关于灌区水资源可持续高效利用的几点思考

关于灌区水资源可持续 高效利用的几点思考贾仰文中国水科院水资源研究所 2012.12.20 北京

汇报提纲 前言研究案例：前郭灌区水量水质联合调控结语面临的主要问题科技支撑需求

前言：灌区的作用与面临的形势 灌区的作用－我国粮食安全保障的重要基地 • 2002－2011十年间，全国净增有效灌溉面积9200多万亩，改善灌溉面积2.3亿亩，全国农田有效灌溉面积由8.38亿亩增加到9.25亿亩，以占全国耕地面积一半的灌溉农田生产了全国75%的粮食和90%的经济作物。（水利部网站：喜迎党的十八大专题） • 国务院办公厅近期印发《国家农业节水纲要（2012－2020年）》，明确到2020年，全国农田有效灌溉面积达到10亿亩。 2002-2011年全国农田有效灌溉面积 2002-2011年全国节水灌溉面积

前言：灌区的作用与面临的形势 当前面临的形势 • 中国经济快速增长与城镇化，经济社会各部门之间的用水竞争激烈。 • 十八大提出“生态文明”建设，经济与生态之间的用水竞争激烈。 • 过去十年农业灌溉总用水量基本上是零增长（约3700亿方，占6千亿方用水总量的62%），按照最严格水资源管理要求今后十年还需要零增长。 • 因此，建设“节水、高效、环保、生态”灌区，是中国今后发展的出路。唐山南湖生态城洱海国际生态城

灌区水资源可持续高效利用面临的主要问题 政策与体制层面： • 国家扶持政策的规范化问题。粮价低、效益低、公益性。农民/国家种粮？ • 农业规模化经营与农村土地流转制度问题。高效农业需要规模化经营。 • 水权转让机制问题。占用农业用水权必须通过节水。科技层面层面： • 灌区水量平衡分析与水资源优化配置问题。真实节水、耗水管理。 • 灌区生态与环境问题。农业面源污染控制，节水生态沟渠，生态农业。 • 高效节水技术与产品，墒情监测、模拟与预报技术。管理与服务层面： • 运行经费落实与高效节水面积的巩固问题。 • 节水产品与专业技术服务体系。 • 农民用水户组织（WUA)参与管理。

灌区水资源可持续高效利用的科技支撑需求 • 灌区水量平衡分析技术 • 天地一体化灌区墒情监测与预报技术 • 灌区用水量测技术 • 灌区节水高效灌溉技术 • 灌区水资源优化配置与调度技术。 • 灌区水量水质联合调控技术（节水-高效-环保-生态灌区） • 灌区水权转让成本测算与转让机制 • 灌区经济补偿机制

研究案例：前郭灌区水量水质联合调控 依托项目： “水体污染控制与治理”十一五国家科技重大专项课题（编号： 2008ZX07207-006 ）松花江流域水质水量联合调控技术及工程示范 • 研究期间：2008.9-2012.7，课题国拨经费：1188万元 • 五项研究内容：1）面向水质安全的水循环监测体系研究，2）水质水量耦合模拟模型开发，3）基于水功能区的水质水量总量控制方案，4）农田面源污染水质水量联合调控示范，5）干流水库群面向水污染突发事件的联合调度系统开发 • 完成单位：中国水科院、吉林省水科院、武汉大学等

研究案例：前郭灌区水量水质联合调控

研究案例：前郭灌区水量水质联合调控 • 1、田间水量水质调控模式 • 2、节水减污灌溉工程示范 • 3、沟渠式人工湿地处理系统 • 4、退水干渠两岸湿地恢复与抚育 • 5、末端湿地水位-水质调控

　设置不同水量-施肥方案的9个小区进行试验对比　设置不同水量-施肥方案的9个小区进行试验对比相应的产量、生物量分析对9个小区进行相应的水质监测与分析 1、田间水量水质调控模式田间对比试验水量水质调控模式农田面源污染组分、过程分析

1、田间水量水质调控模式调控模式示意图 实际灌水过程推荐灌水过程实际施肥过程推荐施肥过程农田面源污染田间水量水质调控模式示意图（2009年）

1、田间水量水质调控模式 推荐的灌溉施肥方式

1、田间水量水质调控模式宣传推广 落实责任部署工作 “上街” 控制面源污染利国利家利民 “上墙” “上门” 宣传单宣传牌

1、田间水量水质调控模式实施效果 稻田排水中主要面源污染物浓度均降低20%以上，达到合同要求。稻田排水中主要面源污染物浓度对比（mg/L）取渠道水样分析水样检测排水渠水质

2、节水减污灌溉工程示范减污原理 面源污染进入河湖的途径：地表径流、地下潜水。经测量，灌区地表径流中COD浓度为22-75mg/l，而地下水中COD浓度平均为5.65mg/l，仅为地表水的1/4-1/13。修建节水灌溉工程，减少地表径流，增大面源污染物进入地下潜水的比例，增加土壤对面源污染物的吸附降解作用，从而达到污染物减排效果。新打23眼监测井新打23眼监测井稻田垂直剖面TP分布稻田垂直剖面TN分布地表-地下水COD浓度对比

2、节水减污灌溉工程示范工程措施 节水改造：对渠系进行防渗护砌，安装计量设施，提高输水能力和灌溉效率。此项工程主要由地方配套资金实施，共投资3500万元，辐射面积9.69万亩。带有节水控制水阀的防渗护砌支渠农渠的U型槽防渗施工吉林省水利厅领导检查灌区节水工程

2、节水减污灌溉工程示范实施效果 ----提高灌溉效率，减少农业退水 ----显著削减入河退水中面源污染物 • 示范工程实施后，全灌区节水量 6×24% = 1.44亿吨，地下水退水量占总退水量的比例由56.7%提高到68.7%，地表、地下水携带的COD总量由3448吨减少到3126吨，削减率为9.3%。 • 从排水干渠的水质监测结果来看，在工程开始实施的2009年，排水干渠COD年平均浓度为24.12mg/l；工程实施后的2010年，排水干渠中的COD年平均浓度为22.38mg/l，削减率为7.2%。 • 证明了灌区节水减污灌溉工程对削减农田污染物尤其是削减COD具有显著效果。

3、沟渠式人工湿地处理系统原理与特点 原理：沟渠旁侧式人工湿地系统，仿自然根系生态防护技术。作用：构建、完善渠系生态系统，保护渠道和灌区环境，转化、利用营养盐。特点：渠型稳定，不滑坡、不阻水；生态系统功能完善，生态效果较好。 --已经获得国家专利授权。土工格栅仿根须混凝土柱仿木桩碎砖石块仿鱼巢芦苇灌木保渠坡沟渠式人工湿地处理系统结构示意图

3、沟渠式人工湿地处理系统建设施工 沟渠式人工湿地施工工程施工后形成沟渠式人工湿地该技术已经应用在吉林省海龙灌区等改造工程中，计划进一步推广到养鱼池、湖泊、小河流防护工程中。

3、沟渠式人工湿地处理系统 进口与出口水质对比 TN NH4 TP COD

4、退水干渠两岸湿地恢复与抚育 概况与措施 • 概况：前郭灌区退水干渠总长53.8公里，宽50米，平均水深2.5米。 • 关键：科学调控渠道内的水位、水量，保护和扩大退水干渠沿岸及两侧的芦苇湿地面积，提供良好的水生动植物生境，增强水生生物的净化、利用、移出能力。 • 措施：科学提高排水干渠水位，清理两岸私建抽水站，维护生态水量，增加芦苇面积12.8hm2；实施禁渔令。凿冰监测排水干渠水质　　　　示范工程建设后排水干渠两侧芦苇湿地

4、退水干渠两岸湿地恢复与抚育实施效果 退水干渠2009-2010年逐月水质变化情况 COD TN 第三方检测评估结果 TP （监测单位：吉林省水环境监测中心）

5、末端湿地水位-水质调控调控措施 前郭灌区排水干渠末端，是面积35km2的新庙泡，平均水深1.5米，蓄水量5500万m3，出口处设有节制闸（川头闸）。 • 增加堰顶高程，抬高运行水位0.5米，排水渠道出口两侧增加芦苇湿地面积300hm2； • 水位提高后加强水岸生态化防护。新庙泡新形成的湿地川头闸抬高水位措施水岸防护

5、末端湿地水位-水质调控实施效果 末端湿地2009-2010年逐月水质变化情况 TN COD 第三方检测评估结果 TP （监测单位：吉林省水环境监测中心）

第三方检测报告 连续两年逐月的跟踪监测

结语 • 以上针对当前形势下我国灌区水资源可持续高效利用的意义、面临的问题及科技需求，进行了初步思考。 • 简要介绍了前郭灌区水量水质联合调控技术与示范（国家水专项课题内容）研究案例。敬请各位专家批评指正！谢谢。

关于灌区水资源可持续 高效利用的几点思考