时间:2022-01-26 17:19:01
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇节水技术论文,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
针对不同功能的建筑可采用不同的节水对策和技术:在住宅和办公楼中应改进马桶的冲洗方式,减少冲洗水量;在宾馆、饭店中,应考虑沐浴污水的处理及回用。
1减少马桶冲洗水量
目前,我国普遍采用冲水量≥11L的坐便器,耗水量大。若根据建设部的规定,全部使用冲水量≤9L的马桶,则住宅可节水4%,宾馆、饭店可节水3%,办公楼可节水11%。目前美国及欧洲已经普遍使用6L的马桶,假如到2001年我国实现全部马桶采用6L冲洗水,则住宅可节水14%,宾馆、饭店可节水4%,办公楼可节水27%。
2厨房、沐浴、盥洗的节水
厨房的洗涤盆、沐浴水嘴和盥洗室的面盆龙头若采用充气水嘴,可节水且不减小水柱的直径。
3真空节水技术
为了保证卫生洁具及下水道的冲洗效果,可将真空技术运用于排水工程,用空气代替大部分水,依靠真空负压产生的高速气水混合物,快速将洁具内的污水、污物冲吸干净,达到节约用水、排走污浊空气的效果。一套完整的真空排水系统包括:带真空阀和特制吸水装置的洁具、密封管道、真空收集容器、真空泵、控制设备及管道等。真空泵在排水管道内产生40~50kPa的负压,将污水抽吸到收集容器内,再由污水泵将收集的污水排到市政下水道。在各类建筑中采用真空技术,平均节水超过40%。若在办公楼中使用,节水率可超过70%。
4中水处理
在公寓、住宅和宾馆中,排放大量的沐浴及盥洗水,应考虑将其经适当处理后供生活杂用及补充冷却水,主要包括厕所冲洗、园林灌溉和道路保洁等。
推荐的中水处理工艺为:
原水机械格栅毛发过滤器调节池混凝过滤活性炭吸附消毒中水池[中水泵中水屋顶水箱专用水管系统(水表)用水点]
在沐浴用水占总用水量50%以上的宾馆、公寓、高级住宅等建筑中,可考虑采用中水处理系统,以满足冲洗厕所、绿化灌溉及补充部分冷却循环水的水量要求,可节约至少30%的生活用水量。
(刘瑾韩彦彬供稿)
废水集中处理利于节能降耗
1小型废水处理站存在的问题
①调查了3座小型废水处理站,设计处理能力均为500m3/d,但正常运行的实际有机负荷只有设计能力的20%~30%,全年水力满负荷运行的时间只有1/4,并且都没有安装变频调节装置,“大马拉小车”现象普遍存在。
②小型废水处理站都与生产同步,而正常生产企业每周有两天休息,因此每次开车时都有4~6h甚至更长时间不能正常运行(生物细菌的活性恢复过程),造成能源的浪费。
③废水处理效果都比较好,其出水经深度处理后其指标均可达到生活杂用水标准,但多数得不到回用,造成水资源的浪费。
④地下管道的渗漏引起环境污染。
⑤个别企业为追求经济效益,有偷排废水现象,引起环境污染。
2针对小型废水处理站的节能对策
①在进行废水处理工艺设计之前应充分收集有关生产废水的第一手资料,保证设计能力与实际运行负荷相适应,并考虑计算机控制系统在废水处理中的应用。
②合并小型废水处理站,使废水集中处理,有利于减少重复投资,避免社会资源的浪费。
③环境保护部门在对企业进行达标排放管理的同时,应设专门机构对企业提供技术咨询,使处理后的水能够得到充分利用,在减少环境污染的同时提高经济效益。
3废水集中处理的经济效益及环境效益
①大量节省建设投资。3座污水处理站的投资总额为300多万元,如果合并处理投资额约为150万元,可节省一半投资。
②节省劳动力。每座污水处理站至少有5人,合并处理后最多只需10人,这有利于提高社会效益,促进社会劳动力的合理分配。
③节能效果显著。可充分利用变频调节装置及计算机控制系统使能源得到充分利用,至少可节能50%以上。
④促进处理后水的回用。全年可减少废水排放量30×104m3,同时可节水30×104m3,CODCr排放量减少15t,从而实现经济效益和环境效益双丰收。
环境保护部门在对企业实施监督管理的同时,希望能对废水处理设施的建设实现宏观调控并给予技术指导,以避免重复投资,在减少社会资源浪费的同时提高经济效益和社会效益。
(江苏省南通新西尔克针织服装有限公司吴琼供稿)
取消清水池的总排水管
清水池的排水管有泄空管、溢水管、盲沟排水管和汇集排除上述三条管道中水的总排水管。某水厂有2个容量为5000m3的清水池,施工时根据现场实际情况取消了总排水管,至今已正常使用4年多。原设计总排水管(DN1000)出口在750m以外的莫引渠,建设资金约40多万元,清水池和各窨井均座落于承载力较大、渗水性良好的卵石层地基上。
1取消总排水管的可行性
①因池壁施工质量合格,很少有渗漏水,就是有少量渗漏水,也可经盲沟排水管、出口窨井底等渗水性良好的卵石层渗入地下。
②清水池运行正常时一般不会发生溢水,即使发生也是短暂的。溢水管上口高于池壁外窨井口3.2m,溢出的水可以由窨井口及地面明渠排除。
③清水池通常3年才清洗一次,每次排水量也仅有200m3,排水时可以临时用潜水泵从出口窨井中把水抽到地面浇灌林带绿地。
④盲沟排水管和泄空管排出水的浊度和细菌学指标可能超标,但水从窨井底下渗,经几十米厚的卵石层过滤后不会污染地下水。
2采取的相应措施
①盲沟排水管、溢水管、泄空管的出口窨井分别设置且不相互连通,井底不铺混凝土或水泥砂浆,采用天然卵石以便于水下渗。
②溢水管、出口窨井盖用有一定强度经防腐处理的木板、竹板等轻质材料制做,以便溢水时漂起。窨井旁可设地面明渠,以利地面排水。
③安装2套清水池水位仪,并设定上限水位报警,当1套失灵时可由另一套报警。亦可采用自动控制系统来控制清水池上限水位,即当水位达到设定的上限值时,一级泵站部分水泵机组自动停机,减少向清水池的送水量。
(新疆石河子市自来水公司赵伟供稿)
克拉玛依水厂冬季超越供水的实践
克拉玛依的工业和城镇生活用水主要来自地表水,夏季水厂直接从渠道取水,冬季则从水库取水,目前4座水厂总的净化水能力为23×104m3/d。
据调查,冬季水库表面冰封后,冰下原水水质已优于水厂净化水。经分析除细菌、大肠菌群超标外,其他指标均达到了生活饮用水的标准。
由于水库表面结冰后,水库出水由管道输送,刮风降尘对冰下原水不会造成污染,因此这时可以考虑采取超越水厂,杀菌后直接供给用户。
1985年冬季,该市进行了多次、短时间超越水厂供水的试运行,经取样分析水质完全达标,试验获得成功。1986年克拉玛依开始了冬季(11月下旬至次年3月下旬)水库表面冰封后库存水不经水厂净化、杀菌后直接供给用户的实践。
1987年,新疆克拉玛依市卫生防疫站对该地区生活饮用水的水质进行了为期一年的调查分析,并向政府提交了正式调查评价报告。报告中用水点水质合格率为100%,认为克拉玛依地区供水水质全面达标。
新疆石油管理局供水水质检测中心对1992年—1993年超越水的主要供水点——白碱滩调节水库的水质进行了检测分析。
结果表明,水库表面结冰后,特别是1月—3月,冰下水温很低,细菌、大肠菌群大量死亡,水库原水全面达到了生活饮用水标准;而11月上、中旬水库表面冰层未形成,受刮风和降尘影响,造成浊度超标;11月—12月,水库水温>0℃,细菌和大肠菌群超标。在11月上、中旬水库要经水厂净化、杀菌后才能供给用户;11月下旬水库表面冰封后,库存原水超越水厂、杀菌后供给用户,均可全面达标。
新疆石油局供水水质检测中心每年都对各水库原水、水厂净化水、地下水进行多次取样检验,多年监测超越水水质表明,其全面符合国标GB5749—85的生活饮用水卫生标准。新疆克拉玛依地处北温带,寒冷冬季长达4~5个月,利用冬季水库表面冰封后,水厂不运行,库存冰下原水经杀菌密闭输送至用户,经过10多年的实践证明是成功的,同时也带来了可观的经济效益。
①据统计,从1986年—2000年,水厂供超越水共1.1×108m3,以1m3水节约成本0.39元计,共节约成本4300万元。
②使水厂在冬季有充足的维护时间,第一净化水厂自1978年建成投产以来已运行22年,从未进行过大修,运行状况良好,节约维修费用。
1.1合理限定配水点的水压
由于超压出流造成的“隐形”水量浪费并未引起人们的足够重视。因此在我国现行的《建筑给排水设计规范》中虽对给水配件和入户支管的最大压力做出了一定的限制规定,但这只是从防止给水承压过高会导致损坏的角度考虑的,并未从防止超压出流角度考虑。因此压力要求过于宽松,对限制超压出流基本没有作用。所以应根据建筑给水系统超压出流实际情况,对给水系统的压力作出合理限定。
1.2采取减压措施
在给水系统中合理配置减压装置是将水压控制在限值要求内,减少限压出流技术保障。
1.2.1减压阀。减压阀是一种很好的减压装置。可分为比例式和直接动作型。前者是根据面积的比值来确定减压的比例,后者可以根据事先设定的压力减压,当用水端停止用水时,也可以控制住被减压的管内水压不升高,既能实现动减压也能实现静减压。
1.2.2减压孔板和节流塞。减压孔板相对于减压阀来说,系统比较简单,投资较少,管理方便。一些单位的实践表明,节水效果相当明显。节流塞的作用及优缺点与减压板基本相同,适用于在小管径及配件中安装使用。
1.2.3采用节水龙头。有实验表明,陶瓷阀节水龙头和普通铸铁水龙头在全开状态下。前者的出流量小于后者的出流量,即在同一压力下,节水龙头具有良好的节水效果,节水量在20%~30%之间,静压越高普通水龙头出水量越大的地方,节水龙头的节水量也越大。因此应在建筑中(尤其在水压超标的配水点)安装使用节水水龙头可以减少水量浪费。
2减少热水系统的无效冷水量
随着人们生活水平的提高和建筑功能的完善,建筑热水供应已逐渐成为建筑供水不可缺少的组成部分。据调查各种热水供应系统。大多存在着严重的水量浪费现象,比如:我们家在开启热水配置装置后,也就是浪费的水量,无效冷水的产生原因是多方面的,应想办法从建筑热水系统的各个环节抓起,减少无效冷水的排放。也可以有意识的将这部分收集起来用于厕所的冲洗。
2.1选用支管或立管循环方式
热水系统的循环方式直接决定了无效冷水是否存在及冷水量的相对大小,目前我国现行的《建筑给排水设计规范》中提出了三种热水循环方式:干管循环—立管循环—支管循环。同时允许热水供应系统较小使用要求不高的定时供应系统。有调查表明支管循环方式最节水,立管循环方式的节水量虽比支管循环少,但投资回收期较短,具有明显的经济优势。而干管循环方式无论从节水角度还是从工程成本回收的角度看均无优势。无循环系统会产生大量的无效冷水量,不符合节水要求,同时也给人们的使用带来不便。综合上述分析并结合我国国情新建建筑热水系统不应在采取干管循环和无循环方式,而应根据建筑物的具体情况选用支管循环或立管循环。
2.2对现有的无循环热水供应系统进行限期改造
目前,我国绝大部分公共浴室采用的是无循环定时热水供应系统,每天洗澡前要排出大量的无效冷水。由于无循环系统管线较简单,故改造工程投资少,收效快,较易实施。
2.3减少调温造成的水量浪费
为了减少调温造成的水量浪费,公共浴室应采用单管热水系统,温控装置是控制其水温度关键部件。在生活中我们可以发现现有温控装置是不够灵敏的,洗浴水忽冷忽热。因此应积极开发性能稳定-灵敏度单管水温控制设备。目前,我国建筑双管热水系统冷热水的混合方式大多采用混合龙头式和双阀门调节式,每次开启配水装置时,为获得适宜温度的水都需要反复调节,因此应逐步采用带恒温装置的冷热水混合龙头快速得到符合温度要求的热水,减少由于调温时间过长造成的水量浪费。
3防止二次造成的水量浪费
二次污染事故的发生,使得建筑给水系统不能正常工作,造成用户用水困难,同时受到污染的水将会被排出。对供水系统的清洗处理也需耗费大量的自来水,因此防止建筑给水系统二次污染,对节约用水有着十分重要的意义。
3.1在高层建筑给水中采用变频调速泵供水
水池—水泵—高位水箱加压供水方式是目前高层建筑中使用广泛的供水方式。
3.2新建建筑的生活用水与消防水池分开设置
4建筑给排水中水系统设计
4.1系统选择
中水处理及回用需按市政条件分三种情况考虑:
4.1.1有市政中水管网,有市政排水管网:小区内排水采用污废合流(雨水系统单独考虑),排水经化粪池简单处理后排入市政污水管网。中水系统水源为市政中水。
4.1.2无市政中水管网,有市政排水管网:小区内排水采用污废分流。污水经化粪池处理后排入市政污水管网,废水经小区废水管网收集至小区中水处理站,处理达到回用。中水系统原水为小区回收的杂排水。
4.1.3无市政管网,小区内排水采用污废合流。排水经化粪池处理后经小区污水管网收集至小区污水处理站,处理达到回用标准后回用。中水系统原水为小区内回收的排水.
4.2中水回用范围
合理设计中水回用系统,需要根据小区内用水情况,结合中水供应量,合理确定中水的回用范围。
4.3水量平衡
因原水和中水用水每小时都不是均匀的,而处理设备需在均匀水量符合的条件下运行,水量平衡措施就成了控制资源和能源浪费的关键。
4.3.1储存调节:原水调节池应按中水原水量及处理量的逐时变化曲线求得,中水池-存池应按处理量及中水用水量的逐时变化曲线求算。原水变化曲线及中水用水曲线可根据排水建筑的性质-使用情况参照同地区类似建筑的资料拟定。
4.3.2运行调节:利用信号控制处理设备自动运行,并合理调整运行班次,可有效的调节水量平衡。
4.4处理工艺
由于中水原水多采用优质杂排水,含有较低的有机污染浓度,宜采用以生物接触氧化法为主的快速一段生物处理工艺:原水——格栅——调节池——生物接触氧化——沉淀——过滤——消毒——中水。
结束语:节水最关键的不是建筑节水技术,而是人们的节水意识,人们的用水习惯。据调查,目前这种观念尚未真正有效树立,所以倡导人们将淡水资源当作一种珍惜资源节制使用,呼吁全民节水势在必行。只要采取一项措施或几项措施兼用,其节水效果都将是显著的。坚持开发与节约并举,不节约放在首位。在遵循生态规律、经济规律、社会发展规律等的前提下,在水资源、水环境承载能力范围内,在完善的法律体系框架内,以政府为主导综合运用行政、法律、管理、经济、宣传教育及科技的手段和措施,统一管理,科学配置,不仅能取得显著的经济效益,而且能在一定程度上缓解城市用水供需矛盾,解决高峰期缺水问题。还能减少污水排放量,保护环境,取得较好的社会效益和环境效益,建立节水型的社会。
针对不同功能的建筑可采用不同的节水对策和技术:在住宅和办公楼中应改进马桶的冲洗方式,减少冲洗水量;在宾馆、饭店中,应考虑沐浴污水的处理及回用。
1减少马桶冲洗水量
目前,我国普遍采用冲水量≥11L的坐便器,耗水量大。若根据建设部的规定,全部使用冲水量≤9L的马桶,则住宅可节水4%,宾馆、饭店可节水3%,办公楼可节水11%。目前美国及欧洲已经普遍使用6L的马桶,假如到2001年我国实现全部马桶采用6L冲洗水,则住宅可节水14%,宾馆、饭店可节水4%,办公楼可节水27%。
2厨房、沐浴、盥洗的节水
厨房的洗涤盆、沐浴水嘴和盥洗室的面盆龙头若采用充气水嘴,可节水且不减小水柱的直径。
3真空节水技术
为了保证卫生洁具及下水道的冲洗效果,可将真空技术运用于排水工程,用空气代替大部分水,依靠真空负压产生的高速气水混合物,快速将洁具内的污水、污物冲吸干净,达到节约用水、排走污浊空气的效果。一套完整的真空排水系统包括:带真空阀和特制吸水装置的洁具、密封管道、真空收集容器、真空泵、控制设备及管道等。真空泵在排水管道内产生40~50kPa的负压,将污水抽吸到收集容器内,再由污水泵将收集的污水排到市政下水道。在各类建筑中采用真空技术,平均节水超过40%。若在办公楼中使用,节水率可超过70%。
4中水处理
在公寓、住宅和宾馆中,排放大量的沐浴及盥洗水,应考虑将其经适当处理后供生活杂用及补充冷却水,主要包括厕所冲洗、园林灌溉和道路保洁等。
推荐的中水处理工艺为:
原水机械格栅毛发过滤器调节池混凝过滤活性炭吸附消毒中水池[中水泵中水屋顶水箱专用水管系统(水表)用水点]
在沐浴用水占总用水量50%以上的宾馆、公寓、高级住宅等建筑中,可考虑采用中水处理系统,以满足冲洗厕所、绿化灌溉及补充部分冷却循环水的水量要求,可节约至少30%的生活用水量。
(刘瑾韩彦彬供稿)
废水集中处理利于节能降耗
1小型废水处理站存在的问题
①调查了3座小型废水处理站,设计处理能力均为500m3/d,但正常运行的实际有机负荷只有设计能力的20%~30%,全年水力满负荷运行的时间只有1/4,并且都没有安装变频调节装置,“大马拉小车”现象普遍存在。
②小型废水处理站都与生产同步,而正常生产企业每周有两天休息,因此每次开车时都有4~6h甚至更长时间不能正常运行(生物细菌的活性恢复过程),造成能源的浪费。
③废水处理效果都比较好,其出水经深度处理后其指标均可达到生活杂用水标准,但多数得不到回用,造成水资源的浪费。
④地下管道的渗漏引起环境污染。
⑤个别企业为追求经济效益,有偷排废水现象,引起环境污染。
2针对小型废水处理站的节能对策
①在进行废水处理工艺设计之前应充分收集有关生产废水的第一手资料,保证设计能力与实际运行负荷相适应,并考虑计算机控制系统在废水处理中的应用。
②合并小型废水处理站,使废水集中处理,有利于减少重复投资,避免社会资源的浪费。
③环境保护部门在对企业进行达标排放管理的同时,应设专门机构对企业提供技术咨询,使处理后的水能够得到充分利用,在减少环境污染的同时提高经济效益。
3废水集中处理的经济效益及环境效益
①大量节省建设投资。3座污水处理站的投资总额为300多万元,如果合并处理投资额约为150万元,可节省一半投资。
②节省劳动力。每座污水处理站至少有5人,合并处理后最多只需10人,这有利于提高社会效益,促进社会劳动力的合理分配。
③节能效果显著。可充分利用变频调节装置及计算机控制系统使能源得到充分利用,至少可节能50%以上。
④促进处理后水的回用。全年可减少废水排放量30×104m3,同时可节水30×104m3,CODCr排放量减少15t,从而实现经济效益和环境效益双丰收。
环境保护部门在对企业实施监督管理的同时,希望能对废水处理设施的建设实现宏观调控并给予技术指导,以避免重复投资,在减少社会资源浪费的同时提高经济效益和社会效益。
(江苏省南通新西尔克针织服装有限公司吴琼供稿)
取消清水池的总排水管
清水池的排水管有泄空管、溢水管、盲沟排水管和汇集排除上述三条管道中水的总排水管。某水厂有2个容量为5000m3的清水池,施工时根据现场实际情况取消了总排水管,至今已正常使用4年多。原设计总排水管(DN1000)出口在750m以外的莫引渠,建设资金约40多万元,清水池和各窨井均座落于承载力较大、渗水性良好的卵石层地基上。
1取消总排水管的可行性
①因池壁施工质量合格,很少有渗漏水,就是有少量渗漏水,也可经盲沟排水管、出口窨井底等渗水性良好的卵石层渗入地下。
②清水池运行正常时一般不会发生溢水,即使发生也是短暂的。溢水管上口高于池壁外窨井口3.2m,溢出的水可以由窨井口及地面明渠排除。
③清水池通常3年才清洗一次,每次排水量也仅有200m3,排水时可以临时用潜水泵从出口窨井中把水抽到地面浇灌林带绿地。
④盲沟排水管和泄空管排出水的浊度和细菌学指标可能超标,但水从窨井底下渗,经几十米厚的卵石层过滤后不会污染地下水。
2采取的相应措施
①盲沟排水管、溢水管、泄空管的出口窨井分别设置且不相互连通,井底不铺混凝土或水泥砂浆,采用天然卵石以便于水下渗。
②溢水管、出口窨井盖用有一定强度经防腐处理的木板、竹板等轻质材料制做,以便溢水时漂起。窨井旁可设地面明渠,以利地面排水。
③安装2套清水池水位仪,并设定上限水位报警,当1套失灵时可由另一套报警。亦可采用自动控制系统来控制清水池上限水位,即当水位达到设定的上限值时,一级泵站部分水泵机组自动停机,减少向清水池的送水量。
(新疆石河子市自来水公司赵伟供稿)
克拉玛依水厂冬季超越供水的实践
克拉玛依的工业和城镇生活用水主要来自地表水,夏季水厂直接从渠道取水,冬季则从水库取水,目前4座水厂总的净化水能力为23×104m3/d。
据调查,冬季水库表面冰封后,冰下原水水质已优于水厂净化水。经分析除细菌、大肠菌群超标外,其他指标均达到了生活饮用水的标准。
由于水库表面结冰后,水库出水由管道输送,刮风降尘对冰下原水不会造成污染,因此这时可以考虑采取超越水厂,杀菌后直接供给用户。
1985年冬季,该市进行了多次、短时间超越水厂供水的试运行,经取样分析水质完全达标,试验获得成功。1986年克拉玛依开始了冬季(11月下旬至次年3月下旬)水库表面冰封后库存水不经水厂净化、杀菌后直接供给用户的实践。
1987年,新疆克拉玛依市卫生防疫站对该地区生活饮用水的水质进行了为期一年的调查分析,并向政府提交了正式调查评价报告。报告中用水点水质合格率为100%,认为克拉玛依地区供水水质全面达标。
新疆石油管理局供水水质检测中心对1992年—1993年超越水的主要供水点——白碱滩调节水库的水质进行了检测分析。
结果表明,水库表面结冰后,特别是1月—3月,冰下水温很低,细菌、大肠菌群大量死亡,水库原水全面达到了生活饮用水标准;而11月上、中旬水库表面冰层未形成,受刮风和降尘影响,造成浊度超标;11月—12月,水库水温>0℃,细菌和大肠菌群超标。在11月上、中旬水库要经水厂净化、杀菌后才能供给用户;11月下旬水库表面冰封后,库存原水超越水厂、杀菌后供给用户,均可全面达标。
新疆石油局供水水质检测中心每年都对各水库原水、水厂净化水、地下水进行多次取样检验,多年监测超越水水质表明,其全面符合国标GB5749—85的生活饮用水卫生标准。新疆克拉玛依地处北温带,寒冷冬季长达4~5个月,利用冬季水库表面冰封后,水厂不运行,库存冰下原水经杀菌密闭输送至用户,经过10多年的实践证明是成功的,同时也带来了可观的经济效益。
①据统计,从1986年—2000年,水厂供超越水共1.1×108m3,以1m3水节约成本0.39元计,共节约成本4300万元。
[论文摘要]:从我国西北地区的水资源量着手,分析了当前该地区水资源特点。总结西北地区工程节水技术主要措施。
我国西北地区包括新疆、青海、宁夏、甘肃、陕西五省(区)的全部和的西部等地区,面积360万km2,约占全国土地面积的37.5%。西北地区特定的自然环境和水资源条件,决定了水在其经济社会发展、生态环境建设中的极端重要性。发展节水农业是西北地区农业和经济社会可持续性发展的重要保证。
西北地区降水稀少,蒸发强烈,水土资源分布不平衡,水资源供需矛后突出;另一方面,水资源开发利用不合理,农业用水效率低,农田灌溉水利用率仅为0.3~0.4左右,浪费极其严重。在发展节水农业方面,问题表现在:节水认识上存在误区;节水灌溉技术水平低;灌区工程不配套,老化失修严重;节水资金投入不足;农业灌溉水价偏低,水费到位差;节水管理体制不健全;节水农业政策有待完善;农业生产结构不够合理;节水设备质量不高,产业化程度低。
1.工程节水技术
工程节水主要从渠系输水到田间灌水过程来考虑节水。渠系输水过程的主要措施有节水渠道防渗和改渠道输水为管道输水节水等;田间灌水过程节水主要是改进地面灌水技术,如大畦改小畦、长畦改短畦、平整土地,在缺水地区推广膜上灌或膜下灌,有条件的地方推广喷灌、微灌等灌溉新技术。
2.修建水利工程,对现有灌区工程进行技术改造和配套建设
在西北内陆河源流区,兴建必要的山区水库,拦蓄调控水资源,因地制宜的合并、改造、废弃平原水库,可减少蒸发造成的水资源浪费。同时,在有条件的支流兴建控制性水利枢纽工程和局部调水工程,科学配置水资源,解决局部地区缺水问题。对现有的大、中、小型灌区工程进行以高效节水为中心的更新改造,这是压缩农业用水的重要措施。
3.加强渠道防渗衬砌
渠道防渗工程节水效益明显,成本低廉,是诸多农田灌溉节水措施中经济合理、技术可行的主要节水措施之一,同时又是当前农田灌溉节水工程改造中的关键环节。渠道采用防渗技术,一是能加快输水速度,缩短灌溉时间,能充分利用渠水,扩大灌溉面积,减少地下深层淡水的开采;二是与土垄沟相比,渠道防渗可节水40%~45%;二是灌区大部分为自流灌溉,节能效益显著。四是省去土渠每年维修费用、缩短浇地时间,可省工30%~50%。陕西、甘肃等地试验资料表明:渠道防渗可使渠系水利用率提高20%~40%,减少渠道渗漏损失50%~90%,此外,渠道防渗还具有加大过水能力、减小过水断面、加快输配水的速度、节省土地等优点。
4.铺设低压管道输水
管道输水具有节水、输水迅速、省地、增产和有利于抢季节等优点,与土渠相比较,利用管道输水水的利用系数可提高到0.95,节电20%~30%,省地5%~增产幅度10%左右。管道输水灌溉技术被认为是投资最省、节水最有效、管理最方便的一种输水灌溉技术[1],目前管道输水技术主要在井灌区推广应用,自流灌区也开始采用管道输水技术。低压管道输水已有于几年的发展历史,适用于各种地块、作物及种植方式,为群众所熟悉和接受,工程使用率高,是目前非常成熟的工程节水技术。
5.平整土地,沟畦改造,改进地面灌水技术
地面灌溉方法是目前应用最广泛、最主要的灌水技术[2]。据有关研究结果表明,畦田、沟的规格适宜,操作合理得当,田间水利用系数可达到0.8以上,灌溉定额可大幅度下降。膜上灌较一般地面灌溉可节水30%以上,高者可达50%以上,波涌灌(包括畦灌、沟灌)可节水10%~30%灌水均匀度及储水效率均明显提高,分根交替灌溉可节水15%~30%,这足以表明地面灌水改进提高应用后的节水潜力[3]。
平整土地是提高地面灌水技术和灌水质量,缩短灌水时间,提高灌水劳动效率和节水增产的一项重要措施。一般而言,渠灌区若不采取任何节水措施,采用田间大块划小和土地平整工程,可是灌溉水利用系数提高0.05~0.10。畦灌是耕地经平整后,利用畦埂将田块划分成小块进行灌溉;沟灌是在作物行间开挖灌水沟,灌溉水从输水沟进入灌水沟后,在水流动的过程中由沟底和沟壁向周围入渗湿润土壤的方式进行灌溉。畦灌要求的地面坡度以0.001~0.003为宜,最大不要超过0.01;沟灌要求地面坡度以0.003~0008为宜,最大不要超过0.02。
结合土地平整,进行田间工程改造,划长畦(沟)为短畦(沟),改宽畦为窄畦,设计合理的畦沟尺寸和入畦(沟)流量,可大大提高灌水均匀度和灌水效率。陕西洛惠渠的研究表明,在入畦单宽流量为3~5L/s时,灌水定额随畦长而变,当畦长由100m改为30m时,灌水定额减少150~204m3/hm2;当畦长30~100m时,畦单宽流量从2L/s增加到5L/s灌水定额可降低150~225m3/hm2。6.推广应用喷灌、滴灌、微灌、膜上灌、膜下灌节水新技术
喷灌可将水均匀地喷洒在作物上,它可以根据作物的不同生育期、不同需水量科学控制灌水定额,平均灌水定额30m3。喷灌工程不需平整耕地、修建田间毛渠和打埂,一般可以节省土地10%~20%。喷灌灌水均匀,节约用水,对地形的适应性强,与地面灌溉相比,大田喷灌一般可省水30~50%,增产10~30%。喷灌的主要缺点是一次性投资较高,受风的影响大,在多风的季节,会出现喷洒不均匀,蒸发损失增大。
滴灌工程是目前科技含量最高、起点最高的节水形式,是高效农业的首选。滴灌与一般的畦灌相比有很多优点,具体主要体现在以下四个方面:一是省水,滴灌属局部灌溉,仅湿润作物根区附近的土壤,避免了输水损失和深层渗漏损失,地表湿润,减少了地面蒸发,节水率可达80%,能最大限度利用水源。二是省肥,在滴灌过程中,用施肥罐将可溶性肥料随水滴入作物根部发育区,可有效地使肥料利用率由30%~40%提高到50%~60%。二是省工,无须平地、筑埂、打畦。滴灌土壤不板结,垄间于燥,可减少中耕和除草等投工,省工50%~80%。四是适应性强,它对地形适应能力强,在坡度为50°~60°的陡坡上,也可以采用滴灌系统,由于滴灌是小水勤滴,适时适量,土壤理化性能好,一般可增产20%~30%以上[3],并可有效地改善蔬菜的品质。不过,滴灌投资大,因此,更适于经济作物,是温室大棚中最理想的灌水技术,随着农业结构调整的不断深人和高产值、高效农业的推广,滴灌将得到更多的应用。
微灌将水和肥料浇在作物的根部,它比喷灌更省水、省肥。当前推广的主要型式有微喷灌、滴灌、膜下滴灌和渗灌等。膜下滴灌具有增加地温、防止蒸发和滴灌节水的双重优点,节水效果最好,近几年,随着产品国产化和价格的降低,在我国西北地区得到迅速推广。
1996年新疆石河子垦区在大田(棉花)应用膜下滴灌技术取得成功,1999年开始大面积推广应用,力荐在全国范围内进行推广。据统计膜下滴灌单位面积平均用水量是传统灌溉方式的12.5%,是喷灌的50%,是普通滴灌方式的70%。采用膜下滴灌技术后,不需要修农渠,也不需要筑硬打畦。操作简便,节省机力费和人工作业费,并节省抽水电费和肥料费,有效降低了生产成本。膜下滴灌
可使作物根系经常维持适宜{水分、通气和养分状态,因此,作物增产显著。
参考文献
关键词:节水;灌溉;技术;工程模式
现在我国采用过的和正在研究或推广使用的节水灌溉技术有数十种之多。各种技术都各有利弊,各有不同的适用条件。只不过有些技术成熟一些,有些技术还有待进一步研究,有些技术优点更多些,适用范围更广些,而有些技术稍逊而已。
节水灌溉技术大致可分为灌水方法、输水方法、灌溉制度和田间辅助措施等四大类别。
一、灌溉技术
节水灌水方法:灌水方法即田间配水方法,就是如何将已送到田头的灌溉水均匀地分布到作物根系活动层中去。按灌溉水是通过何种途径进入根系活动层,灌水方法可分为地面灌溉、喷灌,微灌和地下灌溉。
(一)地面灌溉地面灌溉是最传统的灌水方法,一般说来它是作为比较是否节水的基点。但是地面灌溉技术也在不断发展不断完善,所以最近也有许多比传统地面灌溉技术更节水的方法。
1灌水技术要素的优化灌水技术要素指沟、畦规格、入畦(沟)流量,改水成数。这些灌水技术要素的合理的组合就会得到节水的效果,一般经验表明对沟灌和畦灌采用较小的畦、沟尺寸,就可以大大提高灌溉均匀度和灌水敛率.即常说的小畦短沟畦。至于沟畦尺寸多大为宜,则因不同地形与土质而异,各地要通过试验来确定。
2新的淘畦灌水工具传统的沟畦灌水是用人工从配水渠开口放水入沟畦,这样既不准确又不方便,而且常因放水口渗漏造成水的田间损失.国外早巳采用虹吸管(用于明渠输水的情况)或闸门孔管(用于管道输水的情况)放水,但这种方法造价较高,在我县很少使用。我们也做了一些试验,证明可提高田间水利用率5%~10%。
3尾水回收系统在土壤入渗速度较小时,每条沟的人流量大一些容易灌得均匀一些,但是往往使得水已流到沟尾时,沟首还没有灌够,这样就不可避免地造成沟尾泄水,如将泄水排掉就会浪费灌溉用水.如果此时在沟尾安装集水系统把泄水收集起来用于更低地块的灌溉,或用水泵抽到高处重新灌溉。这也是一种节水的措施。但我县目前还很少采用。
4膜上灌(叉称膜孔灌)在地膜上做成沟状,水就在膜上流动,到作物长出孔处才渗入土地,这样灌水效率高,一般可节水25%~35%。增产15%~20%,又不要专门的设施。
(二)喷灌式灌溉喷灌技术是利用专门德设备将水加压或是利用水的自然落差将有压水通过压力管道送到田间,再经喷头喷射道空中散成细小德水珠均匀的洒在农田上。适合灌溉所有的旱作物,粮食、蔬菜等。适用于气候温暖的平原和山丘。也适用喷洒农药,但在北方很少使用。一是北方土地少,而是造价高。现在我国已有喷灌面积80多万公顷。喷灌系统的形式很多,其优缺点也就有很大差别。
(三)滴灌这是用小塑料管将灌溉水直接送到每棵作物根部的附近,水由滴头慢慢滴出,是一种精密的灌溉方法,只有需要水的地方才灌水,可真正做到只灌作物而不是灌土地。这种方法也多在南方和大面积土地上使用。此法可长时间使作物根区的水分处于最优状态,因此既省水又增产,我国现有面积34万公顷,但其最大缺点就是滴头出流孔口小,流速低,因此堵塞问题严重。对灌溉水一定要认真地进行过滤和处理。
1固定式地面滴灌一般是将毛管和滴头都固定地布置在地面(千、支管一般埋在地下),整个灌水季节都不移动,毛管用量大,造价与固定式喷灌相近,其优点是节省劳力,由于布置在地面,施工简单而且便于发现问题(如滴头堵塞、管道破裂、接头漏水等),但是毛管直接受太阳曝晒.老化快,而且对其他农业操作有影响,还容易受到人为的破坏。
2半固定式地面滴灌为降低亩投资只将干管和支管固定埋在田间,而毛管及滴头都是可以根据轮灌需要移动。投资仅为固定式的50%~70%。这样就增加了移动毛管的劳力,而且易于损坏。
3膜下灌在地膜裁培作物的田块,将滴灌毛管布置在地膜下面,这样可充分发挥滴灌的优点不仅克服了铺盖地膜后灌水的困难,而且还大大减少地面无效蒸发。
二、节水灌溉工程技术模式
为大规模发展节水灌溉技术,各地结合自身的特点均采用了不同的节水灌溉工程技术模式。为了使这些模式更加完善,下面介绍几种有代表性的节水灌溉工程技术模式。
(一)、城郊设施农业节水高效工程技术模式
设施农业栽培也称保护地栽培,是利用日光温室、塑料棚等保护设施,人为地创造适于作物生长发育的环境条件。从而达到优质、高产、高效。其生产对象是高附加值的供城市居民消费的蔬菜、花卉等价格高的作物。
郊区是发展设施农业节水高效工程技术最理想的地区,在这些地区滴灌技术为最常用的节水灌溉技术。这种工程技术模式一般包括:水源工程、日光温室(或塑膜大棚)、灌溉首部枢纽(水泵、控制设备、施肥设备).输水管道、灌水器。灌水器常用滴头、滴灌管(带)、涌水器,还可结合覆膜进行膜下灌溉。
设施农业节水灌溉工程技术装备应立足于国内。尤其在现阶段,应在吸收国内外先进技术的基础上,大力发展适合当地的设施农业装备。在设施农业用的节水灌溉设备方面,应重点解决适合普通温室应用的成套微灌设备的材料配方、生产工艺问题,降低销售价格、提高可靠性和耐久性。为最大限度发挥微灌设备在设施农业应用中的优势,应花大力气解决利用微灌设备施肥的技术落后和装备不过关的问题,研究生产适合设施农业各种作物在各个生育期使用的可溶性肥料,使灌溉时能做到水肥同步,发挥最大的水肥综合效益。
(二)、纯井灌区生态农业节水灌溉工程技术模式
目前,纯井灌区大多存在地下水位逐年下降,生态环境恶化的问题。在这类灌区,减少灌溉用水量的主要目的应是改善水环境,恢复生态平衡,维护农业生产的可持续发展。因此.在灌区内的作物灌溉用水量,应按生态要求可供给的地下水开采量来确定。在这种前提下,当前这类灌区大多数已不能对全部灌溉面积上的作物实行充分灌溉。要解决这个问题可采取两种办法,一是减少灌溉面积,在余下的灌溉面积上,仍采用追求最高单产的传统充分灌溉方法,其他面积则发展“雨养农业”,二是仍维持原来的灌溉面积,对作物灌溉则采取非充分灌溉方法,即在水分对作物产量形成的最敏感时期实行充分供水,而在其他时期实行少供水甚至不供水,不追求作物单产最高,而追求总产最高。在高效节水灌溉技术方面,一般对大田作物采用低压管道输水灌溉,对经济作物可采用微灌。:
(三)、水库灌区自压管道输水灌溉工程技术模式
在各水库周边灌溉水源紧缺,农业生产水平高的灌区,采用自压管道输水灌溉工程技术是一种较理想的模式。其重点是解决规划设计和田间用水管理的技术问题。另外,还有诸如管材选用、施工技术、渠管联接、防淤积等一些技术问题需要解决。
水资源紧缺已成为严重制约我国国民经济可持续发展的瓶颈。农业是我国的用水大户,用水总量4000亿m3,占全国总用水量的70%,其中农田灌溉用水量3600-3800亿m3,占农业用水量的90%-95%。农业用水中的浪费现象相当严重,首先是农田灌溉水的利用率低,平均仅为45%左右;其次是农田对自然降水的利用率低,仅达到56%;最后是农业用水的效率不高,其中农田灌溉水的利用效率仅有1.0kg/m3左右,旱地农田水分的利用效率为0.60-0.75kg/m3。根据权威部门的预测结果,在不增加现有农田灌溉用水量的情况下,2030年全国缺水高达1300-2600亿m3,其中农业缺水500-700亿m3。若将农田灌溉水的利用率由目前的45%提高到发达国家的水平70%,则可节水900-950亿m3,如同时提高水的利用效率,农业节水后不仅可满足7亿t左右的食物生产用水,还能节约出400-500亿m3的水量用于国民经济的其他重要行业,这无疑会对未来的国家经济持续发展和社会安全稳定作出重大贡献。
农业节水不仅是我国国民经济和社会可持续发展所要求的,也是我国农业资源,尤其是水资源短缺、水土资源配置失衡等严峻形势所决定的。农业节水对保障国家水安全、粮食安全和生态安全,推动农业和农村经济可持续发展,具有重要的战略地位和作用。我国农业缺水的问题在很大程度上要依靠节水予以解决,加强对我国节水农业技术的研究,以科技创新促进生产力发展,建立与完善适合我国国情的现代节水农业技术体系,将成为促进我国节水农业可持续发展的重大战略举措之一
1现代节水农业技术研究进展
随着全球性水资源供需矛盾的日益加剧,世界各国,特别是发达国家都把发展节水高效农业作为现代农业可持续发展的重要措施。发达国家在农业生产实践中,把提高灌溉(降)水的利用率、单方水的利用效率、水资源再生利用率作为研究重点和主要目标。在研究节水农业基础理论基础上,将生物、信息、计算机、高分子材料等高新技术与传统的农业节水技术相结合,提升节水农业技术的高科技含量,建立适合国情的节水农业技术体系,加快由传统的粗放农业向现代化的精准农业转型的进程。
世界各国采用的节水农业技术通常可归纳为工程节水技术、农艺节水技术、生物(生理)节水技术和水管理节水技术等四类。节水农业技术的应用可大致分布在四个基本环节中:
一是减少灌溉渠系(管道)输水过程中的水量蒸发与渗漏损失,提高农田灌溉水的利用率;
二是减少田间灌溉过程中的水分深层渗漏和地表流失,在改善灌水质量的同时减少单位灌溉面积的用水量;
三是减少农田土壤的水分蒸发损失,有效地利用天然降水和灌溉水资源;
四是提高作物水分生产效率,减少作物的水分奢侈性蒸腾消耗,获得较高的作物产量和用水效益。节水农业发达的国家始终把提高上述环节中的灌溉(降)水利用率和作物水分生产效率作为重点,在建立了以高标准的衬砌渠道和压力管道输水为主的完善的灌溉输水工程系统和采用了以喷(微)灌技术和改进的地面灌技术为主的先进的田间灌水技术后,节水农业技术的研究重点正从工程节水向农艺节水、生物(生理)节水、水管理节水等方向倾斜,尤其重视农业节水技术与生态环境保护技术的密切结合。
1.1农艺节水技术
利用耕作覆盖措施和化学制剂调控农田水分状况、蓄水保墒是提高农田水利用率和作物水分生产效率的有效途径。国内外已提出许多行之有效的技术和方法,如保护性耕作技术、田间覆盖技术、节水生化制剂(保水剂、吸水剂、种衣剂)和旱地专用肥等技术和产品正得到广泛的应用。如美国中西部大平原由传统耕作到少耕或免耕,由表层松土覆盖到作物残茬秸秆覆盖,由机械耕作除草到化学制剂除草,都显著提高了农田的保土、保肥、保水的效果和农业产量。法国、美国、日本、英国等开发出抗旱节水制剂(保水剂、吸水剂)的系列产品,在经济作物上广泛使用,取得了良好的节水增产效果。法国、美国等将聚丙烯酰胺(PAM)喷施在土壤表面,起到了抑制农田水分蒸发、防止水土流失、改善土壤结构的明显效果。美国利用沙漠植物和淀粉类物质成功地合成了生物类的高吸水物质,取得了显著的保水效果。
节水农作制度主要是研究适宜当地自然条件的节水高效型作物种植结构,提出相应的节水高效间作套种与轮作种植模式。例如,在澳大利亚采用的粮草轮作制度中,实施豆科牧草与作物轮作会避免土壤有机质下降,保持土壤基础肥力,提高土壤蓄水保墒能力。
在抗旱节水作物品种的选育方面,发达国家已选育出一系列的抗旱、节水、优质的作物品种。如澳大利亚和以色列的小麦品种、以色列和美国的棉花品种、加拿大的牧草品种、以色列和西班牙的水果品种等。这些品种不仅具备节水抗旱性能,还具有稳定的产量性状和优良的品质特性。特别是近年来,在植物抗旱基因的挖掘和分离、水分高效利用相关的基因定位以及分子辅助标记技术、转基因技术、基因聚合技术等在抗旱节水作物品种的选育上取得了一些极富开发潜力的成果。
近年来,水肥耦合高效利用技术的研究已将提高水分养分耦合利用效率的灌水方式、灌溉制度、根区湿润方式和范围等与水分养分的有效性、根系的吸收功能调节等有机地结合起来。通过改变灌水方式、灌溉制度和作物根区的湿润方式达到有效调节根区水分养分的有效性和根系微生态系统的目的,从而最大限度地提高水分养分耦合的利用效率。美国、以色列等国家将作物水分养分的需求规律和农田水分养分的实时状况相结合,利用自控的滴灌系统向作物同步精确供给水分和养分,既提高了水分和养分的利用率,最大限度地降低了水分养分的流失和污染的危险,也优化了水肥耦合关系,从而提高了农作物的产量和品质。
1.2生物(生理)节水技术
将作物水分生理调控机制与作物高效用水技术紧密结合开发出诸如调亏灌溉(RDI)、分根区交替灌溉(ARDI)和部分根干燥(PRD)等作物生理节水技术,可明显地提高作物和果树的水分利用效率。与传统灌水方法追求田间作物根系活动层的充分和均匀湿润的想法不同,ARDI和PRD技术强调在土壤垂直剖面或水平面的某个区域保持土壤干燥,仅让一部分土壤区域灌水湿润,交替控制部分根系区域干燥、部分根系区域湿润,以利于使不同区域的根系交替经受一定程度的水分胁迫锻炼,刺激根系的吸收补偿功能,使根源信号ABA向上传输至叶片,调节气孔保持在适宜的开度,达到不牺牲作物光合物质积累而又大量减少其奢侈的蒸腾耗水的目的,与此同时,还可减少作物棵间的土壤湿润面积,降低棵间蒸发损失和因水分从湿润区向干燥区侧向运动带来的深层渗漏损失。RDI是基于作物生理生化过程受遗传特性或生长激素的影响,在作物生长发育的某些阶段主动施加一定的水分胁迫(即人为地让作物经受适度的缺水锻炼)来影响其光合产物向不同组织器官的分配,进而提高其经济产量而舍弃营养器官的生长量及有机合成物的总量。因营养生长减少还可提高作物的种植密度,提高总产量,减少棉花、果树等作物的剪枝工作量,改善产品品质。国际上有关调亏灌溉的研究主要是针对果树和西红柿等蔬菜作物,对大田作物的研究较少。
近年来,国内外相继开展了对作物需水量计算方法的大量研究,但这些研究大多以单点的和单一作物的耗水估算为主,在此基础上采用插值法和面积加权平均法确定的区域作物耗水量的精度会受到气象等因素的空间变异性的影响。目前的重点是将单点的单一作物耗水估算模型的研究扩展到区域尺度多种作物组合下的耗水估算方法与模型研究上,根据作物及其不同生育期的需水估算,使有限的水最优分配到作物的不同生育期内,为研究适合不同地区的非充分灌溉制度提供基础数据和支撑。随着遥感技术的应用使得采用能量平衡法估算区域作物耗水量成为可能,通过遥感获得的作物冠层温度来估算区域耗水量分布的研究变得十分活跃,并在一些发达国家得到了一定的应用。
1.3水管理节水技术
为实现灌溉用水管理手段的现代化与自动化,满足对灌溉系统管理的灵活、准确和快捷的要求,发达国家的灌溉水管理技术正趋朝着信息化、自动化、智能化的方向发展。在减少灌溉输水调蓄工程的数量、降低工程造价费用的同时,既满足用户的需求,又有效地减少弃水,提高灌溉系统的运行性能与效率。
建立灌区用水决策支持系统来模拟作物产量和作物需水过程,预测农田土壤盐份及水分胁迫对产量的影响,基于Internet技术和RS、GIS、GPS等技术完成信息的采集交换与传输,根据实时灌溉预报模型,为用户提供不同类型灌区的动态配水计划,达到优化配置灌溉用水的目标。为适应灌区用水灵活多变的特点,做到适时、适量地供水,需对灌溉输配水系统的运行模式和相应的自控技术开展研究。目前,国外多采用基于下游控制模式的自控运行方式,利用中央自动监控(即遥测、遥讯、遥调)系统对大型供水渠道进行自动化管理,开展灌区输配水系统的自控技术研究。在明渠自控系统运行软件方面,着重开展对供水系统的优化调度计划的研究,采用明渠非恒定流计算机模拟方法结合闸门运行规律编制系统运行的实时控制软件。
美国、澳大利亚等国已大量使用热脉冲技术测定作物茎杆的液流和蒸腾,用于监测作物水分状态,并提出土壤墒情监测与预报的理论和方法,将空间信息技术和计算机模拟技术用于监测土壤墒情。根据土壤和作物水分状态开展的实时灌溉预报的研究进展也很快,一些国家已提出几种具有代表性的节水灌溉预报模型。在此基础开展的适合不同地区的非充分灌溉模式的研究是干旱缺水条件下灌溉用水管理的基础,随着水资源短缺的不断加剧,其研究在国内外得到普遍重视。
多采用系统分析理论和随机优化技术,开展灌区多种水源联合利用的研究,以网络技术支持的智能化配水决策支持系统为基础,建立起多水源优化配置的专家系统,提出不同水源组合条件下的优化灌溉与管理模式,合理利用和配置灌区的地表水、地下水和土壤水,对其进行统一规划和管理。在最大限度地满足作物对水分需求的同时,改善灌区的农田生态环境条件。
1.4工程节水技术
随着现代化规模经营农业的发展,由传统的地面灌溉技术向现代地面灌溉技术的转变是大势所趋。在采用高精度的土地平整技术基础上,采用水平畦田灌和波涌灌等先进的地面灌溉方法无疑是实现这一转变的重要标志之一。精细地面灌溉方法的应用可明显改进地面畦(沟)灌溉系统的性能,具有节水、增产的显著效益。激光控制土地精细平整技术是目前世界上最先进的土地平整技术,国内外的应用结果表明,高精度的土地平整可使灌溉均匀度达到80%以上,田间灌水效率达到70%-80%,是改进地面灌溉质量的有效措施。随着计算机技术的发展,在采用地面灌溉实时反馈控制技术的基础上,利用数学模型对地面灌溉全过程进行分析已成为研究地面灌溉性能的重要手段。应用地面灌溉控制参数反求法可有效地克服田间土壤性能的空间变异性,获得最佳的灌水控制参数,有效地提高地面灌溉技术的评价精度和制定地面灌溉实施方案的准确性。
除地面灌溉技术外,发达国家十分重视对喷、微灌技术的研究和应用。微灌技术是所有田间灌水技术中能够做到对作物进行精量灌溉的高效方法之一。美国、以色列、澳大利亚等国家特别重视微灌系统的配套性、可靠性和先进性的研究,将计算机模拟技术、自控技术、先进的制造成模工艺技术相结合开发高水力性能的微灌系列新产品、微灌系统施肥装置和过滤器。喷头是影响喷灌技术灌水质量的关键设备,世界主要发达国家一直致力于喷头的改进及研究开发,其发展趋势是向多功能、节能、低压等综合方向发展。如美国先后开发出不同摇臂形式、不同仰角及适用于不同目的的多功能喷头,具有防风、多功能利用、低压工作的显著特点。
为减少来自农田输水系统的水量损失,许多国家已实现灌溉输水系统的管网化和施工手段上的机械化。近年来,国内外将高分子材料应用在渠道防渗方面,开发出高性能、低成本的新型土壤固化剂和固化土复合材料,研究具有防渗、抗冻胀性能的复合衬砌工程结构形式。如已在德国、美国应用的新型土工复合材料GCLS就具有防渗性能好、抗穿刺能力强的明显特点。此外,管道输水技术因成本低、节水明显、管理方便等特点,已作为许多国家开展灌区节水改造的必要措施,开展渠道和管网相结合的高效输水技术研究和大口径复合管材的研制是渠灌区发展输水灌溉中亟待解决的关键问题。
2现代节水农业技术研究发展趋势
现代节水农业技术是在传统的节水农业技术中融入了生物、计算机模拟、电子信息、高分子材料等一系列高新技术,具有多学科相互交叉、各种单项技术互相渗透的明显特征。现代节水农业技术涉及的既不是简单的工程节水和水管理节水问题,也不是简单的农艺节水和生物节水问题。从支撑现代节水农业技术的基础理论而言,需将水利工程学、土壤学、作物学、生物学、遗传学、材料学、数学和化学等学科有机地结合在一起,以降水(灌溉)-土壤水-作物水-光合作用-干物质量-经济产量的转化循环过程作为研究主线,从水分调控、水肥耦合、作物生理与遗传改良等方面出发,探索提高各个环节中水的转化效率与生产效率的机理。另一方面,现代节水农业技术又需要生物、水利、农艺、材料、信息、计算机、化工等多方面的技术支持,来建立适合国情的技术体系。
随着20世纪中叶以来科学技术出现的重大突破,节水农业领域中大量借助于土壤水动力学、植物生理学的理论和现代数学方法及计算模拟手段,试图从整体上来考虑水-土-作物-大气间的互动作用与关系,定量描述土壤-植物-大气连续体中水分和养分运移的转化过程,据此制定科学的水、肥调控方案,这使得对节水农业的研究已由以往单纯的统计或实验性质变为一门有着较为严谨的理论基础与定量方法的科学。计算机技术、电于信息技术、红外遥感技术以及其它技术的应用,使得在土壤水分动态、土壤水盐动态、水沙动态、水污染状况、作物水分状况等方面的数据监测、采集和处理手段得到长足发展,促进了农业用水管理水平的提高,而高分子复合材料和纳米材料的研制创新正在促使渠道防渗、管道灌溉、覆膜灌溉、坡面集雨等方面孕育着技术上的重大突破。
在提高农业用水的利用率和水的生产效率的节水农业技术研究中,不仅涉及到与土壤-植物-大气系统中的界面过程,水分传输和系统反馈的机制,水分调控的途径以及大气水、地表水、地下水、土壤水转化关系等相关领域内的前沿技术,还与利用现代高新技术对水资源、土壤水分和作物水分进行监测调控,根据作物需水规律进行精量灌溉等关键技术有关。为此,必须以具有学科交叉性的重大前沿性技术研究为基础,研发与农业节水相关的重要关键技术,探索建立适合国情的现代节水农业技术体系。
3我国现代节水农业技术研究重点与内容
3.1现代节水农业前沿技术
围绕作物生理需水与用水、精量控制灌溉等领域,对现代节水农业前沿技术开展原创性研究。通过对水-土-植物关系、干旱条件下植物根信号传输和气孔反应的机制、干旱胁迫锻炼对植物超补偿功能的刺激等问题的研究,带来农业节水原理与技术的创新,促进节水农业新思路的问世和源头高技术的产生,为我国现代节水农业的发展提供基础理论和技术储备。
作物高效用水与生理调控技术:
(1)研究主要作物节水条件下产量形成及可视化的生产模型,获得维持农作物较高水分生产效率的生理和生态学过程参数,提出农作物根系微生态系统水分吸收功能调控模型和水分利用整体超补偿功能环境反应模型;
(2)研究不同生态区域内主要农作物(小麦、玉米、棉花、水稻)非充分灌溉条件下的需水量季节分布和计算模式和不同节水灌溉技术条件下的作物需水和耗水模型,提出作物水分生产函数与有限水量条件下的非充分灌溉制度,得到不同节水灌溉方式下实施非充分灌溉制度的技术;
(3)研究主要农作物(小麦、玉米、棉花、水稻、果树)调亏灌溉的指标体系(最佳凋亏阶段和调亏程度),提出不同养分水平或施肥条件下调亏灌溉的模式及相应的指标,获得作物调亏灌溉的田间实施技术;
(4)研究主要农作物(小麦、玉米、棉花、水稻)控制性分根交替灌溉的指标体系,提出不同养分水平或施肥条件下控制性分根交替灌溉的模式及相应参数,获得不同土壤、作物下控制性分根交替灌溉的灌水技术要素最优组合设计方法及的田间实施技术;
作物需水信息采集与精量控制灌溉技术:
(1)研究作物对水分亏缺信息的感受、传递与信号转导的过程,建立作物水分信号诊断指标体系,获得利用作物茎杆变形测量诊断作物缺水状况的新技术与新产品;
(2)研究作物水分区域分布监测技术和作物蒸腾过程快速监测技术,提出区域土壤水分空间变异性与最佳动态监测布点方式和区域土壤墒情监测预报技术,获得土壤水分动态快速测定与预报技术及新产品;
(3)以土壤墒情监测预报、作物水分动态监测信息与作物生长信息的结合为基础,研究运用模糊人工神经网络技术、数据通讯技术和网络技术建立具有监测、传输、诊断、决策功能的作物精量控制灌溉系统,研制开发智能化的灌溉信息采集装置和智能化的灌溉预报与决策支持软件。
农田水肥调控利用与节水高效作物栽培技术:
(1)以小麦、玉米、棉花等主要作物为对象,研究不同区域、种植制度、地力基础和水资源状况下主要作物农田养分供应与利用模式,提出不同水分条件下获得最高水分利用效率的水分与养分最佳参数组合;
(2)研究不同灌溉方式下作物根区水分养分迁移、转化和吸收的动力学过程,提出相应的作物根际水肥耦合循环与调控模型,获得以提高水肥耦合利用效率为目标的田间节水灌溉技术参数的最优组合;
(3)以小麦、玉米、棉花等主要作物为对象,研究农田高效用水的作物群体时空分布特征,影响农田整体抗旱特性和水分利用效率的群体因素和调控技术;构建主要农作物高效用水群体优化结构的综合栽培技术体系。
3.2现代节水农业关键技术
以田间节水灌溉、灌溉用水管理、农艺与化控节水等为重点,适当考虑干旱缺水地区特殊水源的开发与高效利用,研究现代节水农业关键技术,创制一批新型的农业节水新产品与新材料,促进节水农业技术水平的提升,为我国农业节水提供适合国情的实用性应用技术。
田间节水灌溉技术:
(1)研制抗堵、耐用、价廉的微灌灌水器,开发新型微灌过滤器、注肥器及系统控制设备;
(2)研究节能异形喷嘴喷头、可调仰角及可调雾化程度的喷头、喷洒区域为矩形的喷头,开发适宜于园林喷灌的升降式喷灌装置,改进扇形转动的摇臂式喷头,研制新型移动式轻小型喷灌机组和智能控制低压变量自走式喷洒机组;
(3)研究土地精平标准与激光控制平地技术,开发国产激光控制平地铲运设备和相应的液压升降控制系统,提出与激光控制平地技术实施相配套的田间灌排工程系统模式,研究地面灌溉技术控制参数,开发田间波涌灌溉控制设备、田间多孔闸管灌溉系统和田间灌溉自动控制设备;
(4)研发适合家庭规模的可调式小型免耕坐水播种技水与设备,创制集灌水、播种、施肥于一体的新型多功能行走式局部施灌机。
灌溉系统输配水监控与调配技术:
(1)研发水分损失小、价廉、精度高、抗干扰性强的渠系量水设备,研制具有量水和控制双重功能的取水口量水设施、新型管道量水仪表、适合高含沙渠道采用的量水装置等,开发经济实用的灌区自动化量水二次仪表及设备、井灌区计量与控制用水装置等;
(2)开发基于局域网络、Internet网络与RS和GPS技术相结合的灌区动态管理信息采集、传输和分析技术,研究灌溉系统的计算机识别技术和动态配水系统下非恒定流模拟仿真技术和水量与流量的实时调控技术;
(3)研究灌区中央控制系统自动控制技术和水力自动控制技术,开发灌溉配水系统的闸门控制模式及基于模糊控制方法的灵活方便的控制器。
农艺节水技术:
(1)以小麦、玉米等大田作物及林草为重点,应用分子标记辅助选择、转基因、基因聚合技术结合常规育种的方法,创制抗旱节水型、水分高效利用型的优异育种新材料,选育抗旱节水与高产优质相结合型的新品种(组合);
(2)研究主要生态区域节水高效型的作物种植结构和适合区域特点的节水高效间作套种与轮作等种植模式,提出主要种植制度周期内农田水分高效利用技术控制要素和集成化参数,得到节水型农作制度优化技术及其量化指标;
(3)以旱地土壤水库增容为核心,研究等高种植集雨蓄水保墒技术和田间集雨栽培技术、少耕免耕保水保肥技术、地力培肥有机旱作技术、降低田间蒸发的覆盖保墒技术等雨水就地高效利用技术,提出旱地农田节水抗旱能力的粮草轮作技术、粮经饲作物立体种植高效用水技术等。
新型农业节水材料与产品:
(1)研究利用纳米技术改进防渗材料的性能,研制新型土壤固化剂、新型复合土工膜料和填缝材料,盐渍土和膨胀土等特殊土类渠道的专用防渗材料,开发新型保温复合材料和环保型混凝土补强新材料,创制用于管道输水的高分子复合材料大口径管材和管件;
(2)研发适合旱区应用的新型低成本、高效率的坡面集雨固化土材料、绿色环保型集雨面喷涂材料、生物集雨材料和田间集雨材料等;
(3)筛选具有控制蒸腾功能的外源物质,研究植物蒸腾抑制剂,研制具有抗旱节水、防病杀虫、高效环保等多种功能的种衣剂,开发以生物材料(藻类、纤维、沙漠植物等)或化学材料为基质的新型保水剂,创制低成本的高效多功能水土保持剂与土壤结构改良剂;
(4)研发由天然材料和改性天然材料(重点是植物纤维和淀粉类)制成的可被微生物完全分解为对环境无害物质的新型覆盖材料,开发具有增温、保墒、增产、无残留的多功能液体覆盖材料,改性和创制新型液膜等。
水源开发与高效利用技术:
(1)建立区域雨水资源高效利用技术体系和最优开发模式及智能决策系统软件,研发适合旱区应用的新型、高效工程和生物雨水集蓄形式,提出新型集雨设施结构形式和现场成型技术,获得雨水集蓄与高效利用工程系统设计软件;
(2)研究低成本、节能型的微咸水开发利用技术,建立微咸水灌溉下的控制指标体系和作物灌溉制度,提出微咸水灌溉下土壤水盐运动规律与调控技术,得到咸水与淡水混灌和轮灌的应用模式;
(3)研究再生水灌溉对土壤、地下水及作物品质的影响,提出再生水作物安全高效利用指标量化体系,开发利用再生水灌溉的不同灌水方式、再生水与洁净水混灌或轮灌的应用技术以及不同再生水灌溉方式下的作物灌溉制度。
4现代节水农业技术研究带来的贡献
在现代节水农业前沿技术万面,将提出作物高效用水生理调控指标体系、作物非充分灌溉下的需水指标体系和灌溉制度、作物调亏灌溉的指标体系,建立作物水分信号采集与缺水敏感指标测定和作物精量控制灌溉方法、动态配水系统下的非恒定流模拟仿真技术和水量实时调控方法等。研究内容无论是在应用基础理论上还是在技术上均具有源头创新性,会加速我国现代节水农业技术体系的建立。
1.1输水过程中的节水措施
在长期的农业生产过程中,在传统的农业生产中,采取的节水灌溉措施为挖土成渠,然后把水输送到田间地头。这种灌溉方式是一种传统的灌溉方式,在输送水过程中,水分的蒸发和流失量比较大,浪费比较严重。相关的统计数据显示,在目前的农业生产中,灌溉渠道中的水并未得到有效的利用,利用率仅为50~60%,只有这个比例的水被用于农田灌溉,表明农业灌溉用水的重点是搞好输水管道的节水,制定可行的节水措施和方案。这是节约灌溉用水的关键。
(1)加强输水渠道的防渗。由于防渗可采用多种材料,而各种材料的性能不同。一般情况下,应用较多的防渗材料包括浆砌块石、混凝土预制块、干砌块石和现浇混凝土护面等。在当前的农田水利建设中,大都是建设的“三面光”渠道。如果使用的为混凝土护面,则如果渠道较小,则可选用U型混凝土渠道,改善输水流量,降低过水断面。
(2)在农田水利灌溉中,输水管道不仅为渠床渗透,在输水过程中,也可能出现水面蒸发或者渠床上杂草的蒸腾,如果使用输水管道便可降低输水过程中的损耗,则无须采取其他的措施。如果对滴管、喷灌等的要求较高,可从地面灌溉中选择低压输水管,压强通常小于200MPa。
1.2节水灌溉的方法
一般所谓的农田水利节水灌溉是指农田田间的配水,如果灌溉水达到根系的水分配方式不同,则效果也存在着很大的差异。现阶段,节水灌溉技术主要包括以下几点:
(1)微灌技术在农业生产中的应用,一般涉及到的技术主要包括滴灌、脉冲灌溉和微喷雾等技术。如果参照微灌技术设备性能划分,分为两种:①重力微灌;②常压微灌,如果按照灌溉设备分类,同样分为两类:①地下灌溉;②地面灌溉。微灌技术的最大优点在于,可对灌溉用水量进行严格的控制,该技术主要包括输水管道、水过滤系统和灌溉控制系统等。
(2)如果在农田灌溉中使用喷灌技术,则应选择合适的设备,通常包括动力机、加压水泵等。而同时可采用水自然下降的势能,把水压缩在管道中,从而进行输水,然后经过喷嘴把水喷到空气中。这是一个完整的过程,可为灌溉区域内的农作物提供水源。从目前的灌溉技术看,喷灌技术的应用最为普遍,同时,在各种农作物灌溉中均有使用。
(3)在目前的渠道防渗中,经常使用的灌溉渠道防渗技术包括石头衬砌、混凝土衬砌、塑料薄膜材料防渗等技术,且应用的效果十分理想。
(4)步行式灌溉由于在设备拆装方面具有一定的优势,是一种可快速拆卸和组装的节水灌溉设备,可用拖拉机实施灌溉。由于该技术可有效改善灌溉的效率,因此可从源头上完成水资源的节约。
(5)低压管道输水技术的应用,一般采用的方式为,从井内提取水源,然后用灌溉管道系统把水输送到灌溉区域。低压输水管道技术主要应用于水到农田之后,这是由一种比较常用的地面灌溉方式。
1.3节水灌溉的系统
(1)不充分灌溉理论。充分灌溉方法,不仅能够获得单位产量最大化,同时可提高农田灌溉用水的利用率。但这并不意味着单位水量用量最多,收益便最高。因此,基于这一认识,提出不充分灌溉理论,即该理论认为,灌溉的目不是实现单位面积产量的最大化,而是单位用水量尽可能提高作物的产量。在我国水资源日渐紧张的背景下,水资源短缺的年代,该理论的提出显得意义重大。
(2)水稻薄浅湿晒灌,通常水稻灌溉为长期保持较深水层。但是一些地方采用的仍然是串灌、漫灌的方式,水肥流失比较严重。近年来,学者研究采用薄、浅、湿、晒的灌溉制度,在节水方面收到了良好的效果。该系统制度的基本做法为:薄水插秧、浅水返青,在分蘖之前,加强田间湿润管理,而在分蘖之后,通过晒田、拔节抽穗保持薄水,以及乳熟保持田间湿润,确保黄熟湿润落干。
1.4节水田间处理
任何一种节水灌溉措施,在农田水利中的应用,主要的目的是湿润农作物根系活动层土壤,通过湿润土壤,这达到作物吸收的需求。节水田间处理方式,主要包括:①中耕保墒;②麦秆覆盖。其中,中耕保墒方式为在灌溉之后,耙松表层的土壤,进而把毛细管切断处理,最终确保水分不轻易蒸发。而麦秆覆盖方式,也即是把麦杆切碎之后,铺在土表上,从而建立一个覆盖表面,降低水分的蒸发量。
2节水灌溉技术在农业水利中应用的注意事项
在农田水利中应用节水灌溉技术,毫无疑问,存在着各种不利的条件和制约因素,但是不能回避和无视这些不利的条件和因素,而需要正视它们,通过采取有效的应对措施,克服这些不利因素的影响,最终促进农业灌溉技术的推广和应用。这有利于提高我国农田水利的灌溉水平。在农业节水灌溉技术推广中,应注意的问题主要包括以下几个方面:
(1)根据土壤条件和农作物的类型,按照因地制宜的原则,合理选择节水灌溉技术。在应用和推广节水灌溉技术过程中,应根据种植的农作物类型,以及当地的土壤条件,合理选择农田水利节水灌溉技术。对于农作物产量相对较低的大田粮食作物,在应用节水灌溉技术时,应重点考虑改进地面灌溉的方式,把节水灌溉技术作为主体,通过加大资金的投入力度,利用机械化免耕秸秆覆盖技术、膜垄沟灌溉技术,加强这两种技术的研究和应用,在条件允许的情况下,适当加大资金投入,采用喷灌和滴灌技术。
(2)按照农业种植结构的调整方案,合理确定农业节水技术。根据农业种植结构的调整方案,也即是压缩农作物的种植面积,尤其是缩小粮食作物种植面积,扩大经济作物种植面积,合理确定各种节水灌溉技术,提高单方水的效益和经济产出。
(3)积极转变工作思路,以农民为主体。在技术推广和应用中,应切实尊重农民意愿,在技术推广中发挥农民的主体作用,每一项水利工程的建设,应站在优化水资源配置,建设环保型社会的高度,而不能仅仅重视经济效益,还要注重社会和生态效益。
(4)在投入的形式上,改变传统的以农民义务劳动为主的方式,通过市场化的运作方式,吸纳社会等多方面的资金,在建设过程中,广泛收集和采纳各方面的意见和建议,发动社会各界的力量,提高农田水利建设的整体水平。
(5)在污水处理方面,应采用污水分级制度,在一些水资源比较短缺的地区,可采用滴灌技术,把水直接喷洒在植物的根部,这不仅有利于增强吸收,而且可以降低蒸发量。在我国中西部地区,水资源短缺的地带,可应用和推广喷灌、滴灌等技术。总而言之,在应用和推广农业节水灌溉技术的同时,应结合当地是实际情况和各种节水灌溉技术的特点,合理选择节水技术,从而实现节约水资源,提高农作物产出效益的目标。
3结语
针对不同功能的建筑可采用不同的节水对策和技术:在住宅和办公楼中应改进马桶的冲洗方式,减少冲洗水量;在宾馆、饭店中,应考虑沐浴污水的处理及回用。
1减少马桶冲洗水量
目前,我国普遍采用冲水量≥11L的坐便器,耗水量大。若根据建设部的规定,全部使用冲水量≤9L的马桶,则住宅可节水4%,宾馆、饭店可节水3%,办公楼可节水11%。目前美国及欧洲已经普遍使用6L的马桶,假如到2001年我国实现全部马桶采用6L冲洗水,则住宅可节水14%,宾馆、饭店可节水4%,办公楼可节水27%。
2厨房、沐浴、盥洗的节水
厨房的洗涤盆、沐浴水嘴和盥洗室的面盆龙头若采用充气水嘴,可节水且不减小水柱的直径。
3真空节水技术
为了保证卫生洁具及下水道的冲洗效果,可将真空技术运用于排水工程,用空气代替大部分水,依靠真空负压产生的高速气水混合物,快速将洁具内的污水、污物冲吸干净,达到节约用水、排走污浊空气的效果。一套完整的真空排水系统包括:带真空阀和特制吸水装置的洁具、密封管道、真空收集容器、真空泵、控制设备及管道等。真空泵在排水管道内产生40~50kPa的负压,将污水抽吸到收集容器内,再由污水泵将收集的污水排到市政下水道。在各类建筑中采用真空技术,平均节水超过40%。若在办公楼中使用,节水率可超过70%。
4中水处理
在公寓、住宅和宾馆中,排放大量的沐浴及盥洗水,应考虑将其经适当处理后供生活杂用及补充冷却水,主要包括厕所冲洗、园林灌溉和道路保洁等。
推荐的中水处理工艺为:
原水机械格栅毛发过滤器调节池混凝过滤活性炭吸附消毒中水池[中水泵中水屋顶水箱专用水管系统(水表)用水点]
在沐浴用水占总用水量50%以上的宾馆、公寓、高级住宅等建筑中,可考虑采用中水处理系统,以满足冲洗厕所、绿化灌溉及补充部分冷却循环水的水量要求,可节约至少30%的生活用水量。
(刘瑾韩彦彬供稿)
废水集中处理利于节能降耗
1小型废水处理站存在的问题
①调查了3座小型废水处理站,设计处理能力均为500m3/d,但正常运行的实际有机负荷只有设计能力的20%~30%,全年水力满负荷运行的时间只有1/4,并且都没有安装变频调节装置,“大马拉小车”现象普遍存在。
②小型废水处理站都与生产同步,而正常生产企业每周有两天休息,因此每次开车时都有4~6h甚至更长时间不能正常运行(生物细菌的活性恢复过程),造成能源的浪费。
③废水处理效果都比较好,其出水经深度处理后其指标均可达到生活杂用水标准,但多数得不到回用,造成水资源的浪费。
④地下管道的渗漏引起环境污染。
⑤个别企业为追求经济效益,有偷排废水现象,引起环境污染。
2针对小型废水处理站的节能对策
①在进行废水处理工艺设计之前应充分收集有关生产废水的第一手资料,保证设计能力与实际运行负荷相适应,并考虑计算机控制系统在废水处理中的应用。
②合并小型废水处理站,使废水集中处理,有利于减少重复投资,避免社会资源的浪费。
③环境保护部门在对企业进行达标排放管理的同时,应设专门机构对企业提供技术咨询,使处理后的水能够得到充分利用,在减少环境污染的同时提高经济效益。
3废水集中处理的经济效益及环境效益
①大量节省建设投资。3座污水处理站的投资总额为300多万元,如果合并处理投资额约为150万元,可节省一半投资。
②节省劳动力。每座污水处理站至少有5人,合并处理后最多只需10人,这有利于提高社会效益,促进社会劳动力的合理分配。③节能效果显著。可充分利用变频调节装置及计算机控制系统使能源得到充分利用,至少可节能50%以上。
④促进处理后水的回用。全年可减少废水排放量30×104m3,同时可节水30×104m3,CODCr排放量减少15t,从而实现经济效益和环境效益双丰收。
环境保护部门在对企业实施监督管理的同时,希望能对废水处理设施的建设实现宏观调控并给予技术指导,以避免重复投资,在减少社会资源浪费的同时提高经济效益和社会效益。
(江苏省南通新西尔克针织服装有限公司吴琼供稿)
取消清水池的总排水管
清水池的排水管有泄空管、溢水管、盲沟排水管和汇集排除上述三条管道中水的总排水管。某水厂有2个容量为5000m3的清水池,施工时根据现场实际情况取消了总排水管,至今已正常使用4年多。原设计总排水管(DN1000)出口在750m以外的莫引渠,建设资金约40多万元,清水池和各窨井均座落于承载力较大、渗水性良好的卵石层地基上。
1取消总排水管的可行性
①因池壁施工质量合格,很少有渗漏水,就是有少量渗漏水,也可经盲沟排水管、出口窨井底等渗水性良好的卵石层渗入地下。
②清水池运行正常时一般不会发生溢水,即使发生也是短暂的。溢水管上口高于池壁外窨井口3.2m,溢出的水可以由窨井口及地面明渠排除。
③清水池通常3年才清洗一次,每次排水量也仅有200m3,排水时可以临时用潜水泵从出口窨井中把水抽到地面浇灌林带绿地。
④盲沟排水管和泄空管排出水的浊度和细菌学指标可能超标,但水从窨井底下渗,经几十米厚的卵石层过滤后不会污染地下水。
2采取的相应措施
①盲沟排水管、溢水管、泄空管的出口窨井分别设置且不相互连通,井底不铺混凝土或水泥砂浆,采用天然卵石以便于水下渗。
②溢水管、出口窨井盖用有一定强度经防腐处理的木板、竹板等轻质材料制做,以便溢水时漂起。窨井旁可设地面明渠,以利地面排水。
③安装2套清水池水位仪,并设定上限水位报警,当1套失灵时可由另一套报警。亦可采用自动控制系统来控制清水池上限水位,即当水位达到设定的上限值时,一级泵站部分水泵机组自动停机,减少向清水池的送水量。
(新疆石河子市自来水公司赵伟供稿)
克拉玛依水厂冬季超越供水的实践
克拉玛依的工业和城镇生活用水主要来自地表水,夏季水厂直接从渠道取水,冬季则从水库取水,目前4座水厂总的净化水能力为23×104m3/d。
据调查,冬季水库表面冰封后,冰下原水水质已优于水厂净化水。经分析除细菌、大肠菌群超标外,其他指标均达到了生活饮用水的标准。
由于水库表面结冰后,水库出水由管道输送,刮风降尘对冰下原水不会造成污染,因此这时可以考虑采取超越水厂,杀菌后直接供给用户。
1985年冬季,该市进行了多次、短时间超越水厂供水的试运行,经取样分析水质完全达标,试验获得成功。1986年克拉玛依开始了冬季(11月下旬至次年3月下旬)水库表面冰封后库存水不经水厂净化、杀菌后直接供给用户的实践。
1987年,新疆克拉玛依市卫生防疫站对该地区生活饮用水的水质进行了为期一年的调查分析,并向政府提交了正式调查评价报告。报告中用水点水质合格率为100%,认为克拉玛依地区供水水质全面达标。
新疆石油管理局供水水质检测中心对1992年—1993年超越水的主要供水点——白碱滩调节水库的水质进行了检测分析。
结果表明,水库表面结冰后,特别是1月—3月,冰下水温很低,细菌、大肠菌群大量死亡,水库原水全面达到了生活饮用水标准;而11月上、中旬水库表面冰层未形成,受刮风和降尘影响,造成浊度超标;11月—12月,水库水温>0℃,细菌和大肠菌群超标。在11月上、中旬水库要经水厂净化、杀菌后才能供给用户;11月下旬水库表面冰封后,库存原水超越水厂、杀菌后供给用户,均可全面达标。新疆石油局供水水质检测中心每年都对各水库原水、水厂净化水、地下水进行多次取样检验,多年监测超越水水质表明,其全面符合国标GB5749—85的生活饮用水卫生标准。新疆克拉玛依地处北温带,寒冷冬季长达4~5个月,利用冬季水库表面冰封后,水厂不运行,库存冰下原水经杀菌密闭输送至用户,经过10多年的实践证明是成功的,同时也带来了可观的经济效益。
①据统计,从1986年—2000年,水厂供超越水共1.1×108m3,以1m3水节约成本0.39元计,共节约成本4300万元。