水资源保护(水资源保护和科学用水)

1997年，联合国教科文组织(UNESCO)将水资源定义为“可利用或可被利用的水资源，即应当用于满足生产和生活的需要”，而《中国自然资源》将水资源定义为“水循环过程中产生的地表和地下径流及其在陆地上留下的可再生水体”。

水已经成为世界上最稀缺的自然资源。根据世界资源研究所的分析，全球近三分之一的人口，即26亿人生活在“高度缺水”的国家，中国是世界上人均水资源最贫乏的13个国家之一。特别是在我国西部地区，由于地理环境和人为因素的影响，水资源短缺问题日益突出，这不仅是一个资源问题，更是关系到国民经济和社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。

水是生命之源。一旦失去水，人类将面临死亡，世界上的一切都将枯竭。水不是取之不尽的。水资源的保护和合理利用已成为干旱地区发展的第一限制因素。因此，保护水资源，开发水资源，节约和科学利用水资源，提高水资源的经济效益，已成为刻不容缓的重要研究课题。

一.水资源的类型

目前，水资源的类型可分为:地表水(河流、湖泊和溪流等。);地下水(活水、井水)；再生水和海水；淡化水等四种类型。

再生水是指城市污水、农村排水或雨水经过适当处理，达到一定的水质指标，满足一定的使用要求后，可以盈利使用的水。从经济角度看，再生水成本最低，从环境角度看，污水回用有助于改善生态环境，实现水生态的良性循环。此外，埃及、以色列等国都有很多例子说明海水可以直接用来灌溉沙地。

所谓淡化水，是指经过淡化、淡化处理的海水或微碱性水。淡化方法有蒸发、反渗透、电渗析、冷冻等。淡水系统是近几年发展起来的产品，随着科技的发展，预计会更加完善。目前，世界上有120多个国家正在利用海水淡化技术获取淡水，海水淡化产业将成为朝阳产业。然而，考虑到这些淡水系统的制水和能耗价格，与自然资源相比，价格仍然昂贵。

自古就有在水资源匮乏的干旱地区收集降雨径流的做法，可见人类的伟大智慧。为了利用地面的坡度收集尽可能多的径流，在防渗和集水方面巧妙思考的迹象也可以从古代遗迹中得知。自古以来就有坎儿井作为大型引水设施。这种井通常在地下1020米处挖掘510公里长的隧道，以防止地下水输入田间时蒸发。据说以西南亚为中心的地区是几千年前发展起来的，经过不断的维护和管理，一直沿用至今。

坎儿井位于伊朗高原，西至摩洛哥，东至新疆。新疆吐鲁番盆地的坎儿井，与长城、京杭大运河、都江堰并称为中国古代四大工程。为了把远处天山下的雪水，通过广袤炎热的戈壁滩，引入乡镇，勤劳智慧的当地劳动人民创造了一个令人惊叹的地下水利工程——坎儿井。吐鲁番盆地有1700多条坎儿井，全长约5000公里。

回顾历史，是水哺育了人类，创造了文明。两河流域出现了古巴比伦文明，尼罗河创造了古埃及文明，黄河是中华文明的发祥地，古希腊文明也曾在海边辉煌过。但是今天，水资源短缺已经成为人类生存的障碍，应该引起我们的深思。

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二。水资源利用类型

世界干旱半干旱气候覆盖50多个国家和地区。除南极洲外，各大洲的干旱半干旱地区占陆地总面积的34.9%。农业灌溉用水占人类全部生产活动的80%，干旱半干旱地区常以河流和地下水作为农业开发利用的水源。

全球水资源的69%用于农业，23%用于工业，8%用于居民生活。中国人均水资源2200立方米，仅为世界人均水资源的25%，美国的20%，是世界上人均水资源最贫乏的国家之一。

在我国传统的用水模式中，灌溉水的实际利用率只有30% ~ 40%。洪水不仅导致生产效率低下，而且造成水资源的浪费。据相关数据显示，我国农业用水量占总用水量的70%以上，但在传统的农业漫灌模式下，只有40%的全部耕地能够保证灌溉。因此，在科学用水的基础上发展农田高效节水灌溉技术具有重要的现实意义。

中国不仅面临着水资源短缺，而且在科学用水方面也有很大提高，存在着严重的水资源浪费。特别是在农业灌溉方面，存在着配水系统效率低下、灌区用水管理粗放、田间灌排应用技术落后、灌排工程不协调、老化失修严重等突出问题。这不仅造成了有限的水资源和能源消耗的浪费，也带来了土壤盐渍化等严重的农田生态环境问题，严重制约了我国高效农业用水的发展。

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三。先进的灌溉技术

纵观作物灌溉技术的发展，在农耕文明史上经历了自然降水灌溉、漫灌、畦灌、沟灌、渠灌、桶灌、浇等简单落后的灌溉技术。随着科学技术的发展，继喷灌、微喷灌、滴灌、膜下滴灌、春灌、喷灌、机械灌溉等新技术之后。，已在国内外许多地方使用，近年来已发展成为“精准用水”、“精准灌溉”最先进的农林作物渗灌节水技术。

1.喷灌方法

喷灌是灌溉方法之一。喷灌是通过压力管道输水，然后由喷嘴将水喷入空形成微小水滴，像雨水一样均匀地落在地面，湿润土壤，满足农作物的需水量的灌溉方式。喷灌系统的形式很多，各有特点，分类方法也不同。比如根据自动喷水灭火系统的压力，有机压力自动喷水灭火系统和自压式自动喷水灭火系统；根据系统组成特点，可分为管道喷灌系统和单元喷灌系统。根据系统的主要部件是固定式还是移动式，喷灌系统可分为移动式、固定式和半固定式三大类。

与传统的地面灌溉方式相比，喷灌具有明显的优势:①灌溉均匀，节水；(2)适应性强，不受地形限制；③节约劳动力、土地和生产；④有利于实现灌溉机械的自动化，也可与喷灌相结合，喷洒肥料、药物、干热风霜。

但喷灌也有一些缺点:①一次性投入较高；②能耗较高；(3)操作麻烦，受风力影响大。但是，随着生产的发展和国民经济建设的需要，以及喷灌技术和设备的改进和提高。喷灌将稳步发展。

2.微灌法

微灌是根据作物对水的需求，通过管道系统和安装在末级管道上的灌水器，将水输送到作物根系的土壤表面或土层的灌溉方式。与传统的全面积湿润地表灌溉和喷灌相比，微灌只是以较小的流量湿润了作物根部附近的部分土壤，所以又称为局部灌溉技术。

微灌可分为以下几种类型:

地面滴灌是将压力水通过末级管道(称为毛管)上的滴头，以间歇或连续水流的形式浇到作物根系附近土壤表面的灌溉形式。

地下滴灌是将水分直接输送到地表下的作物根部区域，其流量类似于地表滴灌，能有效减少地表蒸发，是最节水的灌溉形式。在此基础上，进一步开发了膜下滴灌技术。地膜覆盖滴灌技术的应用。这是一种结合了以色列滴灌技术和国内地膜覆盖技术优点的新型节水灌溉技术。通过铺设在地膜下的灌溉带供水，加压水与水溶性肥料充分融合形成肥料-水溶液，进入输水主管-支管-毛细管，然后滴在毛细管上，均匀、规则、定量地一滴一滴渗入作物根系发育区，供根系吸收。

微喷灌是灌溉的一种形式，利用直接安装在或连接在毛细管上的微喷头，将压力水以类似喷雾的方式喷洒在作物根系附近的土壤表面。微喷灌还能改善空空气湿度，调节田间小气候。

春灌是指输水管道中的压力水通过喷水池以小股水流或泉水的形式输送到土壤表面的一种灌溉形式。

近年来出现了微喷带设备，这也是一种新型微灌设备，又称喷灌带、微喷带、喷带、喷管、多孔软管等。其工作原理是水通过水管和微喷管被压力带到田间，通过微喷带上的出水孔，在重力和空空气阻力的作用下，形成细雨般的喷洒效果。

3.改进的地面灌溉方法

在有条件的地方，可以充分利用上述所有先进的灌溉技术。但在那些基础条件不足的偏远地区，仍需继续推广应用地面灌溉法。改进后的地面灌溉方式具有投资少、能耗低、运行费用低、使用管理方便等优点，得到了广泛应用。

改进地面灌溉技术，包括采用先进的平地技术和地面灌溉技术，改进沟灌规格和技术要素等。

土地平整的基本要求:采用畦灌平整土地时，地面起伏高度一般应小于10 cm，采用沟灌时，地面起伏高度应小于2Ocm。

充分利用节水灌溉技术，采用小畦灌、长畦分段灌、水平畦灌、滴灌、沟灌。

畦灌的特点是水流过程短，灌溉均匀，可以提高灌溉均匀度和水分利用率，达到节水增产的目的。

长畦分段灌溉可以达到与小畦灌溉一样的节水效果，减少田间渠道，节约耕地，便于农业机械化耕作。具有明显节水、节能、灌溉均匀、灌溉效率高、投资小、效益大的特点。

水平畦灌是一种在短时间内向大型水平畦田供水的地面灌溉方式，是一种先进的节水灌溉技术。其深层渗漏损失小，不易产生地表径流，效率高，均匀性好。

涓流沟灌法与一般的沟灌规格相同，不同的是流量小。其优点是灌溉均匀，节水节肥，不破坏土壤团粒结构。

分沟灌溉法也是沟灌的一种节水形式。灌溉时，一条沟灌溉，另一条沟不灌溉。这种方法具有灌溉量小的特点，可以减少灌溉后雨水对作物的不利影响。

为了提高地面灌溉的技术质量和节水效果，不仅要选择合适的节水灌溉方式，更重要的是要因地制宜地合理确定灌溉技术要素，并因地制宜地灵活调整。

科学用水是一门多学科、多门类的综合技术。在全球缺水的情况下，与相应的农业、管理和政策措施相互促进，才能达到最佳的节水效果。相信随着人们洪水意识的逐步增强，中国的农业和各项工程将会找到一条具有中国特色的科学用水新路子。