论我国水资源危机与节水农业(1)程力学毕业论(3)

三、目前就解决水问题相关的理论

1 与用水问题相关的理论

1.1   用水零增长概念

   “零增长”是美国学者米都斯在《增长的极限》中提出的一种社会发展模式。即增长速度为零，保持原来的规模，不增加也不减少。然而社会发展的零增长却难以被社会广泛接受，因为对于生活水平、科技进步、环境质量等有益于人类生存的指标出现零增长，并不符合人类自身的利益。但是，资源（水）消耗、污染物排放、环境负影响出现零增长或负增长，却易于被人们所接受。可以说，零增长甚至负增长是社会经济持续发展的基础支持条件。

需水零增长是指新鲜水的消耗量（原水取用量）不再增长，但水资源的使用效益可不断提高，以满足社会、经济与生态环境协调发展的需要。具体内容如下：

（1）需水量是指新鲜水的需求量（原水取用量），即从河、湖、水库、地下淡水、在一定程度上也包括微咸水和海水的使用量。需水零增长的研究实质是预测未来水资源的需求，着重于水量的研究；水质仅作为影响因素来考虑。

    （2）零增长是正负增长之间的状态，其并非绝对的静止，具有很小的正负变化状态可视为零增长状态，这一变化区间视研究的地区尺度和数量范围而定。研究零增长是预测正、负增长变化的时间阈值以及该状态下的需水规模。

（3）零增长是预测研究的范畴，只是现行趋势的合理外推，即使是近期预测也需要诸多的假设条件，更何况变化具有随机性。而长期预测具有很大的不确定性，应允许有一定的误差。

需水零增长受众多因素的影响，诸如水资源条件、人口、人均用水水平、工业结构状况、单位产品耗水量、农业灌溉面积及灌溉保证率、灌溉定额、水资源重复利用率、管理水平、节水意识、节水技术等。需水零增长的主要类型有以下两种（见表一）。

表一  需水零增长的主要类型

1.2   “需求管理”

需求管理是针对供给管理提出来的。长期以来，水管理被理解为寻找开发新水源、输水和水处理。一味地追求扩大供水，直到需水满足为止。但随着水资源短缺每况愈下时，供给管理方式便潜伏着危机。由于忽视水资源的节约和工程效益，很快便暴露了供给管理的严重弊端。因此，近些年来，对供水系统的需求管理的研究日益增多。

所谓需求管理就是对供水系统和供水策略中需求方面的管理，涉及经济、政策法规、以及技术诸方面。并且认为对水的要求并不等于对水的需求，需求是在一定条件下使供水系统、工程和用户获得最大效益的需水量，并与一定的管理措施相联系，以此达到减少用水量，缓解水资源供需矛盾的目的。需求管理是对“供给管理”的传统方式的批判的改进。

需求管理的基本内容有：

（1）经济方面。核心是供水水价的问题。针对目前水价偏低的情形，需求管理提出供水不仅应是有偿的，而且水价应以完全反映边际成本为目标。其成本包括：供水系统的建设、运行和维护等项的费用；自然资源的亏损费用；外部因素引起供水系统的毁损费用。此外，需求管理还主张运用经济杠杆的作用，采用金融方面的鼓励性措施（回扣、税收、信贷等）和抑制性措施（高价、罚款等）来调节水的需求，如可以制定高峰用水水价、季节水水价或递增水价等水价制度。

（2）社会政治方面。指用水和节水的各种政策、法规和制度。如用水许可证、公众教育、各类技术规程和信息服务等。需求管理更加提倡这些“非工程性”措施，使其发挥保证和监督作用。

（3）运行技术方面。诸如漏水的监测和维修、防止污水侵入供水管道、水的计量和控制等。

    2 与节水问题相关的倡议

    2.1 非充分灌溉（ No-Full Irrigation）

    其理论要点是放弃单产最高，追求一个地区总体增产，即在水分限制（一般指缺水地区）的条件下，舍弃部分单产量，以扩大灌溉面积来追求总产量。

    2.2 有限（或限额）灌溉（Limited Irrigation）

    指在缺水地区利用灌溉仅能满足作物对水分部分需求的一种补充供水方法，被视为旱地栽培和有限供水结合的一种作物管理制度。山仑^[6]院士认为有限灌溉是节水农业的一种趋向，在技术不断进步基础上，如能做到对灌溉水的定时定量精确控制，则有限灌溉可能成为未来农业供水的一种主要方式。

    2.3 作物调亏灌溉（Regulated Defit Irrigation）

70年代中期提出的一种新的灌溉方式，其既不同于丰水高产灌溉，也不同于前两种灌溉方式。调亏灌溉是舍弃生物产量总量，追求经济产量（籽粒或果实）最高。它主要是根据作物的遗传和生态生理特性，在其生育期内的某些阶段（时期）人为地主动施加一定程度的水分（亏缺），调节其光和产物向不同组织器官的分配，调控地上地下生长动态，促进生殖生长，控制营养生长，从而提高经济产量，舍弃生物总量，达到节水高效高产和增加灌溉面积的目的。其关键在于从作物的生理角度出发，根据其需水特性进行主动的调亏处理。贾大林^[15]认为调亏灌溉开辟了一条最佳调控水-土-植物-环境关系的有效途径，不失为一种更科学、更有效的新的灌水策略。这是目前国际上灌溉及其有关领域研究的一个热点，但国内尚属起步阶段，报告资料较少。

    2.4旱作农业与集水（抗旱）灌溉

    旱农指受干旱威胁地区的非灌溉农业。一般在无灌条件的地区如半干旱和半湿润地区，高效利用自然降水（包括集水措施）以达到有限增产的农业，也属节水农业的范畴。有的学者提出在无灌溉条件（或无充分灌溉条件）的地区应广泛采取包括集水措施在内的抗旱灌溉。即目前在黄淮海平原采取的打吊管井提取浅层淡水；在东北地区从坐水种的车拉人担发展到半机械化（节水喷淋机灌溉）；在西北地区，采取多种集水、窖水和微灌形式。

2.5 农水结合

指农艺措施（主要包括秸秆和地膜覆盖，耕作栽培、合理密植和化学调控等）与节水灌溉技术（主要包括间歇灌和膜上灌及喷灌、微灌等）有机结合，实现节约灌溉用水、减少土壤蒸发和抑制作物奢侈蒸腾，增加产量，进而提高作物水分利用效率的目标。

2.6农田水循环（FWC）与土壤-作物-大气连续体（SPAC）理论

前者是农田水的大循环（即降水、地表水、土壤水和地下水相互转化），后者是农田水的小循环。从农田水到作物产量，即在降水、地下水、地表水、土壤水、植物水转换和运行中有三个环节：（1）由降水、地下水、地表水转化为土壤水；（2）由土壤水转化为生物水；（3）通过作物生理过程形成经济产量。每个环节都会有水的损失。第一环节可靠水资源合理利用和节水工程与管理，以提高水的利用率。后两个环节，土壤水部分蒸发进入大气，另一部分为根系吸收，其中仅1%成为生物水，其它为蒸腾所消耗，蒸腾直接与作物生产联系，宜用节水农业措施，以提高作物对水的利用效率。

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