刘 峰
(固原市水资源配置与水旱灾害防御中心,宁夏 固原 756000)
我国是一个农业大国,农业在我国经济发展中占有很大比重。与此同时,我国是一个贫水国家,水资源十分匮乏。相关资料显示,我国人均水资源占有量仅为世界平均占有量的1/4[1]。我国水资源短缺严重制约了农业的可持续发展,阻碍了农业经济的高速发展。因此,只有将农业可持续发展和水资源管理两者建立起联系,使二者协调发展,才能促进我国农业经济健康、有序发展。但是,目前在我国农业水资源管理方面还存在一些亟待解决的问题,必须建立科学合理的农业水资源管理制度,以有效解决农业水资源管理中存在的各类问题,为我国农业水资源持续利用和农业经济可持续发展提供有力保障。
我国在大力推进生态农业发展的背景下,将保障农业生产和农民生活用水安全、解决农村用水问题和科学开发利用水资源作为农业水资源管理的主要目的,因此,对农业水资源管理工作提出了更高、更新的要求,使得管理的计划性和条理性更高,完善性和综合性更强。
我国农业水资源管理工作的重要性主要表现在以下几方面。一是重视农业水资源管理工作能提高农村地区水资源利用率,能提升农村地区水资源的整体治理效果。例如,为了进一步发挥农业水资源对农业产生的作用,现代化的农田灌溉系统和智能化的灌溉排涝泵站应运而生。二是重视农业水资源管理工作能保障农业水资源的数量长期稳定不减少(循环利用),能保障农业生产用上高质量的水资源。三是重视农业水资源管理工作,能更高效、更专业化地利用农业水资源,如科学制订专业的运行和管理方案,用专业化的思想和手段判断在利用农业水资源时出现的问题,加强对农业水资源专业技术人才的培养和管理,以大大提高农业水资源利用率,有效管理和控制农业水资源浪费和污染问题。
近年来,我国采用各种方式方法大力保护和节约农业水资源。例如,我国大力推广高效节水灌溉和高标准农田建设,取得了很大的成功。但是农业水资源的供需矛盾仍然较为严峻,特别是我国北方地区水资源供需矛盾更为突出,尤其是遭遇10 a、20 a、30 a、50 a 甚至100 a一遇的大旱灾时,降雨量大幅度减少,水库干涸、河流断流,农作物大面积受灾,严重影响了农业生产和农村发展[2]。为了有效地补给严重缺乏的农业水资源,地下水被大量开采,从而导致地下水位急剧下降,致使地下水资源短缺甚至枯竭。区域性地下水位下降诱发了地裂缝、岩溶塌陷和地面沉降等地质灾害,农业水资源的供需平衡受到了严重的破坏。另外,部分地区大规模改良盐碱地、开采荒山荒地需要大量的农业水资源,造成农业水资源供需矛盾更加突出。
随着我国农村经济的快速发展,农村需要大量的水资源作为支持,因此,大量的农业水资源包括过境水、地表水和地下水被大量开采和利用。过境水和地表水过度利用会导致水量骤减,水位下降,水的流速变慢,从而影响水的净化速度和能力,造成水质逐渐恶化;地下水被过度开采,导致部分地方的岩溶塌陷,地下水层的上覆层被破坏后,岩溶等污染物经由塌陷部位直接进入水层,造成地下水资源被污染[3]。另外,农业水资源保护区没有发挥出应有的保护作用,当地工厂企业产生的废水和企事业单位、农民群众的生活污水没有经过处理,直接排放,造成当地农业水资源受到严重的污染,农村地区的河流、湖泊等中的水体虽然有一定的自净能力,但是这种能力特别有限,尤其是水资源污染严重时,水体无法及时有效稀释污染物。农村水资源污染会引发造成当地生态环境进一步恶化和水生态环境无法恢复等严重后果。
随着我国农村经济社会的不断发展,农民生活水平不断提高,自来水在大部分农村家庭已经普及,随之洗衣机、洗碗机、便池和沐浴器等设施进入寻常百姓家。农村家中用水量不断增加,导致未经处理的生活污水大量排放。目前,我国在处理农村生活污水方面还处于探索阶段,雨污分流推进缓慢,污水处理效果不理想、规模小。另外,农村污水处理还面临处理场地有限、现代化处理设施和设备缺乏、工作人员流失等问题,这些因素都造成农村污水回收利用率普遍较低。
目前,农业水资源管理工作面临的重要问题之一是农业水资源利用效率低下。当前,虽然我国农业水资源严重短缺,但是在农业生产和农民生活中农业水资源浪费现象处处可见。随着我国灌溉技术水平的提高,无效灌溉现象正在逐年减少,但是部分地区大畦灌和大水漫灌的现象仍普遍存在,同时水资源重复利用率相比发达国家平均水平更低[4]。现阶段,我国大部分农村地区所利用的农业水资源主要是超采地下水、拦截过境水和地表水,对于雨水的收集利用还没有形成完善的机制。同时,相当一部分农民对处理过的废水和污水存在偏见和抵触情绪,认为处理后的废水和污水仍然是脏水,不能重复利用,这些偏见思想导致水资源利用率低下问题突出。
为了加大对水资源的保护力度,目前我国出台了各类规章制度、法律法规和政策,但是从现实效果来看,对水资源的治理和保护效果尚未达到理想状态。究其原因,一方面是大部分农民的法律意识淡薄,另一方面是规章制度、法律法规和政策没有进行完全细化,在落实过程中流于表面化和形式化,从而导致农业水资源的保护力度和治理效果有待进一步提高。
为了缓解我国农业水资源供需矛盾,我国把加大农业水资源的保护和节约力度作为一项常态化的议题提上议事日程。对目前已建的高效节水工程和高标准农田工程配套信息化和智能化的管理系统,构建调度、监管、智慧决策和远程服务等现代化管理平台,对人为或者管道破损等因素造成的水资源浪费情况进行及时监测和报告,做到有效保护和节约水资源。对于干旱的北方地区,要做到未雨绸缪,雨水充沛的年份或者雨季,在水库、蓄水池等储水建筑物中贮存足量的水,以备在干旱年份补充农业水资源。地下水作为大自然馈赠给人类的宝贵财富,虽然水质好,供给稳定,但是北方地区遇上大旱灾害时,不能一味地超量开采地下水,在开采利用过程中做到开采和补给相平衡,严格控制开采总量,同时采取多种措施来加大对地下水的回灌补给。例如,种植草坪绿地或者乔灌木等天然渗漏补给地下水植物,建设雨水集中人工回灌补给地下水设施,将大量河水经处理后通过回灌井补给地下水,还可以利用反渗透法将盐碱水通过脱盐脱碱处理后回灌补给地下水,从而确保干旱年份农业水资源不短缺。
为了让有限的农业水资源能长久地发挥其应有的作用,一方面要加大农业水资源保护力度,另一方面要提高农村水生态环境的质量。要想加强对农业水生态环境的管理和控制,必须有针对性地制订科学、合理、有效的管理办法,尤其是要加大对过境水和地表水的管理和控制力度。随着我国河湖长制的推行,农村也设置了相应的河长,为充分发挥农村各级河湖长应用的作用,要有针对性地构建考核机制,以全面提高过境水和地表水的管理和控制效果。另外,要提高农业水资源保护区的保护功能,加大惩戒力度,对于非法排放生产废水和生活污水的企事业单位和个人要做出相应的惩罚,同时要加强废水污水的处理效果,处理达标的中水还能进行重复利用。还可以通过建设水生态修复工程,全面提高河流、湖泊等水资源的质量。
随着各行各业产生的废水和生活污水的日益增加,未经处理的污水随意排放,不但造成了农业水资源浪费,而且严重污染了环境。因此,要借助现代化的手段和技术对生活污水进行过滤回收并加以利用。
3.3.1 土地渗滤处理技术。这一技术主要是依靠大自然的自净能力,即利用植被或土壤,通过生物、化学和物理等反应吸附农村生活污水中的有机物,并对吸附出来的有机物进行再利用。这样不但降解了生活污水中的有机物,而且使植被更加茂盛。
3.3.2 沼气池处理技术。用沼气池取代传统的化粪池,农村生活污水经过沼气池后,污水中的有机物由于过厌氧的发酵作用而产生沼气。在农村,沼气可以作为燃料或者发电材料等加以循环利用,在沼气池中,生活污水经处理达到排放标准后,可用来灌溉花草树木。目前,沼气池处理生活污水的技术比较完善,处理工艺和水平较高,应用较为广泛。
3.3.3 人工湿地处理技术。人工湿地是人为建造类似于自然形成的湿地,这类湿地在很大程度上可以用来处理农村生活污水。其主要是通过一定的技术和手段人为地建造一些底部填充沙子、石子等填料的类似于沼泽地的地面,同时在这些地面上种植一些能吸附污水中的有机物的植被,在植被和微生物的共同作用下达到农村生活污水被处理和净化的目的。由于人工湿地处理农村生活污水比较经济实用,因此适合在农村地区广泛推广应用。
3.3.4 生物滤池技术。在建造的滤池底部铺设塑料制品和碎石等填充物,填充物被生长成生物群落的微生物所依附,农村生活污水一旦进入生物滤池,会瞬间发生一系列物理和化学反应,污水中的悬浮物质与大颗粒物质被滤池中的填料所截留,而滤池中的微生物群落能进一步将不溶性的大分子物质分解成小分子易溶性物质,使农村生活污水中的有机物被彻底分解。
3.3.5 太阳能/风能微动力处理技术。风能和太阳能作为大自然馈赠给人类的免费能源,可以说取之不尽用之不竭,不但能作为微动力能源应用于农村生活污水处理中,而且在寒冷的北方还能为过滤池保温,从而保障冬季时过滤池能不间断处理农村生活污水。传统的“A2/O”工艺是太阳能/风能微动力处理技术的基础,主要由远程通信、微电脑、蓄电池组、回流、曝气、微型风力发电机和太阳能光伏板等系统组装而成。其工作原理是太阳光照射到光伏板上,光能转化为电能,电能带动小型风力发电机作为回流和曝气设施的动力设备,系统中的蓄电池能将多余的电能储存起来以备阴雨天使用,然后将数据通过微电脑进行调试优化,就可以自动化控农村生活污水的整个处理过程,即积水→经过厌氧生物处理→接触性氧化→沉淀,待污水达到排放标准后进行排放或加以利用。太阳能/风能微动力处理技术具有节能(其运行费用几乎为0)、方便、安全和清洁等诸多优势,是其他处理农村生活污水技术所不能及的。但是,这一技术起步较晚,在运行过程中还存在维修和养护困难、专业技术人员缺乏等缺点,因此,要加大投入力度来发展这一技术[5]。
高效节水技术的应用不但缩短了农业发展进程,而且提升了农业水资源利用效率。为了满足现代农业发展对农业水资源的需要,尽量减少或者避免采用传统的灌溉方式(如淹灌、大水漫灌、沟灌和畦灌等)造成农业水资源利用率低下,大力推广和发展应用如滴灌、喷灌、低压管灌、微灌等高效节水灌溉技术。在推广和建设高标准农田工程中,为了更加有效地提高农业水资源利用率,要积极引入和使用水肥一体化灌溉模式。另外,根据不同作物的生长规律和需水量,可以采用地膜覆盖为主的垄膜沟灌节水技术,也可以采用水肥一体化和膜下滴灌等技术,在节肥的同时达到节水的目的,以提高农业水资源利用率。应用各种技术的同时要加强对信息化和智能化技术的应用,如大数据技术在农业水资源管理方面具有其他技术无法替代的优势。例如,借助大数据能精准分析农作物的生长情况,从而对农作物灌溉时间进行管理和控制,为农作物健康生长奠定基础。另外,基于大数据对当地水位特征、气象变化和农作物生产情况的精准分析,可科学、合理地判断农作物的需水量,进而实现全自动化高效节水灌溉。同时,针对大部分农民不了解中水或者对中水有抵触情绪这一现状,一方面乡镇政府要加大宣传力度,另一方面乡镇政府各部门及周边的卫生院、水利工作站、林业站、农业服务中心等单位要做中水使用的带头者,利用中水浇灌办公区域的绿化植物、清洗单位院落和道路、冲洗厕所等,改变人们对中水的认识,并加以合理利用,提高中水利用率。
一方面要提高农民的法律意识,除了大力宣传以外,还要建立相应的补偿和奖励机制,使各类水资源管理规章制度、法律法规和政策深入人们内心。同时,要逐步完善各类水资源管理规章制度、法律法规和政策,提高水资源预报预警机制,严格落实各级责任,强化奖惩和监管力度。
有效利用和管理农业水资源,直接关系到我国农业、农村的和谐发展,影响我国农民致富奔小康的进程。因此,在加大保护和节约农业水资源力度的同时,要在提高农村水生态环境质量、水资源利用率、农村生活污水处理回收技术和提高意识、完善法律制度等方面下功夫,全方位提高农业水资源的管理质量和利用效率,从而为我国乡村振兴和新农村建设提供有力保障。