漠,全年7个月无雨,人均水资源仅250t,仅为世界的1/33,为中国的1/8,其干旱贫瘠的生态环境比我国大西北还要恶劣。
就是这样一个国家,创造了令全世界瞩目的现代农业。
以色列靠科学用水,仅一代人就建成了现代化农业。
按以色列的节水农业效益,地球能多养活3倍的人口。
以色列专家认为,中国西北大部分地区可以用滴灌技术解决缺水。
中国北方如果普及滴灌技术,可节水800亿t,相当于3~4个南水北调工程,但投资只有其1/3,还可带来科技、增产、垦荒、节水、环保等巨大效益。
大学生创新性实验计划项目研究日志二
3月25日
灌溉形式分类的学习
1漫灌
漫灌一般是从水源用渠道输送来到地块,然后流进地块将整个田块都放满水进行灌溉。
输水渠道有长有短,短的几十、几百米,长的几十公里、几百公里。
渠道如果是土质的,输水过程中就会有一部分水向下渗漏掉,而到不了田间。
这种沿途损失的水量一般要占到输水量的50%~60%,有的地方甚至达到70%。
送到田问的水,
除了渗漏和蒸发,能被作物真正利用的估计只占10%左右。
漫灌是一种极其浪费水资源的灌溉方式,这种灌溉方式极不可取。
2管灌
管灌是以低压管道代替明渠输水灌溉的一种工程形式。
采用低压管道输水,可以大大减少输水过程中的渗漏和蒸发损失。
虽然田问渗漏损失不可避免,但由于低压管道输水灌溉技术的一次性投资较低(与喷灌和微灌相比),要求设备简单,管理方便,用户易于掌握,故比较适合我国农村当前的经济状况和土地经营管理模式,深受广大农民的欢迎。
3喷灌
喷灌技术是利用成套的动力机、水泵给水加压,或利用水的自然落差将水通过管道输送到灌区,由管道上的喷头喷射到空中散成水滴,均匀地散布在田间进行灌溉。
喷灌几乎适于所有的植物。
喷灌技术最初广泛应运于农业种植中,如蔬菜、大田作物、苗圃等。
后来也广泛应运于园林绿化中,如草坪绿地、足球场、高尔夫球场、庭院、公园等。
4微喷
微喷是利用折射、旋转或辐射式微型喷头将水喷洒到作物枝叶等区域的灌水形式,属于微灌范畴,属精细灌溉,典型产品有插杆式微喷头、倒挂式微喷头、微喷带、雾喷喷头等。
其特点是喷出的水流比较柔和,对作物打击力度小,微喷的工作压力低,流量较小,既可增加土壤水分,又能提高空气湿度,调节局部小气候,主要用于果树、蔬菜、大棚花卉、日光温室、育苗等,也可用于防尘和园林绿化,应用十分广泛。
另外,还可以借助部分微喷头的超强雾化功能,用于扦插育苗、饲养场降温消毒等。
5涌泉灌
涌泉灌是微灌形式的一种,属小管出流灌溉方式。
采用流量调节器控制塑料三通小管替代微灌多滴头出水孔,形成一套以舛小管出流为主体的微灌系统。
涌泉灌是以细流(射流)局部湿润作物附近土壤,均匀度较高,灌水器流量为30~60lMh。
国内涌泉灌水器多采用压力补偿式,即灌水器流量在一定压力范围内保持一致,大大提高了灌溉的均匀度。
6滴灌
滴灌是通过干管、支管和毛管上的滴头,在低压下向土壤经常缓慢滴水,是直接向土壤供应已过滤的水分、肥料或其他化学剂等的一种灌溉系统。
它没有喷水或沟渠流水,只让水慢慢滴出,并在重力和毛细管的作用下进人士壤。
滴入作物根部附近的水,使作物主要根区的土壤经常保持最优含水状况。
由于滴水流量小,缓慢入
渗,主要借助毛管张力作用扩散,是最为节水和有效的一种灌溉方式。
滴灌的典型产品有滴灌带、滴灌管、滴头、滴箭等。
滴灌技术可广泛应用于大棚蔬菜、棉花、葡萄、果园、温室花卉种植、道路条状绿化带、荒漠化治理等。
新疆的棉花膜下滴灌技术是滴灌技术在我国成功推广的典型代表。
新疆地处中国大西北,这里是“没有灌溉就没有农业”,从20世纪50年代开始进行渠道防渗;
‘20世纪80年代搞半固定式管道喷灌;
20世纪80年代中后期将覆膜植棉技术同滴灌技术相结合,进行试验、示范、推广,获得成功,为解决新疆水资源不足的问题探索出了一条节水、高产、高效的道路。
现在棉花膜下滴灌技术已在新疆得到大面积推广应用。
棉花膜下滴灌在新疆迅速推广的原因主要有以下几点:
(1)具有较高的经济效益。
膜下滴灌可以给棉花生长提供适宜的水、气、热环境,使棉花生育期提前,并可以显著提高棉花产量和品质。
根据农八师1998~1999年大面积调查统计资料,膜下滴灌比常规地面灌溉平均增产10%以
上。
新疆棉花采用棉花膜下滴灌与常规灌溉相比,公顷总成本减少431.25元,水、肥等生产要素投入量平均减少35.3%,生育期提前5d。
(2)具有明显的生态效益。
采用膜下滴灌洗盐、压碱、防治土壤次生盐碱化作用明显,还可使盐碱化的土地复耕种棉。
膜下滴灌具有滴灌可控制性的优点,减少了棉花灌溉水的深层渗漏,降
低地下水,土壤返盐率也随之大大降低。
(3)具有巨大的社会效益。
采用膜下滴灌新技术大幅度提高了劳动生产率,扩大了农户承包的经营规格,大大增加了职工收入和家庭农场的总收入。
发展和推广膜下滴灌节水农业还可以带动相关行业的发展,形成以节水为中心、工农密切联系的产业化格局。
7渗灌
渗灌是一种地下灌溉形式,就是通过埋设在地下的结构独特的渗水管,直接把水、肥、气输入作物根区土壤,在一定渗透压和土壤毛细管的作用下,人为调控适度的土壤水、肥环境,满足作物
需求的一种灌溉方式。
渗灌技术缩短了灌溉的过程,它通过渗水管直接把水、肥送人地下根区,作物只需完成吸引上送的过程。
渗灌在实际应运中,一是堵塞问题突出,因为渗灌管在地下,作物根系有向水性,经常有根系扎进管中发生堵塞,一旦发生堵塞,后果是严重的。
二是铺设长度不长,一般最长为20一30m,支管用量很大。
这两个缺点影响了渗灌技术的推广。
大学生创新性实验计划项目研究日志三
5月21日
美国发展灌溉技术与设备的特点
我从图书馆收集的资料中分析,看到美国发展灌溉技术和设备的几个特点。
1美国喷灌设备选型的特点
从1970~2000年美国灌溉发展过程中,我们可看到一个突出的特点,即30年间全美的灌溉面积占耕地面积的比例持续稳定在11%~12%.而喷灌面积占灌溉面积的比例却由25%增加49.9%,即1271.7万hm2。
再从各种机型喷灌设备所控的面积占全美喷灌面积的比例来看,30年间圆形和平移式喷灌机由19%上升66.94%,而绞盘式喷灌机由6.5%下降到5.83%;
滚移式喷灌机由16.30o下降到9.18%;
移动管道式喷灌系统由40%下降到12.32%;
固定式管道喷灌系统由lo%下降到4.41%。
为了提高喷灌效率,使喷灌设备走向自动化和宽幅喷洒作业的发展趋势,喷灌的发展方向是由美国农业高度集约化体制和现代农业机械化水平所决定的。
2美国微灌设备选型的特点
另据2001年美国《灌溉杂志》年灌溉评述中统计。
2000年全美微灌面积占全美灌溉面积的4.9%.即125.6万hm2。
其中微喷面积占微灌面积的52.80%;
地表滴灌占32.80%;
地下滴灌占13.06%;
其他占1.64%。
微喷和滴灌目前仍是美国果农、棉农、菜农所喜欢用的主要微灌设备。
3美国地面灌溉设备选型的特点
虽然本届展会上展出的地面灌溉设备不算很多,但2000年美国地面灌溉面积占全美灌溉面积的比例仍然较高,达44.9%.即1145.5万hm2。
其中沟渠灌溉面积占地面灌溉面积的24.93%;
明渠虹吸灌溉面积占21.37%;
闸管灌溉面积占24.99%;
管道输水灌溉面积占9.68%;
地下灌排面积占3.27%;
其他占15.76%。
总体上讲在美国利用渠道灌溉面积占地面灌溉面积的46.3%,利用闸管灌溉和管道输水灌溉的面积占地面灌溉面积的34.67%,是地面灌溉的主流。
利用闸管灌溉来实现波涌灌的面积为30.45万hm2,仅占地面灌溉面积的2.66%,使用土壤改良剂PAM的灌溉面积仅占地面灌溉面积的0.74%。
说明美国在推广这种精细的地面灌溉技术时,是非常缓慢谨慎的。
大学生创新性实验计划项目研究日志四
5月22日
宿舍
国内灌溉设备市场分析及存在的问题
1灌溉行业现状混乱不堪
如没有企业资质评定标准我国节水灌溉事业处在初级阶段,市场运作不规范,节水灌溉行业至今还没有规范的市场运作规则,对灌溉工程质量还缺乏较为严格的控制措施。
虽然各级政府为了规范市场,确保灌溉工程质量,实行了项目法人制、招投标制、施工监理制和工程质量终身负责制,但由于灌溉企业间没有进行企业资质评定工作,从事专业灌溉的企业至今没有企业资质认定,因此,参与我国大中型灌溉项目投标工作的很多都是非专业灌溉的企业和厂家,这些企业中标后,有两种完成项目的方式,一是将主要工程转包给从事灌溉的专业厂家或企业,二是从专业灌溉企业中购买设备自己完成工程。
这两种方式造成的结果是一样的:
一是很多国内有实力的厂家和企业在我国灌溉行业中不能真正发挥作用,二是对于项目法人来说增加了投资成本,三是不能按灌溉工程专项设计施工要求进行设计和施工,也就不能保证工程质量,出现大量“豆腐渣”工程,很多国债示范项目起不到示范作用,造成了国家资金的浪费。
2节水灌溉的产品质量良莠不齐,以次充好
目前节水灌溉设备生产企业有500多家,自党的十五届三中全会提出“把节水灌溉作为一项革命性措施来抓”以来,中国广阔的节水灌溉市场极大地刺激了国内外厂商,许多国外知名灌溉公司纷涌而至,国内新兴的灌溉企业也如雨后春笋般出现在灌溉市场上,产品五花,于是出现了一些伪劣产品充斥市场,低价倾销、无序竞
争,扰乱正常的节水灌溉市场,节水灌溉行业对产品的相关标准出台呼声越来越高。
3部分地区没有真正调动起农民的积极性
水价没有实质性提价,农民浇地费用支出大部分为电费,水费所占比例很小;
农村一家一户模式,种植多样性给节水灌溉技术的推广以及灌区管理带来了比较大的困难;
农民对节水的认识还不够,应加大节水宣传,提高农民的节水意识。
要发展节水灌溉,只有政府投资还不够,还应从节水灌溉所产生的经济效果方面多激发广大农民的主体作用,让更多的农民参与进来。
总之,节水灌溉技术的推广应用是一件利国利民的大好事,需要水利和农业工作者对灌溉行业中存在的问题时刻关注,不断研究探索。
大学生创新性实验计划项目研究日志五
5月23日
图书馆
再生水处理工艺的选择
不同的水质要求,处理工艺亦不同,再生水回用处理工艺只有根据污水水质、水量以及回用的水质和水量要求,综合考虑经济技术参数,才能确定最佳处理工艺。
据了解,当以优质杂排水或杂排水作为再生水原水时,因水中有机物浓度较低,处理目的主要是去除原水中的悬浮物和少量有机物,可采用以物化处理为主的工艺流程,或采用生物处理和物化处理相结合的工艺流程。
当含有粪便污水时,因再生水原水中有机物或悬浮物浓度高,处理目的是同时去除水中的有机物和悬浮物,宜采用二段生物处理与物化处理相结合的工艺。
当利用城市污水处理站二级处理出水作为再生水水源时,宜选用物化处理或与生化处理结合的深度处理工艺流程。
当采用膜处理工艺时,应有保障其可靠进水水质的预处理工艺和易于膜的清洗、更换的技术措施。
在确保再生水水质的前提下,可采用耗能低、效率高、经过实验或实践检验的新工艺流程。
当再生水用于采暖系统补充水等用途,采用一般处理工艺不能达到相应水质标准要求时,应增加深度处理设施。
再生水处理产生的沉淀污泥、活性污泥和化学污泥,当污泥量较小时,可排至化粪池处理,当污泥较大时,可采用机械脱水装置或其他方法进行妥善处理。
大学生创新性实验计划项目研究日志六
5月30日
几种国内的再生水处理技术的学习
NPR技术是一种新型的污水再生技术。
它将目前传统的A20工艺和BAF工艺技术有机结合、使两种水处理技术优势互补,缺点互避,并且产生协同作用,极大提高了污水的处理效率。
出水水质可以达到再生水回用的水平。
可以用于工业生产用水、城市杂用水、农业灌溉等方面。
该工艺必将为我国污水再生利用处理技术提供一种新途径。
多级塘系统-灌溉是经济有效的污水处理与再生回用技术,由厌氧塘、兼性塘和熟化塘(或称最后净化塘)组成的多级串联塘系统,能高效地去除有机污染物,如COD和BOD;
它还能比活性污泥法等多种常规生物处理工艺更加有效地降解、去除一些难降解的有机化合物。
4种不同生产规模的污水处理工艺(完全混合活性污泥法,深井曝气活性污泥法和UNOX纯氧曝气活性污泥法和厌氧塘-兼性塘-好氧塘组成的串联塘系统)实际运行效果的对比研究确定,串联塘系统是能够有效地去除多种难降解有机化合物的唯一生物处理技术,其进水和出水样品的检测结果对比证明,芳烃类、胺类、醚类、酯类、酮类和酚类化合物都被去除了90%以上,而且在塘底沉积的污泥中没有检测到这些化合物的明显积累。
用这样的再生水灌溉农田作物,不会使收获的作物富集超标的有毒有害的有机化合物。
大学生创新性实验计划项目研究日志七
6月4日
再生水回用农业的优势分析
(一)缓解农业缺水问题,形成农业灌溉水源
我国是一个干旱缺水严重的国家,是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。
我国水资源的时空分布不均,北方淡水资源只有南方水资源的1/4。
农业生产需要大量的水资源,据中国统计年鉴,
(二)节约污水处理费用,运行成本低
污水中含有大量的氮磷营养物质、有机质和作物所需微量元素,加上土壤对再生水中的悬浮物、细菌等具有吸附过滤作用,因此与工业及其他用水相比,农业灌溉水水质要求相当较低,不需要进行以除磷脱氮、絮凝消毒等深度处理,不仅能够简化工艺,降低污水处理厂的基建费用,也能够减少污水处理的运行费用。
因此,再生水回用农业成本低于回用工业。
很多资料显示,目前我国回用工业的中水价格超过每立方米1元,农业用水的水费主要用于引水渠的维修,水的提升及人员管理的工资,其水价最多也不会超过每立方米0.2元。
此外,污水回用工业等需要配套专门的管网,投入巨大,成本极高,而回用农业则可利用原有的灌溉水渠,大大降低了建设成本。
(三)减少污水灌溉污染,保障产地安全
首先,再生水回用农业的安全性高。
污水经过污水处理厂的出水满足环保部门的《城镇污水处理厂污染物排放标准》相关水质要求才能排放。
出水要经过适当处理后,满足《再生水水质标准》、《农田灌溉水质标准》及生物综合毒理检验才可以用于农业灌溉。
因此,再生水回用农业的安全性有保障。
其次,符合农业生产的再生水回用农业可有效减少因缺水被迫污灌,减少为了追求污水的水肥资源主动污灌给农产品产地带来的污染,起到保障产地环境质量和农产品安全,维护人民群众身体健康的作用,进而打破发达国家“绿色贸易壁垒”。
,污灌区土壤、农产品都出现不同程度超标现象,由于不适当的未经处理的污水灌溉,已使66万公顷耕地受到重金属和其他化学物质的污染,每年因污水灌溉引起的污染损失达3亿多元,可见,直接引用污水灌溉给农业环境和农产品安全带来了巨大的威胁。
最后,土壤对再生水中的氮磷营养物质、有机质和悬浮物等产生吸附过滤作用,“污水中含有大量的氮、磷等营养物利用污水灌溉农田,可以充分利用污水中的这些营养物。
通常情况下一级处理污水中氨氮、磷的平均浓度为15㎎/L—59㎎/L和30㎎/L—34㎎/L。
按较低值15㎎/L和30㎎/L考虑,污水中的氨氮、磷完全可以满足作物的需要”1。
处理过的“污水灌溉后土壤中腐殖质和全氮量增加,氮化细菌、酚细菌、硫细菌和微生物总数都有所增加,土壤酶的活性也有所提高,尤其是活性胡敏酸含量增高,是污灌土壤肥力提高的重要标志”2。
从而减少了面源污染和地下水污染,提高了土壤肥力。
(四)发挥良好的经济环境效益
再生水回用农业补充了农业灌溉水源,节约了农业投入成本,增加了农民收入。
“城市污水回用于农业灌溉因各地的情况不同而获得的益处不尽相同,但在所有水源中,再生水是农业灌溉的最佳选择。
因为再生水是一种持续、安全而又富有营养的水源,使用再生水进行灌溉不仅可以节约农业生产成本,而且其本身也是水资源保护的一种方式。
”3若考虑每公顷因水源充足增产30%,则水稻每公顷可增加收入2034元,小麦每公顷可增加收入1350元。
此外,再生水回用农业还可以改善产地环境质量,减少污染事故的发生。
因此,再生水回用农业,是发展循环农业的重要内容,不仅起到节约资源、改善环境的作用,还是对国家提倡节能减排和构建节约型社会、和谐型社会的响应,可以产生良好的经济、社会、环境效益。
大学生创新性实验计划项目研究日志八
6月15日
再生水回用农业现状及其分析
(一)国外情况
世界很多国家把污水回用农业看作是消除污染、解决农业淡水资源不足和促进农业增产的有效措施。
再生水利用率高国家,尤其是美国、以色列等国,城市再生水主要用于农业灌溉,其中,
(二)国内情况
我国自20世纪40年代起,就在北京附近开始利用工业废污水进行灌溉,1957年建工部联合农业部、卫生部把污水灌溉列入国家科研计划,建设部在“六五”专项科技计划中,最先列入了城市污水回用课题,分别在青岛、大连选点作试验探索。
之后,污水资源化又相继列入了国家“七五”、“八五”、“九五”重点科技(攻关)计划,1972年在石家庄召开的全国污水灌溉会议制定了“积极慎重”的发展方针,并制定了污水灌溉暂行水质标准,到此外,西安、石家庄、太原、济南、沈阳也都是全国著名的污水灌区。
6到“十五”(2001~2005年)期间,污水回用攻关重大专项为水资源安全保障,污水回用被正式写入文件,全国开始全面启动污水回用,要把污水变成城市第二水源。
农业部于2002年在青岛、天津、成都和兰州建立了部、省、县三级城市污水再生回灌农业安全控制实验室和1200亩的试点示范基地。
进行的大量再生水灌溉研究。
为了保障再生水回用农业的安全性,农业部环境保护科研监测所1985年在甘肃永登县和四川彭州市建立污水回灌示范区,并起草出台了《农田灌溉水质标准》,随后,于1992年、2005年两次进行了修订,为再生水水质监测提供了判断依据。
大学生创新性实验计划项目研究日志九
6月20日
自习室
再生水灌溉存在问题
(一)再生水的管理部门与使用主体严重脱节,运行机制有待完善
现行法律将农业再生水资源的管理赋予不同的职能部门和主体,各职能部门和相关主体均可依据《水法》、《水污染防治法》及其《实施细则》等相关法律法规规定管理农业再生水资源,而再生水回用农业的使用部门农业部对这些资源却没有管理权。
以致出现“管者不用,用者无权管理”的尴尬局面,这种水资源使用主体与保护主体相分离的现象,直接影响了再生水资源的高效利用和充分保护,进而制约了农业的可持续发展。
在我国,城市污水处理厂由市政部门建设并管理,相关标准由环保部门提出,而且环保部门在监测处理过的污水时,不执行农田回灌相关标准,市政部门在建设和管理污水处理厂时,很少考虑处理后的污水用于农业灌溉,这些部门各行其职,相互之间缺少必要的配合和职责衔接,互相扯皮,如环保部门只是监督污水处理,只要经过处理的污水达到该部门自己认定的技术指标,即算完成任务,允许回灌农田,至于处理过的污水水质到底是什么状况,是否达到农田水质灌溉标准,其再说不问,也不告知用水主体,给农业部门监测水质带来诸多不便,管理运行机制出现中断现象。
(二)农田水利配套设施跟不上再生水回用的要求
目前,再生水回用农田灌溉的配套设施建设落后。
很多污水处理厂的出水口与农田没有很好的配套设施连接,缺乏再生水灌溉农田需要的输水管道、管线。
同时在输水过程中主渠道应有防渗措施,防止地下水污染,需要建设防渗的储存净化塘,如果距离农田较远,还需建设高压扬水泵站等设施,需要一定的资金投入,而这些,目前尚属少数,远远没有达到普及的要求。
(三)农业环保队伍有待加强,监测能力有待提高
《水污染防治法》第51条规定:
“向农田灌溉渠道排放工业废水和城镇污水,应当保证其下游最近的灌溉取水点的水质符合农田灌溉水质标准。
利用工业废水和城镇污水进行灌溉,应当防止污染土壤、地下水和农产品。
”《水污染防治法实施细则》第24条规定:
“利用工业废水和城市污水进行灌溉的,县级以上地方人民政府农业行政主管部门应当组织对用于灌溉的水质及灌溉后的土壤、农产品进行定期监测。
并采取相应措施,防止污染土壤、地下水和农产品。
”上述法律法规赋予农业部门监测回用农业的再生水水质任务,各级农业环保部门作为监测的具体执行部门,肩负着再生水水质监测的重要任务。
但是,我们的农业环保部门尤其是县级农业环保部门监测技术薄弱,用于监测的仪器设备缺乏,已有仪器设备准确度不高,高级技术人员缺乏,其他技术人员缺乏必要的培训,由于污水监测是日常监测,任务重,工作量大,需要更多的一线监测人员,而我们的农业环保队伍尤其是边、远、少、穷地区的农业环保队伍,技术人员配备不足,监测能力还需经过不断培训、学习提高。
(四)再生水回用农业水量不足,无法起到缓解农业缺水的作用
我国是一个干旱缺水严重的国家,淡水资源严重不足,而且大量淡水资源集中在南方,北方淡水资源只有南方水资源的1/4,农业生产面临严重缺水问题。
而我国的再生水资源,除了处理量有限之外,经处理的污水,再生水的支配部门主要将之用于城市景观、工业、娱乐用水等,没有或者不愿将更多的再生水用于农田灌溉。
农民作为弱势群体,对于水资源使用没有决定权,致使用于农田灌溉的水量极其有限,无法缓解农业缺水问题,这从某种程度上,迫使农民选择用未经处理的污水灌溉农田。
大学生创新性实验计划项目研究日志十
7月4日
解决的关键技术问题
城市再生水不是天然淡水。
其化学成分与天然淡水有本质区别。
因此要保证城市再生水农田灌溉对土壤、地下水、农产品以及人体健康的安全,仅靠标准值的限值
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