積極推進水的城鎮——農業大循序利用

高光智　陳輔利　王　晶

【摘要】我國農業缺水嚴重，農村衛生條件、生活環境和基礎設施差，農業城鎮污水出路困難。水的城鎮-農業大循序利用是解決農業缺水、提高農民生活環境質量的重大舉措。本文論述了水的城鎮-農業大循序利用的意義、可行性、技術內容、前期工作和建設原則。

【關鍵詞】污水資源；農業城鎮；城鎮-農業；大循序利用

我國面臨河湖污染、水資源短缺等多重壓力，農業缺水更為嚴重，普遍存在城市與農業爭水現象，農業城鎮污水出路困難。農業是國民經濟的根本和基礎，國家提出了“米袋子”、“菜籃子”、“水杯子”、“錢夾子”工程。“米袋子”是關乎民族生存發展的基礎工程，“菜籃子”是城市生活保障工程，“錢袋子”解決農民收入惠農工程，“水杯子”是提高農民生活水平的民生工程，是實實在在惠及9億農民的重大決策。水的城鎮-農業大循序利用是解決農業缺水、提高農民生活環境質量和建設“水杯子”工程的重大舉措。本文全面論述這一重大舉措。

本文所謂的“農業城鎮”指村鎮、鄉鎮、縣鎮和距離農田較近的中小城市，有時也簡稱為城鎮。

1.農業缺水、環境條件差等多重壓力

1.1 農業水資源壓力

我國水資源嚴重短缺，人均水資源占有量不足世界平均水平的1/4，且時空分布不均勻，北方地區嚴重缺水，西北地區極度缺水。我國非常重視城市缺水問題，國家投資建設了南水北調工程等一批大型水源工程，大中缺水城市建設了遠距離調水工程，大大緩解了城市水資源短缺的壓力。建國以來，國家投資建設了一大批水利工程，這些水利工程發揮了發電、防洪、灌溉、航運等綜合功能，促進了灌溉農業的發展。各地方大量建設的小型水利工程，在農業灌溉中也發揮了重要作用。但是，也應看到，與城市缺水相比，農業缺水更為嚴重，問題更為復雜，任務更為艱巨：

1.1.1 農業缺水嚴重

2003-2006年全國供水和用水情況示于表1。2003年以來，用水總量、農業用水量、工業用水量、生活用水量和生態用水量均逐年增加，其中農業用水增長最慢，比平均增長速度慢23%。正常年份全國缺水近400億m3，每年有1-3億畝農田受旱，農業缺水仍然是制約農業發展的重要課題。

1.1.2 國土遼闊，國情復雜

大、中、小型水利工程在灌溉農業中發揮了巨大作用，但是，覆蓋面有限，大部分干旱半干旱地區農業缺水依然嚴重，靠天吃飯現象依然比較普遍。

1.1.3 地下水負擔過重

廣大非灌區農業依然靠天吃飯，隨著全球變暖和溫室效應，不正常天氣過程增加，干旱災害頻繁，“天”更加靠不住。目前，廣大干旱半干旱地區灌溉和飲水主要依靠地下水。2006年地下水總供水量1065.5億噸，占農業用水的29%。在地下水中，深層地下水和承壓地下水主要供大中城市用水；農業城鎮規模小，主要使用潛水；農業灌溉和農村飲水主要使用表層潛水。可供農業灌溉的表層潛水不足地下水的1/3，約占農業用水的10%。也就是說10%的水量支持了30%以上的農業生產，可見地下水負擔多重。表層潛水依靠天然降水補水，受天然降水的直接控制，發生干旱時水量急劇減少，以至于枯竭，不僅造成大面積農業減產，甚至威脅人畜飲水安全。

1.1.4 河流生態嚴重失衡

隨著各種水利工程的建設，河流層層建壩蓄水，超量使用，干旱半干旱地區大部分河流發生間歇性斷流或常年斷流，河流功能衰減，部分河段功能甚至基本消失。各種水利工程對城市供水發揮了關鍵作用，對農業灌溉也發揮了較大的作用，但是，受害最大的也是農業，尤其是下游農業。

1.1.5 城市與農業爭水現象嚴重

2006年全國城市用水量2037億噸，是農業用水的55.6%。全國668座城市中有400余座供水不足，32個百萬人口以上的特大城市中，有30個長期受缺水困擾。這些缺水城市主要依靠遠距離調水滿足城市用水。水資源量是一定的，且總量不足，大量向城市調水必然導致城市與農業爭水。另一方面，除南水北調工程外，調水工程基本沒有考慮農業用水，很少考慮農業城鎮用水。很多城市以地下水為水源，取水半徑數公里到數十公里，造成城市周圍大面積地下水位大幅度下降，有的甚至超過了100米，大大減少了灌溉地下水量，增加了地下水灌溉成本。

1.1.6 極端天氣加劇了水資源短缺

受全球氣候變暖的影響，我國水資源條件發生明顯變化，極端水旱災害事件呈頻發與并發趨勢，水資源的形勢更加嚴峻，尤其是農業用水面臨更加嚴峻的挑戰。

1.2 農業城鎮居住環境差，污水出路困難

改善農村衛生條件和保證農村飲水安全是黨和國家十分關切和重視的重大問題。廣大農村居住分散，規模小，衛生條件惡劣，飲水安全性差，主要表現在旱廁、一戶一圈、一家一禽舍、垃圾、雨水自然排放和分散飲用天然水。解決這些問題的重要途徑是農村城鎮化。在推進農村城鎮化的過程中，如下問題應引起足夠的重視：

1.2.1 生活用水自來水化

集中處理、集中供水、方便使用的自來水是飲水安全的根本保證，是提高農民生活水平的重大措施。例如：為了應對世界金融危機，國家出臺了一系列拉動內需的政策，其中一項是國家給予13%的補助以鼓勵農民購買洗衣機等家電；農村推廣洗衣機的前提是有自來水和通暢的排水，否則，很難推廣。

1.2.2 改廁

改旱廁為水廁，有條件時盡量做到水廁入戶進家。

1.2.3 集中沼氣和集中堆肥

糞便、飼養廢棄物、生活垃圾等集中堆肥和生產沼氣，改善衛生條件，輔助解決農肥和農村燃氣。

1.2.4 太陽能熱水

太陽能是清潔能源，在解決供水和排水的基礎上推廣太陽能熱水，進一步提高農民生活水平。

1.2.5 排水

農村城鎮化提高了農村衛生條件和生活質量，也增加了用水量。水的大量集中使用必然產生大量污水。必須首先解決室內排水，建設城鎮排水管網系統。農業城鎮的污水基本沒有處理，如何解決農業城鎮污水處理是我國農村城鎮化的重大課題。我國村鎮中，只有少部分靠近大中水體，絕大部分距離水體都比較遠，污水出路非常困難，目前主要出路有滲坑、水塘、排洪溝等，是農村衛生條件差的重要表現，如何解決農業城鎮污水出路也是我國農村城鎮化的重大課題。

改善農村衛生和生活條件的核心問題之一是水，在解決供水的同時，必須解決排水問題，尤其是排水出路問題。

1.3 農業城鎮污水資源化利用大有潛力

我國有9億農民。如果全國農民都能用上自來水，將產生160-220億噸生活污水。如果全國農民都能用上自來水和太陽能熱水，將產生315億噸生活污水。考慮到發展的不平衡性，到2020年，全國鄉鎮污水量至少將達到110億噸以上。很多中小城鎮，尤其是縣級城鎮，距離農田很近。考慮到這些城鎮污水，到2020年，全國農業城鎮污水量至少將達到180億噸以上。這些污水是環境的主要污染源，同時也是非常寶貴的資源。如果這些污水全部用于農灌，可以提高農灌水量5%，對干旱地區，可以提高農灌水量20-30%，發揮巨大的作用。

2.水的城鎮——農業大循序利用的概念和意義

“水的城鎮-農業大循序利用”的概念是水在農業城鎮與其周圍地區農業之間循序使用，農業城鎮使用后所產生的污水經因地制宜地處理，水質達到《城市污水再生利用農業用水水質》、《城市污水再生利用補充水源水質》、《農田灌溉水質標準》等標準的要求，用于農業城鎮周圍地區的農業灌溉。

水的城鎮-農業大循序利用由農業城鎮給水排水系統、循序處理系統和農業灌溉系統構成，如圖1所示。農業城鎮給水排水系統是水的一次使用，包括自來水供水系統、城鎮居民使用（室內給水排水系統）和城鎮排水系統。循序處理系統是水的一次使用和二次使用的連接點，其功能是將城鎮污水處理成為滿足《城市污水再生利用農業用水水質》、《城市污水再生利用補充水源水質》、《農田灌溉水質標準》等標準要求的二次使用水源。農業灌溉系統是水的二次使用。農業灌溉用水具有季節性的特點，冬季不用水；城鎮污水則不分季節連續產生。農業灌溉系統應包括調節設施，其功能是調節控制水量，實現水量供需平衡。

我國水資源短缺，農業缺水更為嚴重，農村衛生和生活條件差，農業城鎮污水出路困難。水的城鎮-農業大循序利用是解決農業缺水、提高農民生活環境質量和建設“水杯子”工程的重大舉措，意義非常重大：

2.1 保證了農業城鎮飲水安全，提高生活質量

水的城鎮-農業大循序利用的前提和基礎內容是完善的自來水供水系統。集中處理、集中供水、方便使用的自來水是飲水安全的根本保證，是提高農民生活水平的重大措施。

2.2 有效改善農村衛生條件

衛生條件差的主要表現在旱廁、一戶一圈、一家一禽舍、垃圾、雨水自然排放。水的城鎮-農業大循序利用系統建設完善的排水體系和有機廢棄物堆肥沼氣系統，有效地解決了這些問題。

2.3 一水兩用

水經過農業城鎮一次使用，所產生的污水經過因地制宜的處理全部用于農業二次使用，一水兩用，農業城鎮用水基本不減少農業用水，徹底避免了城鎮與農業爭水。

2.4 農業城鎮污水零排放

農業城鎮使用后所產生的污水經過處理全部用于農業灌溉，通過作物吸收、滲透地下和蒸發，一部分補充地下水，一部分進入大氣，全部進入了水的自然循環，真正實現了污水零排放。

2.5 改善民生，拉動經濟發展

水的城鎮-農業大循序利用是新農村建設的基礎項目和公益項目，是擴大內需的重要項目，對改善民生，拉動經濟發展意義重大。

3.水的城鎮——農業大循序利用的可行性

3.1 自然條件優越，技術條件成熟

3.1.1 農業城鎮地處農業區域之中，距離農田近，污水再生利用條件好，自然條件優越

3.1.2 污水量大

據初步測算，到2020年，全國農業城鎮污水量至少將達到180億噸以上，污水資源豐富。

3.1.3 技術成熟

城鎮給水排水系統有國家規范，技術成熟。農業灌溉經過多年的發展，經驗豐富。循序處理，包括污水一級處理、一級強化處理、二級處理和土地處理都有國家規范和很多成功的工程，技術也很成熟。

3.1.4 水質可靠

《室外排水設計規范》(GB50014-2006)

推薦污水量較小的城鎮宜采用自然處理，污水深度處理和回用處理單元包括自然處理。土地處理是一種高效、節能、經濟并符合生態學原理的污水處理和利用的自然處理技術，眾多的工程實踐表明土地處理出水水質穩定可靠。

3.1.5 系統安全

人們比較關心污水再生灌溉對地下水的影響。農業城鎮的規模一般在數千戶到數萬戶，相當于城市居民小區的規模。城市居民小區污水再生回用發展很快，取得了重大成果，以水循環利用系統為重點的大有恬園榮獲了首屆國家環境友好工程。大有恬園水循環利用系統如圖2所示。[1]如果把澆灌綠地看作農灌，地表涵養水庫看作農田，該系統與污水再生灌溉對地下水的影響具有很好的可比性。對大有恬園地表涵養水庫的跟蹤監測表明：地表涵養水庫對有機污染物、NH3-N和NO2-N的凈化能力都很強，且季節影響不明顯，迅速降低到背景值。

3.2 政治和國力條件充分

農業是國家的根本，黨和國家高度重視農業發展、農民生活提高和農村建設，制訂了一系列方針政策，并付出了巨大努力。十七屆三中全會通過了《中共中央關于推進農村改革發展若干重大問題的決定》，進一步表明了黨和國家對農業和農村工作的高度重視和堅定決心。為了應對國際金融風暴，擴大國內需求，國家安排2009-2010年增加投資4萬億元，重點是農村基礎和公益建設、改善農村衛生條件、保證飲水安全、保護生態環境，為推行水的城鎮-農業大循序利用提供了空前的機遇。

水的城鎮-農業大循序利用系統的主體是農業城鎮基礎建設的基本內容。較大規模的農業城鎮應建設污水處理設施，水的城鎮-農業大循序利用系統只需要增加調控設施和污水深度處理（主要是土地處理）及部分灌渠；較小規模的鄉鎮，規劃可能沒有建設污水處理設施的內容，需要增加建設循序處理和調控設施及部分灌渠。這些內容所增加的投資和運行費用在整個農業城鎮基礎和公益設施建設中所占的比例很少。初步測算，全面推廣水的城鎮-農業大循序利用，全國需要總投資700-900億元，每年總運行費用不超過35億元。我國GDP每年近30萬億元，國力足以支持水的城鎮-農業大循序利用系統的投資和運營。

圖2大有恬園水循環利用系統

Fig2 DYTY using system of water circulation

3.3 效益巨大

農業城鎮污水用于農灌，可以提高全國農灌水量5%，對干旱地區，可以提高農灌水量20-30%，較大幅度地提高農業產量，直接經濟效益巨大；真正實現農業城鎮污水零排放，環境效益巨大；改善農村生活質量，改善民生，拉動經濟發展，社會效益巨大。

3.4 建設和運營資金

水的城鎮-農業大循序利用系統建設應納入農村城鎮化進程，納入農業城鎮基礎和公益建設規劃。系統建設總投資700-900億元，宜列入農業城鎮基礎和公益建設計劃，由國家投資，發達地區地方政府適當配套投入。枝灌渠可以由受益農民在政府的幫助下自建。水的城鎮-農業大循序利用系統每年總運行費用不超過35億元，宜列入支農公益項目，由國家補助。

4.主要建設內容和原則

水的城鎮-農業大循序利用系統包括城鎮給水排水系統、循序處理系統和農業灌溉系統，如圖1所示。城鎮給水排水系統是城鎮建設的基本內容，這里不再贅述。

循序處理系統包括預處理和深度處理。處理工藝選擇與處理規模關系密切。農業城鎮污水量一般在每天數百噸到數千噸，較大的縣級鎮和中型城市可能超過萬噸，一般不超過10萬噸。規模小的村鎮可以不進行預處理，經過化糞池的污水直接進行土地處理。一般規模的鄉鎮宜采用一級處理或一級強化處理作為預處理，然后進行土地處理。規模較大的城鎮可以采用二級處理+土地深度處理工藝。土地處理是一種高效、節能、經濟并符合生態學原理的處理技術，非常適用于循序處理系統。土地處理宜采用潛流式，表面仍然可以種植糧食作物、植樹、作為蔬菜（大棚）基地。

調控設施是系統的關鍵和難點，處理不好投資較大。調控設施應因地制宜建設，可以利用現有農業水利設施、水塘、荒地、低洼地、廢河道、溝壑等，盡量避免修建水池。灌溉干渠應在系統建設中統一考慮，枝灌渠可以統一規劃，政府資助，受益農民自建。

水的城鎮-農業大循序利用應做好如下前期工作：(1)開展水的城鎮-農業大循序利用系統研究，制定地方規劃、國家技術指南等技術支持文件，建立水的城鎮-農業大循序利用技術體系；(2)制定水的城鎮-農業大循序利用配套政策；(3)積極開展水的城鎮-農業大循序利用系統建設試點、示范工程。

開展水的城市農業大循序利用應遵循如下主要原則：(1)投資主體以國家和地方專項投資為主，多方面開拓投資渠道；(2)支農惠農相結合，讓農民得到實惠；(3)與農業水利工程相結合，發揮農業水利工程更大的作用；(4)因地制宜地開發土地處理等低成本技術；(5)禁止向農民集資、攤派、亂收費，不增加農民負擔。

5.結論

5.1 我國農業缺水嚴重，農村衛生條件、生活環境和基礎設施差，水的城鎮-農業大循序利用是解決農業缺水、提高農民生活環境質量和建設“水杯子”工程的重大舉措，具有重大和深遠的戰略意義、政治意義和現實意義

5.2 水的城鎮-農業大循序利用的自然條件、技術條件、政治和國力條件成熟，效益巨大，時機成熟

5.3 水的城鎮-農業大循序利用內容簡單，易于實施，應加強研究，積極推進

參考文獻

[1]陳輔利,高光智,鞏曉東.生態居住小區的水循環利用系統[J].大連水產學院學報,2004,19(2):110-114.

基金項目：民盟中央重點調研項目。

作者簡介：高光智（1956—），女，教授，現供職于大連水產學院環境與生物工程研究所，主要從事水處理研究。