非常规水资源农业利用的研究

陈哲

摘 要：在目前经济社会用水需求不断增加但水资源短缺的背景形势下，非常规水源的开发利用研究迫在眉睫。本文根据华北水利水电大学新校区农水试验场的现况，计算了农业试验区灌溉雨水和再生水的可利用量，并介绍了雨水和再生水在农业中的应用。

关键词：非常规水源；雨水；再生水；作物需水量

0 引言

目前，对雨水的利用还未得到普及和推广，雨水利用仅仅在解决人畜饮水和农业灌溉上有所体现，对雨水重要性的认识和一系列问题上，尚需要给予理论及应用方面的深入研究[1]；有效的利用雨水资源，可以使城市紧张的供水状况可以得到缓解、雨水工程的投资和运行费用得以减少、城市也可以不再发生洪涝灾害[2]，并且地下漏斗的形成和地面沉降可以有效防止、雨水径流对水环境造成的污染也可以从源头控制。节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]的处理回用率，全国的城市污水则只有77.4%的处理率，非常规水开发利用工程的启动，可以改善农田生态环境，促进农业发展并且大大缓解农业用水的供需矛盾[4]。非常规水为农业用水提供了一个可靠且稳定的补充灌溉水源。农业在我国社会经济发展中占据着重要的地位，然而水资源短缺、水资源污染等问题阻碍了我国经济的发展，因此水资源可持续发展措施的制定和实施已经迫在眉睫。为保障农业水资源的可持续利用，文章利用农业多水源可利用量，对农业水资源进行优化配置研究。

1 华北水利水电大学农业非常规水资源利用

1.1 用水指标

华北水利水电大学河南省重点试验室农业高效用水试验场，试验区占地总面积13，520m2，试验区总人数25人。根据《城市居民生活用水标准》[5]，河南地区的城镇居民生活用水定额为85～140L/人·d，参考华北水利水电大学用水统计数据，取90L/人·d用水指标作为用水定额。

1.2 雨水可利用量计算

试验场位于34°47′N、113°46′E，年平均气温14.5℃，多年平均降水量640.9mm，年均相对湿度29%，土壤孔隙率为40%，田间持水率为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—平均径流系数；

A—集雨面积（m2）；

H—多年年平均降雨量（mm）；

α—季节折减系数；

β—初期弃流系数。

季节折减系数宜采用基准值方法确定[7]，即多年平均月降雨量大于该值的月份的降雨量之和与平均总降雨量的比值。

根据《建筑给水排水设计规范》GB50015-2009（2009版）中4.9.6规定，给排水设计中的雨水设计径流系数取值可按下表（本规范适用于工业建筑生活给水排水和厂房屋面雨水排水设计，亦适用于居住小区、公共建筑区、民用建筑给水排水设计）。

2 生活污水回用量

再生水由洗衣用水的排水和水质较好的淋浴水组成。根据《城市居民生活用水标准》[5]，污水量按照给水量的80%计，在收集和处理过程中水量损失计20%。

3 非常规水在农业中的应用

3.1 雨水在农业中的应用

土壤水或雨水被植物吸收利用，即植物被动利用对自然水文循环过程中的没有人为活动影响的雨水称之为雨水的自然利用。本文的雨水可利用量是指通过人为措施对自然界中的雨水径流进行干预后的水量，通过工程措施将雨水汇集蓄存，在作物的需水关键期进行灌溉，使作物可以不完全依赖于降水，从而提高了可控性。根据雨水的利用方式，建立雨水集蓄工程，即对降雨进行收集、汇流、存储以及进行节水灌溉的一套系统。利用收集存贮的雨水，补充灌溉受旱或需水关键期的作物。汇集雨水利用技术将雨水在农田时空上再分配人为的改变，使作物的需水期可以与水分供给相吻合，它将雨水积蓄和节水灌溉技术相结合，充分利用雨水资源量。

3.2 再生水在农业中的应用

污水经适当处理后，达到一定的水质指标，可以进行有益使用的水即再生水。城市污水的数量巨大、不受气候条件和其它自然条件的限制、比较稳定，并且可以再生利用。污水可以作为再生利用水源并且可以在污水产生基础上同步发生，只要有污水的产生，就有可靠的再生水源。目前的水处理技术可以将污水处理到人们所需要的水质标准，因此再生水在城市中的利用不存在任何技术问题。再生水是一种十分宝贵的水资源。在我国的北方城市，郊区农田（包括菜田、稻田和麦田等）灌溉用水的主要水源之一便是工业废水和生活污水，并通过工业废水和生活污水的利用影响并改良了土壤的结构，增加了土壤的肥分和水分，提高了作物的产量，并最终取得了较好的经济效益。

4 結语

非常规水资源的开发利用，是目前经济社会用水需求不断增加和水资源短缺形势下的必然要求。非常规水资源的开发利用，遵循以开发、利用、管理、配置和保护统一协调的方案，在结合区域实际情况的前提下，经过科学合理的分析后布局、开发和利用非常规水资源。高校非常规水再生利用的主要形式为生活污水回收利用和雨水回收利用，既能缓解饮用供水压力，又可以缓解市政雨水管网压力。各高校不但应重视非常规水资源需，而且更应该大力利用和发展非常规水资源，为社会带来更大的经济效益的同时，也对改善生态环境效益做出贡献。在未来研究中，非常规水资源的利用要加强动态监测，尽快建立非常规水灌溉的指标体系，在适合我国基本国情及农业特点的基础上，综合开发利用非常规水资源。endprint