農(nóng)業(yè)園區(qū)水資源循環(huán)利用技術(shù)研究

劉慶波，張俊英

（1.日照市嵐山區(qū)水利局，山東 日照 276800；2.日照市嵐山區(qū)巨峰鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，山東 日照 276800）

金星農(nóng)業(yè)生態(tài)園坐落于日照市嵐山區(qū)碑廓鎮(zhèn)，園區(qū)占地34.6 hm2，是中國第一家引進(jìn)生物動(dòng)力農(nóng)業(yè)的園區(qū)。生態(tài)園自成立以來，對(duì)發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，輻射和帶動(dòng)周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生了重要作用。但在農(nóng)業(yè)生態(tài)園區(qū)中水作為生物動(dòng)力農(nóng)業(yè)的重要配置劑和物質(zhì)載體，在水資源利用方面存在以下問題：

一是生物動(dòng)力農(nóng)業(yè)是一個(gè)完整的閉合系統(tǒng)，水資源利用需要實(shí)現(xiàn)內(nèi)部循環(huán)。在實(shí)際運(yùn)行中，各工藝環(huán)節(jié)如何銜接使用水更高效，從技術(shù)角度存在優(yōu)化調(diào)整的空間。

二是農(nóng)業(yè)生態(tài)園采用水保溫系統(tǒng)，水體質(zhì)量較好的溫控用水收集作為沼氣池漚化用水，在一定程度上造成了水資源的浪費(fèi)，如何通過技術(shù)開發(fā)，促使溫控用水的高效循環(huán)利用。

三是如何從園區(qū)生產(chǎn)用水需求角度，提高雨洪水資源的集蓄利用。

四是如何通過自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備和信息化系統(tǒng)建設(shè)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的水量、水質(zhì)多指標(biāo)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)化遙測(cè)，提高監(jiān)測(cè)能力，實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用過程的可視化和自動(dòng)化。

因此，圍繞生物動(dòng)力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)和區(qū)域自然特性，針對(duì)生物動(dòng)力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中水資源循環(huán)利用存在的關(guān)鍵問題，推廣相關(guān)技術(shù)成果，對(duì)提高生物動(dòng)力農(nóng)業(yè)園區(qū)水資源循環(huán)利用、水資源監(jiān)測(cè)能力、保障和促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有極其重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

1 主要技術(shù)內(nèi)容

1.1 水資源利用系統(tǒng)分析與優(yōu)化

針對(duì)生物動(dòng)力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程及要求，結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀坏乩項(xiàng)l件，從系統(tǒng)論的角度深入分析生物動(dòng)力農(nóng)業(yè)的用水環(huán)節(jié)與工藝流程，繪制完整系統(tǒng)的水量平衡圖，識(shí)別并剖析用水環(huán)節(jié)存在的高耗、浪費(fèi)等問題，有針對(duì)性地提出優(yōu)化方案。

1.2 溫控用水循環(huán)利用

針對(duì)生物動(dòng)力農(nóng)業(yè)種植區(qū)溫控用水量大，用水過程對(duì)水質(zhì)影響小，利用效率低等的特點(diǎn)，結(jié)合生態(tài)動(dòng)力農(nóng)業(yè)其他環(huán)節(jié)的需水要求，實(shí)施溫控用水再生用于有機(jī)肥發(fā)酵以及回灌地下調(diào)溫再用技術(shù)。

1.3 雨水集蓄利用技術(shù)推廣

針對(duì)丘陵地區(qū)風(fēng)化土層薄，土壤粒徑大、滲透系數(shù)大、土體淋溶淀積作用強(qiáng)、雨水下滲快的問題，結(jié)合當(dāng)?shù)亟涤晏卣骷跋聣|面特點(diǎn)，實(shí)施截滲、攔蓄、處理、利用關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)分析雨水集蓄效率、雨水水質(zhì)特點(diǎn)，提出水質(zhì)控制措施及利用途徑。

1.4 自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)

從提高生物動(dòng)力農(nóng)業(yè)水資源循環(huán)利用的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制水平的角度出發(fā)，采用“風(fēng)-光-電”互補(bǔ)的低耗能技術(shù)，在園區(qū)內(nèi)布設(shè)氣象、土壤墑情、各工藝過程的水量、水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)等監(jiān)測(cè)設(shè)施，開發(fā)并耦合信號(hào)傳輸與耕作控制系統(tǒng)，構(gòu)建完備的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。

2 技術(shù)路線

通過調(diào)研分析園區(qū)面臨的水循環(huán)、物料循環(huán)、營養(yǎng)鹽循環(huán)等三大循環(huán)問題、雨洪資源集蓄利用問題以及水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)問題，提出具體技術(shù)，包括水資源高效利用技術(shù)、雨洪水分散利用技術(shù)、風(fēng)光電提水及監(jiān)測(cè)技術(shù)等。根據(jù)每項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)，制定相應(yīng)的方案，包括分析園區(qū)水平衡測(cè)試，提出溫控用水循環(huán)系統(tǒng)，優(yōu)化生活生產(chǎn)用水方案；進(jìn)行園區(qū)所在小流域的雨洪資源量計(jì)算，雨洪過程收集、地下水潛流帶雨水集蓄技術(shù)等；建設(shè)風(fēng)光電提水及風(fēng)光電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3 效益分析

3.1 社會(huì)效益

圍繞生物動(dòng)力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)和區(qū)域自然特性，針對(duì)生物動(dòng)力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中水資源循環(huán)利用存在的關(guān)鍵問題開展關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用，建立生物動(dòng)力農(nóng)業(yè)園區(qū)的取用水平衡方案。對(duì)提高生物動(dòng)力農(nóng)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、降低資源（水、土地、營養(yǎng)物質(zhì)）消耗，保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，提高企業(yè)效益起到至關(guān)重要的作用。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

通過水資源循環(huán)與高效利用，合理地進(jìn)行水量平衡測(cè)試，水資源可利用率能夠由10%提高到50%以上，利用先進(jìn)的雨水集蓄技術(shù)，開源節(jié)流，大大增加降水資源的有效利用量。同時(shí)利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電提水和監(jiān)測(cè)技術(shù)節(jié)約了大量的能源，每年節(jié)約能源3萬kW，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，為生態(tài)園區(qū)年增收260余萬元。

3.3 環(huán)境效益

建立了生態(tài)種植養(yǎng)殖的循環(huán)模式，用生物動(dòng)力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)杜絕土壤有毒物質(zhì)積累，改良土壤，減少水土流失，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡。利用秸稈、糞便等廢棄物作原料生產(chǎn)有機(jī)肥料，能夠消耗農(nóng)作秸稈和城市生活垃圾，改善城鄉(xiāng)環(huán)境衛(wèi)生，具有顯著環(huán)境效益。