雨水资源内涵与农业利用措施研究

'第8卷第5期南水北调与水利科技Vo1．8No．52010年10月South-to-NorthWaterTransfersandWaterScienceTechnology0ct．2010doi：10．3724／SP．J．1201．2010．181雨水资源内涵与农业利用措施研究庞章斌，史俊宝(1．河北省南水北调工程建设管理局，石家庄050021；2．廓坊市广阳区水务局，河北廓坊065000)摘要：雨水利用方兴未艾，特别是缺水地区，雨水利用在农业中的地位Et益突出。首先探讨了雨水利用的内涵及其特征，分析了雨水资源及转化形式，进而提出了雨水资源的计算公式，最后分析了农业雨水利用的3个关键环节及措施，可用于指导农业灌溉和生产。关键词：雨水利用；雨水资源；农业措施中图分类号：S152．7文献标识码：A文章编号：1672—1683(2010)05—0181—03StudyonRainwaterResourceConceptionanditsutilizationinAgriculturePANGZhang-bin，SHIJun-Bao(1．ConstructandMagagementBureauinofSouth—to—NorthWaterTransfersProjectinHebei，Shijiazhuang050021，China；2．GuangyangwaterAuthorityofLangfangGity，gangfang065000，China)Abstract：Rainwaterutilizationhasbecomingbrightandpotentialintheworld，anditisplayingmoreimportantroleinagricultureinsemi—ariddistricts．Theconceptionofrainwaterutilizationanditscharacterswerediscussedinthepaper；rainwaterresourceutilizationanditstransferredwaywereanalyzed；amathematicformulawasputforwardstocalculaterainwaterresource．Finally，threekeystepsaboutrainwaterutilizationinagriculturewerediscussedtoguideagriculturalproduction．Keywords：rainwaterutilization；rainwaterresourceutilization；agriculturalmeasures陆地上所有形式的水资源，无论地表水和地下水，均由的典范。华北太行山区发展水窖、水柜、水池解决饮用水问雨水转化而来。人类早期的雨养农业就是雨水利用的雏题，积累了丰富的经验。形。公元前2000年的中东地区，人们利用庭院集蓄雨水用l雨水利用内涵于私人洗浴。早在2500年前，我国安徽寿县就修建了拦蓄雨水径流的平原水库——芍坡。随着技术的发展，人们过多雨水资源具有高强度、集中性的生成过程，而对其利用注重表水和地下水的开发利用，如修建水库拦蓄地表径流，(包括作物吸收)则呈现小强度持续性特征。因而，对一个区打井开采利用地下水等。而对雨水利用，无论理论还是技域而言，雨水利用就是雨水就地资源化问题，利用天然或人工术方面均还是处于滞后状态。地表水和地下水等传统水资设施，将雨水尽可能地储蓄起来，按人们的需要发挥其作用。源的过度开发利用，导致一系列生态问题。黄河上中游的就象水库具有兴利除弊的功能一样，雨水利用也具有这二方拦蓄和两岸灌溉的过度引用水，导致下游多次出现断流。面功能，既提高雨水利用效率，增加当地水资源，又减轻雨水地下水的过度利用造成华北地区大面积地下水漏斗，沧州或雨洪造成的危害。地面平均下陷1．0rn以上。20世纪后期，水资源危机加剧广义而言，地表径流的拦蓄、土壤库容以及补给地下水，和水资源不合理开发导致一系列的生态环境问题，促使人和居民利用水窖储蓄雨水一样，均可看作是雨水利用的一种们站在可持续发展的高度，从工程水利转向资源水利，雨水形式。从水分循环过程看，地表水、土壤水、地下水做为水分利用重新受到人们的重视。雨水利用的研究逐步开展，特循环的一个环节，和雨水具有相同的位置。因此，一般而言，别是1995年第七届国际雨水利用大会在中国召开，促进我雨水利用，仅指雨水的直接有效利用，也包括转化到土壤水的国雨水利用迅猛发展。甘肃的“121”工程解决了当地人们雨水利用，如水窖储水饮用灌溉、农田土壤库容储水吸收、城生活用水问题，并可适当发展农业灌溉，是干旱区雨水利用市雨水储蓄绿化等。收稿日期：2010—0315修回Et期：2010—09—15资助项目：水利部公益性行业科研专项经费项目(201001037)；河北省水利厅科研项目(TRS-28—3．2)作者简介：庞章斌(1969一)，男，河北石家庄人，高级工程师，主要从事水利工程管理工作。楝诗与交氘．181． 第8卷总第50期·南水北调与水利科技·2010年第5期和其它水资源利用相比，雨水利用具有自身的特点和优水资源，土壤有效拦蓄雨水，会减少地下水资源量。势，如技术简单、操作方便、投资小、见效快、应用广泛、对生态环境影响小等。土壤水但雨水利用也存在一些本身的不足，如受降雨时空分布主宰，造成保证率低而不稳，这对一些供水保证率要求较高的产业而言，雨水利用还需要辅以其它措施或水源。由于雨水利用多分散在偏远山区，形式多样，技术与设施材料落后，供降水雨水资源饮用的水质处理简单，标准不统一，需要进一步研究提高和规蓄贮范。目前，我国西北干旱地区雨水利用最主要的作用，是为人畜饮水提供水源。有些降水较多地区，雨水集蓄也用来抗旱点种或灌“保命水”。因此，雨水利用要根据当地气象水文条引渗件，确定雨水利用的目的、规模和形式，正确引导雨水利用事(沟)弓I渗业。李英能l2]建议将适宜发展集雨水抗旱灌溉的地区定在年隧西j亘曩蛙蔓j夏番剧平均降水量300mm以上的地区。图1雨水资源化过程示意图Fig．1Processofrainwaterresourcefulizati0n2雨水资源及其计算降水转化为雨水资源的过程称为雨水资源化(rainwater3农业雨水利用措施resourcefulization)。具体而言，就是将雨水做为水资源直接雨水利用包括城市雨水利用、农业雨水利用、生活雨水利利用、以及对其它雨水资源的间接利用有关的所有相关过程。用和生态雨水利用等方面。其应用主要分布在干旱缺水地区狭义上讲，雨水资源是从本区产水的角度，指人类活动过程以及其它水资源相对匮乏的的山区、海岛等地。我国水资源中，利用技术和工程措施，就地直接转化为具有实用功能的那严重缺乏，而农业用水占总用水的2／3以上，农业节水潜力巨部分降水。广义上讲，蓄于湖泊、水库、河流的地表水和渗入大。在农业生产上从开源和节流两个方面入手，发挥雨水利地下水的地下水均可以看作雨水资源。本文所指的雨水资源用优势，增加雨水利用率，减少农业用水，具有重要而现实的仅指一定区域内可以被就地直接利用或一级利用的那部分雨意义。水资源，包括农田积蓄雨水、河道坑塘积蓄水雨水、城市等硬农业雨水利用主要包括雨前调控、雨水蓄集、雨后利用3地面集流雨水、对土壤补给雨水等。从另一个角度，雨水资源个步骤，图2表明农业雨水利用整个系统的各部分组成。这3就是降水落到地表后，未形成河川径流和人渗补给地下水的部分是相互联系、相互配合，共同形成农业雨水利用系统，以发那部分雨水。挥其最佳作用。雨前调控作用是为雨水蓄集做准备，通过气象针对一个区域而言，雨水资源化公式表示为L3]：一一一一一一一一一一一一一一一一一一一预报预知雨水强度和降水时间，在降水前尽可能地腾空库容，QR—P～R一R一E(1)蓄纳雨水。雨水利用则是雨水资源化的最直接体现，这里应加式中：QR一雨水资源量；P一降水量；R、R一降水引起的地入节水意识与节水管理两项，通过各种节水措施，最大限度地表和地下径流量；E0降水期的蒸发量。用另一种表达方发挥有限雨水资源的作用。如庭院的滴灌、渗灌、膜下灌等局式，雨水资源可以表示为：部灌溉，也包括灌关键水的非充分灌溉_4]。QR=S++∑AW；+U(2)i-_1农业雨水利用中集蓄雨水称为开源，有效利用称为节流，式中：QR一水资源量；S一自然条件下地表就地蓄集的雨水二者并举，雨期充分蓄集雨水，雨后有效利用，才能最大程度量；So一人工条件下就地蓄集的雨水量，A一某次降雨土壤地发挥雨水利用在农业生产中的作用。雨水的有效利用方法和环节很多，从输配水，到节水技术、节水灌溉和保水农艺等中蓄集的雨水量；∑A降雨过程中土壤中多次蓄集的雨方面。文献1-73提出了利用气象预报来调整土壤库容集蓄雨水量总量，也称农业水资源(联合国粮农组织(FA())定义：年水的方法和原理。(或季)降水中可在降水地点，不须提水，可就地直接间接用于作物生长的那部分水为年(或季)的有效降水，有效降水视为农业水资源)；u一降雨期间人类活动的利用量。雨水资源化过程有两种途径，雨水的自然资源转化过程和雨水的人为资源转化过程。从图1可以看出，雨水资源的各项组成之间是有机联系相互制约的。雨水降落地表，人们可以就地拦蓄利用，多余雨水形成地表径流，地表水人渗为土壤水，被作物吸收利用，过剩重力水补给地下水，各环节的雨水利用具图2农业雨水利用系统有后效性。地表拦蓄雨水能力增加，会减少河川径流量等地表Fig．2RainwaterUtilizationSysteminAgriculture．182．。椿诸与失 庞章斌等·雨水资源内涵与农业利用措施研究servation，2008，28(5)：176—179．(inChinese))4结论[5]张艳红，胡海军，陈雪英．河北省雨水集蓄利用工程发展初探雨水利用在我国发展很快，其应用也逐渐从提供饮用水口]．南水北调与水利科技，2002，(5)：37—40．(ZHANGYan-源向集水农业和城市雨洪利用拓展，反映了人们利用雨水资hong，HUHai-jun，CHENXue-ying．HebeiRainwaterAccumulationUtilizationProjectDevelopment[J]．South—to—NorthWa源的主动调节能力，以主动抗旱策略来寻求作物生长与雨热terTransfersandWaterScience&Technology，2002，(5)：37—不同期的解决措施，调节区域环境中的水资源合理分配，实现40．(inChinese))环境、生态、经济效益的协调共存。雨水利用，特别是集雨农E6]曹永强，田富强，胡和平．雨水资源综合利用研究[J]．中国农村业的发展，应和节水技术和节水灌溉等其它措施有机地结合水利水电，2004，(11)：4546．(CAOYong—qiong，TIANFu起来，建立农业雨水利用系统，将有限的雨水资源，充分地发qian，HUHe-ping．StudyonRainwaterComprehensiveUtiliza—挥其作用，产出最大的社会经济效益。tion[J]．ChinaRuralWaterandHydropower，2004，(11)：4546．(inChinese))参考文献：[7]YANGLu—hua，wANGWen—yuan．IncreasingtheRainfallEfE13张恒嘉．我国雨水资源化概况及其利用分区_J]．灌溉排水学报，fectiveUtilizationbyMakingFulluseoftheForecastonMete—2008，27(5)：125—127．(ZHANGHeng—jia．GeneralSituationandorologyandSoilmoistureContent[J]．Proceedingsof7thInter—ZoningofUtilizationforRainwaterResourceinChina[J]．JournationalRainfallCatchmentSystemsConference，l995：100—nalofIrrigationandDrainag，2008，27(5)：125—127．(inChi—1O5．nese))[8]唐小娟．关于中国雨水集蓄利用发展前景的几点思考[J]．中国[2]李英能．西北地区农业高效用水浅议[A]．农业高效用水与水土农村水利水电，2009，(8)：52—54．(TANGXiao-jua．Reflections环境保护论文集[c]．西安：陕西科技出版社，2000．(LIYing-onChina"sDevelopmentProspectsofRainwaterHarvestingandneng．PreliminaryStudyonAgricultureHighEfficientWaterUUtilization[J]．ChinaRuralWaterandHydropower，2009，(8)：tilizationinNorthwestDistrict[A]．ProceedingsofAgriculture52-54．(inChinese))HighEfficientWaterUtilizationandWate~SoilEnvironment[9]王健，蔡焕杰，林性粹．雨水集蓄利用研究进展[J]．西北农林科proteetionEC]．Xi’an：ScienceandTechnologyPressofShang技大学学报(自然科学版)，2001，29(Z1)：89—93．(WANGJian，xi，2000．(inChinese))CAIHuanjie，LINXing-cui．AdvancesoftheRainwater-harves[3]YangLuhua，ChaiChunling，GaoHuiyan．RainfallCharacteristictingResearch[J]．JournalofNorthwestA&FUniversity(Nat—andRainwaterUtilizationMeasuresinHebeiPlain[J]．Proceed—uralScienceEdition)，2001，29(Supp)：8993．(inChinese))ingsof1lthinternationalRainwaterCatchmentSystemsConfer—[1O]GuptaKK，DeelstraJ，SharmaKD，et．a1．EstimationofWaterence．Mexicocity。2003．HarvestingPotentialforaSemiaridareausingGISandRemote[4]王志坚．雨水集蓄方式和利用研究[J]．水土保持通报，2008，28Sensing[J]．ProceedingsofanInternationalSymposium(5th(5)：l76—179．(WANGZhijian~AStudyonMannersandUtili—ScientificAssemblyoftheIAHS)，Rabat，Morocco，1997：53—zationofRainfallCollection[J]．BulletinofSoilandWaterCon一62．·+一—-”—■一*+一+”+”+”++一+-+”+“+-+“+”+”+”+”+“+一+”+”+”+*+“+一(上接第180页)[4]牟金玲．浅谈南大港农场湿地保护对策[J]．中国环境管理，WaterresourcesevaluationofHebeiprovince，2003．(inChi2002，(4)：3536．(MUJin—ling．Studiesontheconservationofnese))thenandagangwetland[J]．Chinaenvironmentalmanagement，[8]任宪韶，卢作亮，曹寅白．海河流域水资源评价[M]．北京：中国2002，(4)：35—36．(inChinese))水利水电出版社，2007．(RENXian—shao，LUZuo-liang，CA0[5]乔光建，孙美英，王斌．河北省平原湿地减少原因分析[J]．水资Yin-bai．WaterresourcesevaluationofHaihecatchments[M]．源保护，2010，(3)．(QIAOGuang—jian，SUNMeiying，WANGBeijing：ChinaWaterpowerPress。2007．(inChinese))Bin．AnalysisofcauseofsharpdecreaseofwetlandsinHebei[9]李扬帆，刘青松．湿地与湿地保护[M]．北京：中国环境科学出plain[J]．Waterresourcesprotection，2010，(3)．(inChinese))版社，2003．(LIYang-fan，LIUQingsong．Wetlandandits[6]王春泽，郎洪钢，乔光建．水文科技研究与发展[A]．北京：中国protection[M]．Beijing：ChinaEnvironmentalSciencePress，水利水电出版社，2010．(WANGChun-ze，LANGHong—gang，2003．(inChinese))QIAOOuang-jian．Hydrologicscienceandtechnologystudy[1O]南大港管理区．南大港湿地和鸟类国家级自然保护区科考与anditsdevelopment[A]．Beijing：ChinaWaterpowerPress，总体规划报告[R]．2004．ManagementofficeofNandagang2010．(inChinese))area．Scientificinvestigationandoverallplanningreportof[7]河北省水利厅．河北省水资源评价[R]．石家庄：河北省水利nandagangwetlandandthenationallevelnaturalprotective厅，2003．WaterResourcesDepartmentofHebeiProvince[R]．regionofbirds[R]．2004．(inChinese))探讨与交流·183·'