摘要: 【摘要】随着水资源紧缺问题日益凸显,灌区再生水的综合利用成为保障农业可持续发展和水资源高效配置的重要途径。本文从灌区再生水的现状入手,分析当前利用过程中存在的问题,包括再生水质量不稳定、配套设施不足、管理机制不完善以及利用效率低等方面。在此基础上,提...
  • DOI:

    10.13738/j.cnki.acc.qklw60536

  • 专辑:

    科学Ⅰ辑;信息科技

  • 专题:

    信息、科学;综合科技

  • 分类号:

    G90;N92

【摘要】随着水资源紧缺问题日益凸显,灌区再生水的综合利用成为保障农业可持续发展和水资源高效配置的重要途径。本文从灌区再生水的现状入手,分析当前利用过程中存在的问题,包括再生水质量不稳定、配套设施不足、管理机制不完善以及利用效率低等方面。在此基础上,提出提升灌区再生水综合利用水平的策略,包括完善水质保障体系、优化水资源调度、强化技术支撑、推进政策与制度建设以及加强公众参与,为农业可持续发展、水资源节约以及生态环境保护提供支持。

【关键词】灌区再生水;综合利用;水资源管理;技术优化;制度保障

水资源作为社会经济发展的基础性资源,其合理配置和高效利用对于农业生产、生态保护以及区域可持续发展具有重要意义。近年来,随着工业化、城镇化进程的加快,传统水源供给能力面临较大压力,灌区水资源尤其是农业灌溉用水的短缺问题日益突出。在这种背景下,再生水的开发与利用成为缓解水资源紧张、提升灌区水资源利用效率的重要手段。

一、灌区再生水来源、特点和利用方式

再生水,也叫回用水或再利用水,是指经过一定处理,使水质达到可再次利用标准的废水或污水。它通常来源于城市污水、工业废水或农业排水,经过物理、化学或生物处理后,可用于非饮用目的,从而减轻对天然水资源的需求压力。

再生水主要有以下特点:① 来源广泛:包括城市生活污水、工业废水、农业尾水等等。② 经过处理:必须经过净化处理,去除悬浮物、污染物、病原微生物等,使水质满足特定用途标准。③ 非直接饮用:大多数再生水用于农业灌溉、工业生产、景观绿化或生态补水,一般不用于直接饮用(除非经过严格深度处理)。④ 资源节约:通过重复利用,可避免对地表水和地下水的过度取用,优化水资源配置,实现水资源循环利用。

再生水用途广泛,可应用于农业灌溉,湿地、河道水位调控以及生态景观补水等方面,用以改善生态系统功能,部分用于城市绿化及工业用水,比如园林绿化、道路冲洗以及工业生产用水等,以节约水资源,缓解水资源紧缺问题。

二、灌区再生水利用存在的问题

(一)再生水水质不稳定

再生水来源复杂,水质受原水质波动、处理工艺及运行管理等因素影响,存在微生物、重金属及营养物质波动等问题。用于灌区作物灌溉,不仅影响作物生长,也增加了灌区环境风险,制约了再生水安全利用。

(二)基础设施建设滞后

部分灌区再生水输配系统尚不完善,存在设施不全覆盖范围不足、调度设施落后、自动化程度不高等问题。同时,储水、分配及调控设施缺乏精细化管理,导致水资源在输送和利用过程中存在损失。

(三)管理体制不完善

再生水利用涉及多部门协调,当前灌区管理存在职责不清、制度不全、信息共享不足、监督机制缺失等问题,导致再生水利用计划难以科学制定和实施,利用效率低下。

(四)利用效率偏低

再生水在灌区的利用多以粗放方式进行,缺乏智能调度和精准灌溉技术支撑,水资源浪费现象较为普遍。同时,再生水与常规水源之间缺乏合理调配,难以实现多源水的优化利用。

三、灌区再生水综合利用水平提升策略

(一)完善水质保障体系

水质安全是再生水利用的前提和基础。灌区再生水主要来源于城市生活污水、工业废水及农业排水,其水质受原水污染物浓度、处理工艺、季节变化及管网运行状况影响,存在波动性大、污染物残留及微生物超标等问题。因此,提升再生水综合利用水平首先需要建立健全水质保障体系。

1.强化水质监测与预警

建设多级水质监测网络,对再生水流入灌区前、输配过程中以及灌溉点实施实时监测。重点监测指标包括化学需氧量(COD)、氨氮、总磷、重金属及微生物指标等。利用传感器、物联网和大数据技术,实现监测数据的实时采集与分析,建立异常水质快速预警机制,确保灌区用水安全。

2.实施分级处理与分级利用

根据水质标准和不同用途,实施再生水分级处理。对于农业灌溉和景观绿化,可采用一级或二级处理水;对于工业循环冷却及生态环境补水,可采用深度处理水。通过分级处理和分级利用,不仅可以保障水质安全,还能节约水资源,从而提高水资源利用效率。

3.推广先进处理技术

应用膜分离、活性炭吸附、人工湿地、生物强化处理等先进技术,提高再生水的净化能力和稳定性。同时,针对季节性水质波动和雨季排放量波动,可以采用调蓄池和缓冲池技术,实现水质调节和稳定输出。

(二)优化水资源调度管理

灌区用水需求存在季节性和空间差异,如果调度不合理,将导致再生水浪费或无法充分利用。为此,应优化水资源调度。

1.建立科学调度机制

结合灌区农业生产计划、水质监测数据和气象信息,建立再生水调度模型,实现水量、水质与用水需求的动态匹配。调度机制应兼顾作物需水规律和灌区水源特性,通过预测与调度相结合,提高再生水供应的精准性和可靠性。

2.推进智能灌溉与精准用水

灌区应用物联网传感器、土壤湿度监测及远程控制技术,实施智能化灌溉管理。通过数据分析,确定最佳灌溉时间、灌溉量及灌溉方式,实现再生水精准投放,避免过量灌溉造成水资源浪费。

3.多源水协同利用

灌区水源包括地表水、地下水及再生水,应建立多源水协同管理模式,实现常规水源与再生水的合理调配。例如,在雨季或丰水期优先使用再生水,节约地下水;在干旱或枯水期合理调配常规水源,保障农业生产和生态需求。

(三)强化技术支撑

技术创新是提升灌区再生水综合利用水平的重要保障。一方面,应建设统一的信息化管理平台,整合水质、水量、用水需求及管网运行数据,实现灌区再生水管理的数字化、可视化和智能化,对供水计划、异常情况和调度结果进行实时反馈,提高管理效率和决策科学性。另一方面,应推广高效节水灌溉技术,如滴灌、微喷灌和地下渗灌等,以降低水分蒸发和渗漏损失,并根据不同作物和土壤类型制定精准灌溉方案,实现作物需水与水资源供应的优化匹配。同时,应对灌区管理人员、技术人员和农户开展再生水利用技术培训,包括水质监测、灌溉操作及管网维护等,提高操作规范性和技术水平,确保各项再生水利用措施能够切实落地并发挥效益。

(四)推进政策制度建设

再生水利用涉及水利、农业、环保及地方政府等多个部门和利益主体,缺乏有效政策和制度支持会直接影响利用效率和安全性。因此,应从制度建设入手,保障再生水的科学管理和高效利用。建立合理的水价及激励机制,根据再生水处理成本、水质等级及用途差异科学制定水价,对高效利用再生水的农业生产者和灌区管理单位给予补贴或奖励,激励节水和高效用水行为。完善管理法规与标准,制定灌区再生水利用标准、操作规范及监督考核机制,明确各部门职责,并建立跨部门协调机制,确保再生水利用合法、安全、有序。同时,应推动跨部门协作与信息共享,实现水质、水量及用水信息的实时共享和综合调度,提高管理效率和决策科学性。

(五)加强公众参与与社会宣传

灌区应通过宣传教育提升农户、企业及社会对再生水安全性和利用价值的认知,消除使用疑虑,形成积极接受的社会环境。应鼓励社区和农户参与,建立再生水使用反馈和管理参与机制,使多方力量共同参与水资源管理,实现共治共享。应建立完善的意见反馈和改进机制,及时收集使用者和管理者的意见建议,优化供水计划、水质管理和调度措施,形成良性循环,从而不断推动灌区再生水综合利用水平的稳步提升,实现灌区高质量发展。

结语:灌区再生水综合利用是应对水资源短缺、保障农业可持续发展及生态环境保护的重要举措。灌区需从完善水质保障体系、优化水资源调度、强化技术支撑、推进政策制度建设以及加强公众参与等方面着手,实现灌区再生水的安全、高效和可持续利用,为区域水资源管理提供支持。

参考文献:

[1] 贾文颖, 黄金菁, 林凡鑫. 再生水农业灌溉利用现状及影响研究[J]. 现代农业科技, 2024(20):155-158.

[2] 郑锦涛, 马涛, 郑皓, 等. 成都市“环城生态区”再生水用于农业灌溉符合性研究[J]. 中国农村水利水电, 2021(6):130-136.

[3] 朱钢, 郑轶丽, 魏婷, 等. 再生水用于农业灌溉的现状及研究进展[J]. 中国给水排水, 2022(20):65-72.



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