非常規水資源農業利用的研究

陳哲

摘 要：在目前經濟社會用水需求不斷增加但水資源短缺的背景形勢下，非常規水源的開發利用研究迫在眉睫。本文根據華北水利水電大學新校區農水試驗場的現況，計算了農業試驗區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業中的應用。

關鍵詞：非常規水源；雨水；再生水；作物需水量

0 引言

目前，對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業灌溉上有所體現，對雨水重要性的認識和一系列問題上，尚需要給予理論及應用方面的深入研究[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行費用得以減少、城市也可以不再發生洪澇災害[2]，并且地下漏斗的形成和地面沉降可以有效防止、雨水徑流對水環境造成的污染也可以從源頭控制。節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，非常規水開發利用工程的啟動，可以改善農田生態環境，促進農業發展并且大大緩解農業用水的供需矛盾[4]。非常規水為農業用水提供了一個可靠且穩定的補充灌溉水源。農業在我國社會經濟發展中占據著重要的地位，然而水資源短缺、水資源污染等問題阻礙了我國經濟的發展，因此水資源可持續發展措施的制定和實施已經迫在眉睫。為保障農業水資源的可持續利用，文章利用農業多水源可利用量，對農業水資源進行優化配置研究。

1 華北水利水電大學農業非常規水資源利用

1.1 用水指標

華北水利水電大學河南省重點試驗室農業高效用水試驗場，試驗區占地總面積13，520m2，試驗區總人數25人。根據《城市居民生活用水標準》[5]，河南地區的城鎮居民生活用水定額為85～140L/人·d，參考華北水利水電大學用水統計數據，取90L/人·d用水指標作為用水定額。

1.2 雨水可利用量計算

試驗場位于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；

A—集雨面積（m2）；

H—多年年平均降雨量（mm）；

α—季節折減系數；

β—初期棄流系數。

季節折減系數宜采用基準值方法確定[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《建筑給水排水設計規范》GB50015-2009（2009版）中4.9.6規定，給排水設計中的雨水設計徑流系數取值可按下表（本規范適用于工業建筑生活給水排水和廠房屋面雨水排水設計，亦適用于居住小區、公共建筑區、民用建筑給水排水設計）。

2 生活污水回用量

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

3 非常規水在農業中的應用

3.1 雨水在農業中的應用

土壤水或雨水被植物吸收利用，即植物被動利用對自然水文循環過程中的沒有人為活動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自然界中的雨水徑流進行干預后的水量，通過工程措施將雨水匯集蓄存，在作物的需水關鍵期進行灌溉，使作物可以不完全依賴于降水，從而提高了可控性。根據雨水的利用方式，建立雨水集蓄工程，即對降雨進行收集、匯流、存儲以及進行節水灌溉的一套系統。利用收集存貯的雨水，補充灌溉受旱或需水關鍵期的作物。匯集雨水利用技術將雨水在農田時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，它將雨水積蓄和節水灌溉技術相結合，充分利用雨水資源量。

3.2 再生水在農業中的應用

污水經適當處理后，達到一定的水質指標，可以進行有益使用的水即再生水。城市污水的數量巨大、不受氣候條件和其它自然條件的限制、比較穩定，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生基礎上同步發生，只要有污水的產生，就有可靠的再生水源。目前的水處理技術可以將污水處理到人們所需要的水質標準，因此再生水在城市中的利用不存在任何技術問題。再生水是一種十分寶貴的水資源。在我國的北方城市，郊區農田（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廢水和生活污水，并通過工業廢水和生活污水的利用影響并改良了土壤的結構，增加了土壤的肥分和水分，提高了作物的產量，并最終取得了較好的經濟效益。

4 結語

非常規水資源的開發利用，是目前經濟社會用水需求不斷增加和水資源短缺形勢下的必然要求。非常規水資源的開發利用，遵循以開發、利用、管理、配置和保護統一協調的方案，在結合區域實際情況的前提下，經過科學合理的分析后布局、開發和利用非常規水資源。高校非常規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壓力。各高校不但應重視非常規水資源需，而且更應該大力利用和發展非常規水資源，為社會帶來更大的經濟效益的同時，也對改善生態環境效益做出貢獻。在未來研究中，非常規水資源的利用要加強動態監測，盡快建立非常規水灌溉的指標體系，在適合我國基本國情及農業特點的基礎上，綜合開發利用非常規水資源。endprint