灌區(qū)水資源可持續(xù)高效利用

關于灌區(qū)水資源可持續(xù)高效利用的幾點思考賈仰文2012.12.20北京中國水科院水資源研究所2匯報提綱前言面臨的主要問題科技支撐需求研究案例：前郭灌區(qū)水量水質聯(lián)合調控結語3前言：灌區(qū)的作用與面臨的形勢灌區(qū)的作用－我國糧食安全保障的重要基地2002-2011年全國節(jié)水灌溉面積2002-2011年全國農田有效灌溉面積2002－2011十年間，全國凈增有效灌溉面積9200多萬畝，改善灌溉面積2.3億畝，全國農田有效灌溉面積由8.38億畝增加到9.25億畝，以占全國耕地面積一半的灌溉農田生產(chǎn)了全國75%的糧食和90%的經(jīng)濟作物。（水利部網(wǎng)站：喜迎黨的十八大專題）國務院辦公廳近期印發(fā)《國家農業(yè)節(jié)水綱要（2012－2020年）》，明確到2020年，全國農田有效灌溉面積達到10億畝。4前言：灌區(qū)的作用與面臨的形勢當前面臨的形勢洱海國際生態(tài)城唐山南湖生態(tài)城中國經(jīng)濟快速增長與城鎮(zhèn)化，經(jīng)濟社會各部門之間的用水競爭激烈。十八大提出“生態(tài)文明”建設，經(jīng)濟與生態(tài)之間的用水競爭激烈。過去十年農業(yè)灌溉總用水量基本上是零增長（約3700億方，占6千億方用水總量的62%），按照最嚴格水資源管理要求今后十年還需要零增長。因此，建設“節(jié)水、高效、環(huán)保、生態(tài)”灌區(qū)，是中國今后發(fā)展的出路。5灌區(qū)水資源可持續(xù)高效利用面臨的主要問題政策與體制層面：科技層面層面：管理與服務層面：

國家扶持政策的規(guī)范化問題。糧價低、效益低、公益性。農民/國家種糧？農業(yè)規(guī)模化經(jīng)營與農村土地流轉制度問題。高效農業(yè)需要規(guī)模化經(jīng)營。

水權轉讓機制問題。占用農業(yè)用水權必須通過節(jié)水。

灌區(qū)水量平衡分析與水資源優(yōu)化配置問題。真實節(jié)水、耗水管理。灌區(qū)生態(tài)與環(huán)境問題。農業(yè)面源污染控制，節(jié)水生態(tài)溝渠，生態(tài)農業(yè)。

高效節(jié)水技術與產(chǎn)品，墑情監(jiān)測、模擬與預報技術。

運行經(jīng)費落實與高效節(jié)水面積的鞏固問題。節(jié)水產(chǎn)品與專業(yè)技術服務體系。

農民用水戶組織（WUA)參與管理。6灌區(qū)水資源可持續(xù)高效利用的科技支撐需求

灌區(qū)水量平衡分析技術天地一體化灌區(qū)墑情監(jiān)測與預報技術灌區(qū)用水量測技術

灌區(qū)節(jié)水高效灌溉技術

灌區(qū)水資源優(yōu)化配置與調度技術。灌區(qū)水量水質聯(lián)合調控技術（節(jié)水-高效-環(huán)保-生態(tài)灌區(qū)）

灌區(qū)水權轉讓成本測算與轉讓機制灌區(qū)經(jīng)濟補償機制研究案例：前郭灌區(qū)水量水質聯(lián)合調控松花江流域水質水量聯(lián)合調控技術及工程示范“水體污染控制與治理”十一五國家科技重大專項課題（編號：2008ZX07207-006）依托項目：研究期間：2008.9-2012.7，課題國撥經(jīng)費：1188萬元五項研究內容：1）面向水質安全的水循環(huán)監(jiān)測體系研究，2）水質水量耦合模擬模型開發(fā)，3）基于水功能區(qū)的水質水量總量控制方案，4）農田面源污染水質水量聯(lián)合調控示范，5）干流水庫群面向水污染突發(fā)事件的聯(lián)合調度系統(tǒng)開發(fā)完成單位：中國水科院、吉林省水科院、武漢大學等研究案例：前郭灌區(qū)水量水質聯(lián)合調控1、田間水量水質調控模式2、節(jié)水減污灌溉工程示范3、溝渠式人工濕地處理系統(tǒng)4、退水干渠兩岸濕地恢復與撫育5、末端濕地水位-水質調控研究案例：前郭灌區(qū)水量水質聯(lián)合調控1、田間水量水質調控模式田間對比試驗農田面源污染組分、過程分析對9個小區(qū)進行相應的水質監(jiān)測與分析相應的產(chǎn)量、生物量分析設置不同水量-施肥方案的9個小區(qū)進行試驗對比水量水質調控模式農田面源污染田間水量水質調控模式示意圖（2009年）推薦灌水過程實際灌水過程推薦施肥過程實際施肥過程1、田間水量水質調控模式調控模式示意圖1、田間水量水質調控模式推薦的灌溉施肥方式宣傳單宣傳牌落實責任部署工作“上門”“上墻”“上街”利國利家利民控制面源污染1、田間水量水質調控模式宣傳推廣稻田排水中主要面源污染物濃度均降低20%以上，達到合同要求。主要面源污染物NH4-NTNTPCOD示范區(qū)1.151.960.2716.3灌區(qū)一般（蓮花泡農場）1.872.550.3724.8灌區(qū)一般（達里巴鄉(xiāng)）2.343.370.4621.5平均削減率45.3％33.7％34.9％29.5％稻田排水中主要面源污染物濃度對比（mg/L）取渠道水樣分析水樣

檢測排水渠水質1、田間水量水質調控模式實施效果2、節(jié)水減污灌溉工程示范減污原理面源污染進入河湖的途徑：地表徑流、地下潛水。經(jīng)測量，灌區(qū)地表徑流中COD濃度為22-75mg/l，而地下水中COD濃度平均為5.65mg/l，僅為地表水的1/4-1/13。新打23眼監(jiān)測井稻田垂直剖面TP分布

修建節(jié)水灌溉工程，減少地表徑流，增大面源污染物進入地下潛水的比例，增加土壤對面源污染物的吸附降解作用，從而達到污染物減排效果。稻田垂直剖面TN分布地表-地下水COD濃度對比新打23眼監(jiān)測井節(jié)水改造：對渠系進行防滲護砌，安裝計量設施，提高輸水能力和灌溉效率。此項工程主要由地方配套資金實施，共投資3500萬元，輻射面積9.69萬畝。帶有節(jié)水控制水閥的防滲護砌支渠吉林省水利廳領導檢查灌區(qū)節(jié)水工程農渠的U型槽防滲施工2、節(jié)水減污灌溉工程示范工程措施3000畝示范區(qū)灌溉方式實際耗水m3/畝提高效率節(jié)水率實施前灌2天停4天1125

實施后灌1天停5天85650%24%----提高灌溉效率，減少農業(yè)退水----顯著削減入河退水中面源污染物2、節(jié)水減污灌溉工程示范實施效果示范工程實施后，全灌區(qū)節(jié)水量6×24%=1.44億噸，地下水退水量占總退水量的比例由56.7%提高到68.7%，地表、地下水攜帶的COD總量由3448噸減少到3126噸，削減率為9.3%。從排水干渠的水質監(jiān)測結果來看，在工程開始實施的2009年，排水干渠COD年平均濃度為24.12mg/l；工程實施后的2010年，排水干渠中的COD年平均濃度為22.38mg/l，削減率為7.2%。證明了灌區(qū)節(jié)水減污灌溉工程對削減農田污染物尤其是削減COD具有顯著效果。3、溝渠式人工濕地處理系統(tǒng)原理與特點原理：溝渠旁側式人工濕地系統(tǒng)，仿自然根系生態(tài)防護技術。作用：構建、完善渠系生態(tài)系統(tǒng)，保護渠道和灌區(qū)環(huán)境，轉化、利用營養(yǎng)鹽。特點：渠型穩(wěn)定，不滑坡、不阻水；生態(tài)系統(tǒng)功能完善，生態(tài)效果較好。

--已經(jīng)獲得國家專利授權。土工格柵仿根須混凝土柱仿木樁碎磚石塊仿魚巢蘆葦灌木保渠坡溝渠式人工濕地處理系統(tǒng)結構示意圖

溝渠式人工濕地施工工程施工后形成溝渠式人工濕地該技術已經(jīng)應用在吉林省海龍灌區(qū)等改造工程中，計劃進一步推廣到養(yǎng)魚池、湖泊、小河流防護工程中。3、溝渠式人工濕地處理系統(tǒng)建設施工NH4TNTPCOD3、溝渠式人工濕地處理系統(tǒng)進口與出口水質對比4、退水干渠兩岸濕地恢復與撫育概況與措施概況：前郭灌區(qū)退水干渠總長53.8公里，寬50米，平均水深2.5米。關鍵：科學調控渠道內的水位、水量，保護和擴大退水干渠沿岸及兩側的蘆葦濕地面積，提供良好的水生動植物生境，增強水生生物的凈化、利用、移出能力。措施：科學提高排水干渠水位，清理兩岸私建抽水站，維護生態(tài)水量，增加蘆葦面積12.8hm2；實施禁漁令。鑿冰監(jiān)測排水干渠水質示范工程建設后排水干渠兩側蘆葦濕地參數(shù)TNTPCOD20091.550.0724.1220101.420.0622.38削減率8.3%6.6%7.2%4、退水干渠兩岸濕地恢復與撫育實施效果退水干渠2009-2010年逐月水質變化情況TNTPCOD第三方檢測評估結果（監(jiān)測單位：吉林省水環(huán)境監(jiān)測中心）5、末端濕地水位-水質調控調控措施前郭灌區(qū)排水干渠末端，是面積35km2的新廟泡，平均水深1.5米，蓄水量5500萬m3，出口處設有節(jié)制閘（川頭閘）。增加堰頂高程，抬高運行水位0.5米，排水渠道出口兩側增加蘆葦濕地面積300hm2；水位提高后加強水岸生態(tài)化防護。川頭閘抬高水位措施水岸防護新廟泡新形成的濕地參數(shù)TNTPCOD20091.350.06226.2520101.190.06123.95削減率11.6%0.2%8.7%5、末端濕地水位-水質調控