張?，|

(河北省廊坊水文水資源勘測(cè)局，河北廊坊065000)

利用泃河地表水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉的可行性分析

張?，|

(河北省廊坊水文水資源勘測(cè)局，河北廊坊065000)

水是人類生活的重要資源，特別是農(nóng)業(yè)需要大量水進(jìn)行灌溉。全國(guó)大多數(shù)城市都呈現(xiàn)地下水資源不足的情況，三河市泃河沿岸地區(qū)尤為嚴(yán)重，農(nóng)作物使用地下水井灌溉從而加劇了地下水短缺的現(xiàn)象，由此考慮到用地表水灌溉農(nóng)作物的可行性。從泃河水量方面分析，水量是否可以滿足灌溉需求;從水質(zhì)方面分析幾種主要污染物的變化規(guī)律及對(duì)農(nóng)作物以及環(huán)境的影響，提出可行性的地表水灌溉意見(jiàn)。

泃河;地表水;灌溉;可行性

1 泃河概況

泃河作為三河市的母親河，發(fā)源于河北省興隆縣將軍關(guān)外的茅山鎮(zhèn)青灰?guī)X，流經(jīng)平谷、三河、薊縣，在薊縣界與武河匯入薊運(yùn)河。全長(zhǎng)206 km，流域面積1 712 km2。市境內(nèi)總長(zhǎng)66 km，流域面積952 km。泃河在三河市由泃陽(yáng)鎮(zhèn)北務(wù)村入境，流經(jīng)我市城區(qū)及三個(gè)鎮(zhèn)域后，由新集鎮(zhèn)苗莊子村東入薊縣界。

2 泃河地表水水資源量概述

水是人類生活的必須資源，特別是農(nóng)業(yè)需要大量水進(jìn)行灌溉。但是淡水資源僅占到地球全部水資源的2.7%，地下水占全部淡水資源的20%左右，可被利用的水資源更加短缺。全國(guó)大多數(shù)城市都呈現(xiàn)地下水資源不足，農(nóng)作物大多使用地下水井灌溉從而加劇了地下水短缺的現(xiàn)象，若采用地表水進(jìn)行農(nóng)灌則可緩解泃河沿岸地區(qū)水資源短缺的現(xiàn)狀。

2.1 三河地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水量

三河市糧食播種面積約為57.9萬(wàn)畝，糧食總產(chǎn)量22萬(wàn)t(2007年數(shù)據(jù))。2004年至2011年農(nóng)業(yè)灌溉用水量見(jiàn)表1。

表1 三河市灌溉用水量統(tǒng)計(jì)表

圖1 泃河水資源量與年均降雨量變化趨勢(shì)圖

由圖1可見(jiàn)，2004年至2011年期間三河地區(qū)泃河的水資源量均在0.39億 m3以上，其中最大值出現(xiàn)在2005年為0.690億 m3，最小值出現(xiàn)在2007年為0.397億 m3。圖表中水資源量與年均降水量呈現(xiàn)出密切的聯(lián)系，水資源量變化趨勢(shì)基本與年均降雨量相符。對(duì)于三河市灌溉用水量的統(tǒng)計(jì)可以看出，除了2006年其他年份地表水灌溉用水量占總灌溉用水量的份額只占4%左右。地表水量較為充足，泃河沿岸有引蓄工程但每年引水量較小，占灌溉用水總量也很低，且每年引用的的地表水灌溉量均未超過(guò)0.1億m3，可見(jiàn)泃河的水資源量對(duì)于每年引水量來(lái)說(shuō)相對(duì)豐富，可以更多的應(yīng)用于地表水灌溉方面。

2.2 泃河地表水主要污染物變化規(guī)律

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，泃河承納了上游大量的工業(yè)廢水和生活污水，在我市也有部分工業(yè)廢水及生活污水流入泃河，致使目前河流水質(zhì)惡化，多數(shù)時(shí)間處于劣五類水。

2.2.1 泃河2010年水質(zhì)主要污染物分析

選取雙村站月水質(zhì)監(jiān)測(cè)成果，以2010年為代表年，計(jì)算出相應(yīng)的水質(zhì)類別和主要污染物超標(biāo)倍數(shù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

雙村站位于三河市黃土莊鎮(zhèn)雙村，建站時(shí)間為1995年1月份，屬于省界站需要全年監(jiān)測(cè)。根據(jù)2010年水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析，無(wú)論是按年均值、汛期均值還是按非汛期均值評(píng)價(jià)，均為劣V類水。泃河為季節(jié)性河流，非汛期時(shí)主要為承接本地污水和上游北京市的污水，汛期主要為雨水與污水。從上表可見(jiàn)泃河雙村站主要超標(biāo)項(xiàng)目為氨氮和高錳鹽指數(shù)，氨氮超標(biāo)率為100%，最大超標(biāo)倍數(shù)為20.6倍，出現(xiàn)在1月份，高錳酸鹽指數(shù)的超標(biāo)率為33%，最大超標(biāo)倍數(shù)為3.5倍，也出現(xiàn)在1月份。

表2 2010年雙村站降水量和主要污染物超標(biāo)倍數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2.2.2 泃河2002年至2011年水質(zhì)主要污染物分析

通過(guò)2002年至2011年雙村站的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，主要分析全鹽量、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)10年間的變化情況。

圖2 泃河雙村站全鹽量變化趨勢(shì)圖

由圖2可見(jiàn)近10年間雙村站的全鹽量變化規(guī)律，2002年—2005年間含量基本保持不變?cè)?00mg/L左右，2006年開(kāi)始呈震蕩上升趨勢(shì)，在2009年與2011年有明顯下降趨勢(shì)。期間最大年平均值出現(xiàn)在2007年為1 152 mg/L，最小年平均值出現(xiàn)在2002年為593 mg/L。

圖3 泃河雙村站氨氮含量變化趨勢(shì)圖

由圖3可見(jiàn)近10年間雙村站的氨氮含量變化為不規(guī)則波動(dòng)，在2009年與2011年有明顯下降趨勢(shì)。期間最大年平均值出現(xiàn)在2005年為15.7 mg/L，最小年平均值出現(xiàn)在2009 年為 5.4 mg/L。

由圖4可見(jiàn)近10年間雙村站的高錳酸鹽指數(shù)含量變化規(guī)律為震蕩下降，期間最大年平均值出現(xiàn)在2002年為20.0 mg/L，最小年平均值出現(xiàn)在2009年為8.8 mg/L。

圖4 泃河雙村站高錳酸鹽指數(shù)含量變化趨勢(shì)圖

根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB5084－2005，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)得出泃河水質(zhì)指標(biāo)大部分在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，只有全鹽量在2007年與2010年稍微超出國(guó)標(biāo)1 000 mg/l的標(biāo)準(zhǔn)，不足以影響灌溉用水水質(zhì)。

3 泃河地表水灌溉主要污染物對(duì)環(huán)境的影響

3.1 氨氮

由2010年水質(zhì)數(shù)據(jù)可得出，全年泃河的主要污染為氨氮，最高超標(biāo)倍數(shù)為20.6倍。討論泃河地表水灌溉，氨氮超標(biāo)對(duì)環(huán)境將會(huì)產(chǎn)生的影響。氨氮是指水中以游離氨(NH3)和銨離子(NH4+)形式存在的氮，可以隨地表水灌溉進(jìn)入土壤，土壤中的氨氮可以迅速轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮和氣態(tài)氮。其轉(zhuǎn)化速率的影響因素主要是氣溫、土壤pH值和土壤通氣條件。例如在氣溫19℃ ～35℃、土壤pH值8.2～8.6和土壤通氣良好的條件下，氨氮在3天內(nèi)轉(zhuǎn)化80%;14 d內(nèi)轉(zhuǎn)化98%。被分解的氣態(tài)氮擴(kuò)散在空氣中，而被分解為硝酸鹽氮在土壤中并不全能被植物所吸收，隨著雨水的淋洗而慢慢進(jìn)入地下水含水層。地下水中硝酸鹽污染被人體吸收后部分可以轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛猁}，從而導(dǎo)致高鐵血紅蛋白癥，嬰兒畸形及癌癥等疾病。所以泃河水直接灌溉的話，會(huì)使土壤以及地下水中硝酸鹽氮的含量升高而產(chǎn)生不利影響。

3.2 全鹽量

全鹽量可以大體體現(xiàn)水體中各種鹽分含量的總合，由2002年至2011年數(shù)據(jù)可以看出，泃河水作為農(nóng)灌用水只有全鹽量在2007年與2010年稍微超標(biāo)。水體的全鹽量含量在1 000～3 000 mg/L之間的水稱為微咸水，由于不合理運(yùn)用微咸水灌溉可造成作物減產(chǎn)和土壤次生鹽堿化的現(xiàn)象。土壤鹽堿化后，土壤溶液的滲透壓增大，土體通氣性、透水性變差，養(yǎng)分有效性降低，甚至使農(nóng)作物不能正常生長(zhǎng)。

4 地表水灌溉主要污染物對(duì)農(nóng)作物的影響

4.1 氨氮

氨氮可作為植物生長(zhǎng)所用的氮肥，元素氮對(duì)作物生長(zhǎng)起著非常重要的作用，它是植物體內(nèi)氨基酸的組成部分、是構(gòu)成蛋白質(zhì)的成分，也是植物進(jìn)行光合作用起決定作用的葉綠素的組成部分。施用氮肥不僅能提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，還能提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。但是過(guò)量的攝入氮肥使農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)于繁茂，腋芽不斷出生，分蘗往往過(guò)多，妨礙生殖器官的正常發(fā)育，以至推遲成熟，葉呈濃綠色，莖葉柔嫩多汁，體內(nèi)可溶性非蛋白態(tài)氮含量過(guò)高，易遭病蟲(chóng)為害，容易倒伏。

4.2 全鹽量

地表水中的全鹽量較地下水中含量高，地表水中的鹽分與微量元素是農(nóng)作物生長(zhǎng)所必須攝取的營(yíng)養(yǎng)成分，例如:鐵元素參與光合和呼吸電子傳遞鏈、促進(jìn)葉綠素的合成、維持葉綠體的結(jié)構(gòu);鎂是葉綠體的主要成分，缺鎂植物的葉發(fā)黃;磷在維持葉綠體膜結(jié)構(gòu)和功能上起重要作用，還可以促進(jìn)植物幼苗發(fā)育和花的開(kāi)放。若可以使地表水灌溉時(shí)全鹽量維持在合理的水平內(nèi)對(duì)農(nóng)作物的出苗與果實(shí)的形成等都會(huì)有促進(jìn)作用。

5 地表水灌溉對(duì)人體的危害

地表水灌溉對(duì)人身體健康的影響主要通過(guò)兩條途徑:

(1)地表水灌溉污染地下水水源，通過(guò)生括飲用水而使人體產(chǎn)生急性和慢性中毒反應(yīng)。主要污染物為氨氮，氨氮在土壤中易分解為硝酸鹽氮，硝酸鹽氮分解到地下水中被人引用后在體內(nèi)產(chǎn)生的亞硝酸鹽有致癌致畸性的危險(xiǎn)。

(2)污染物在農(nóng)產(chǎn)品內(nèi)積累，通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體內(nèi)累積，而導(dǎo)致人體產(chǎn)生多種慢性疾病。已發(fā)現(xiàn)水體介質(zhì)中有140多種病毒，由水體中可以引起疾病的化學(xué)物質(zhì)也有幾十種之多，其中重金屬的污染后果最為嚴(yán)重。

分析近3年三河站與雙村站的水質(zhì)情況，未有重金屬超標(biāo)情況發(fā)生。但重金屬可以被生命體吸收，但是不會(huì)被排出，由于食物鏈的存在，重金屬會(huì)被不斷的富集到食物鏈的上層，所以作為人類食物鏈的頂端生物，其體內(nèi)的重金屬是所有生物體中含量最高的。所以有關(guān)部門要注意重金屬在土壤中地下水中的富集狀況，增加地下水與土壤的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，增加地下水與土壤的監(jiān)測(cè)頻率。

6 地表水灌溉的優(yōu)點(diǎn)

6.1 有利于洪水資源化

發(fā)展地表水灌溉，可減少地下水開(kāi)采量，減少地下水位下降，減少井灌能量消耗，在汛期有利于洪水資源化。用洪水灌溉農(nóng)田，形成大面積面滲漏，及時(shí)補(bǔ)給地下水，減少洪水流失有利于行洪，變害為利。

6.2 有利于改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境

6.3 有利于環(huán)境保護(hù)

井灌農(nóng)田需要柴油機(jī)抽水，柴油機(jī)產(chǎn)生的廢氣全部進(jìn)入大自然，造成空氣污染，而發(fā)展地表水灌溉，特別是自流灌區(qū)，可減少能源消耗和空氣污染。

7 地表水灌溉的可行性分析及對(duì)策

目前人們對(duì)于地表水灌溉在認(rèn)識(shí)上存在誤區(qū)，例如不管水資源量是否充足，不管水質(zhì)與當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件是否適合就直接灌溉，極易對(duì)環(huán)境以及人類產(chǎn)生不利影響。地表水灌溉的管理制度的不完善也急需改進(jìn)，針對(duì)泃河沿岸地區(qū)提出以下幾點(diǎn)建議:(1)水利部門充分考慮流域地形、水系特點(diǎn)、氣候特征等因素與水資源量的聯(lián)系進(jìn)行調(diào)度，保證河流的水資源不浪費(fèi)并合理利用。(2)對(duì)于氨氮超標(biāo)情況加以分析，若采用地表水灌溉可相應(yīng)減少農(nóng)作物氮肥的投放。既減少了投資，又減少了水體對(duì)環(huán)境的污染，使水質(zhì)的劣勢(shì)變?yōu)閮?yōu)勢(shì)(3)對(duì)于某些年份月份的全鹽量超標(biāo)情況，在雨水季節(jié)可以利用雨季自然淋洗在枯水季節(jié)利用地下水地表水輪灌來(lái)解決.(4)應(yīng)成立專門的地表水灌溉管理機(jī)構(gòu)與污水水質(zhì)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，嚴(yán)格實(shí)行農(nóng)灌水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)與用水量的控制，提高地表水灌溉管理水平;對(duì)有污染的水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，避免污染事故的發(fā)生;國(guó)家應(yīng)制定相關(guān)政策，有計(jì)劃的發(fā)展地表水灌溉區(qū)域;(5)從灌溉技術(shù)上講，應(yīng)注意作物種類以及作物生長(zhǎng)期，一般生食性蔬菜和食根蔬菜不宜用地表水灌溉。(6)為了更加準(zhǔn)確的了解泃河沿岸地區(qū)地表水灌溉帶來(lái)的問(wèn)題和各種污染物的積累規(guī)律等，應(yīng)增加地下水與土壤的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，增加地下水與土壤的監(jiān)測(cè)頻率并進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，有利于進(jìn)一步研究地表水灌溉對(duì)環(huán)境所產(chǎn)生的影響。

8 結(jié)語(yǔ)

從水量方面分析，泃河水資源量與年均降雨量等氣候條件關(guān)系緊密，每年引水灌溉量只占水資源量的一小部分，有繼續(xù)開(kāi)發(fā)利用作為灌溉用水的空間。從水質(zhì)方面分析，泃河雖然常年是劣Ⅴ水質(zhì)，但是只要科學(xué)利用水源合理安排灌溉時(shí)間及用量，提高地表水、地下水以及土壤的監(jiān)測(cè)頻率，國(guó)家制定相關(guān)法律法規(guī)及有利政策，泃河沿岸地區(qū)地表水灌溉就是可行的，是適合時(shí)宜符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的。

［1］陳竹君.污水灌溉在以色列農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù).2001(6).

［2］喬麗，宮輝力，趙文吉.再生水農(nóng)業(yè)灌溉的研究［J］.節(jié)水灌溉.2005(4).

［3］徐豐國(guó).淺議地表水灌溉的優(yōu)點(diǎn)［J］.水利科技與經(jīng)濟(jì).2007(1).

［4］吳迪梅.河北省污水灌溉對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境的影響及經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估［D］.2003.

［5］陳威，楊亦霖，張愛(ài)國(guó)，等.土壤中重金屬污染物擴(kuò)散遷移機(jī)理分析［J］.安徽大學(xué)學(xué)報(bào).2010(5).

［6］龐朝輝，李立波，岳禹峰.農(nóng)村地下水硝酸鹽氮污染及其防治［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué).2010(10).

S273.1

B

1004－1184(2014)02－0130－03

2014－01－17

張?，|(1986－)，男，河北廊坊人，助理工程師，主要從事水質(zhì)分析工作。

地表水進(jìn)行灌溉，發(fā)展配套設(shè)施，開(kāi)鑿灌溉渠道形成網(wǎng)狀，具有優(yōu)良小氣候的功能，調(diào)節(jié)水資源。有利于人們的生產(chǎn)生活，有利于生態(tài)環(huán)境建設(shè)。