以色列节水灌溉技术对我们的启示
唐大明
2011年8月
以色列位于亚洲西部,地中海沿岸,亚非欧三洲交接,中东最敏感的地区。国土面积2.2万平方公里,比安康的国土面积略小,人口750万人,其中农业人口占5%,城镇化率非常高,人口主要集中在特拉维夫、耶路撒冷、海法等大城市。以色列无矿产、无石油,且水资源匮乏,但以色列依靠科技兴国,在电子、生物、农业、医疗器械、航空等领域走在世界前列,人均GDP达到3万美元,成为世界经济、科技、军事强国。我们作为中国政府派往以色列培训学习节水灌溉与荒漠化治理经验,受益匪浅,感受颇深,深深感受到水利科技,尤其是节水灌溉技术在农业、林业领域的广泛推广和运用,使以色列由一个贫瘠的沙漠王国变为富饶的沙漠绿洲,使人为之惊叹。
一、以色列国情使他们走上了节水道路
以色列位于撒哈拉沙漠北缘,阿拉伯半岛西部,地中海东南部的一个狭长地带。受地中海气候的影响,降雨时空分布极为不均。年降雨量,北部600-800mm,中部400-600mm,南部且占国土面积的一半,年降雨量在400mm以下,甚至为0降雨,而且降雨时段主要集中在11月份到次年3月,4-10月长达7月之久,几乎没有降雨,属典型的干旱和半干旱地区。而且降雨分布与耕地分布相反,东部和南部土地资源最好的地方降雨量却最少。为了解决生存危机,国家在水资源的开发利用,节约管理上,从北到南,从地上到地下,从淡水到咸水,从咸水到污水,进行立体综合开发,把淡水资源利用最大化,成为世界节水的典范。
(一)充分挖掘利用淡水资源。以色列淡水资源十分匮乏。全国淡水资源总量仅20亿m³,人均不到300 m³,属极度缺水国家。全国年需水量超过20亿m³,其中农业用水13亿m³,占水资源总量的65%左右。为了解决淡水资源匮乏,他们采取三条措施:一是雨水积蓄利用。全国建立库塘池等蓄水设施100多万个,其中水库600多个,水井1300口,泵站 3000多个,年蓄水2亿m³,管道6500公里,通过输水管道把大大小小的库塘井泵站连接在一起,形成一个完整的供水网络,满足群众生活所需和工业生产所需。二是北水南调。1953年国家投资1.7亿美元建成了北水南调工程,全长145公里,将北部的加利利湖淡水调往南部的内盖夫沙漠,年调水4 亿m³。三是开采地下淡水资源。在地中海沿岸,打井开采地下淡水资源,通过净化,用于生活用水和农田灌溉。上个世纪70年代以前,由于过度开采地下水资源,导致海水倒灌,使地下水变为咸水无法饮用和灌溉,他们通过雨季输水、污水净化等办法,补充地下淡水资源,达到供需平衡。
(二)咸水利用。咸水包括海水和地下水。南部内盖夫沙漠因缺少天然降雨,要在死海南部和沙漠地下1000米开采微咸水,补充淡水资源的不足。咸水淡化起始于上个世纪60年代,采取多层薄膜加压反渗透方法,过滤高浓度的盐分,净化淡水资源。2007年以色列海水和咸水淡化5m³,占农业用水的40%左右。2008年以色列政府提出到2020年海水淡化达到7.5亿m³,占全国用水量的38%。内盖夫沙漠南部埃拉特是以色列重要旅游景点。当地人口约4000人,但每年游客流量达50万人。埃拉特的饮用水是通过淡化处理地下咸水来获得的,每天产水量达3.6万吨。同时通过科研攻关,研究适宜于微咸水灌溉的农作物,如西红柿、甜瓜、棉花等,在沙漠的充足光照下,种植的棉花产量高,品质好;种植的水果产量高、味道甜、易保存,远销欧美市场。
(三)污水处理。以色列政府在1972年制定了“国家污水再利用工程”计划,开展试验研究,把城市的生活污水、工业废水就近处理,取得了很大成功。至1997年约有60%的城市废水进行无害化处理后用于灌溉。目前已达到污水处理率达到70%,其中1/3用于农业灌溉,其余就近排入地下,补充地下淡水资源。到2015年废水处理达到100%。
(四)节水灌溉。包括喷灌和滴灌,喷灌主要用于效益相对较低的棉花、土豆等作物的大田灌溉。滴灌主要效益较好的花卉、水果、蔬菜的灌溉。滴灌技术是通过干管、支管和毛管上的滴头,在低压下向土壤供应已过滤的水分、肥料或其它化学剂等的一种灌溉系统。以色列节水灌溉起步早,技术领先,形成产业,效益明显。
起步早。节水灌溉先后进行了四次革命,50年代以前经历了漫灌、沟灌,费时费水,土地容易板结,易造盐碱化。50年代中后期,开始引用喷灌技术,节水能达到75%,但喷灌因水力的重力作用,土地板结、盐碱化的问题得不到解决。到了1964年,一位农民在自己的农田里发现喷灌的管壁破损漏水的地方,植物长得非常茂盛,从此得到启示,发展滴灌技术。全国现有耕地520万亩,人均0.7亩,其中灌溉面积280万亩,占耕地面积的52%,灌溉面积中80%是滴灌。
技术领先。以色列滴灌技术走在了世界前列,欧美等发达国家都在引进他们的技术和管材。滴灌技术关键要领有四点:(1)低压供水。水源通过加压泵或提高水位自流,在2-3个大气压之间效果最好。(2)水质过滤。要把引来或地下抽上来的水中杂质过滤掉,然后再加压输送到滴灌管道,防止堵塞滴头。(3)等距布设。根据农作物株行距,按行距布设管道,按株距布设滴头,保证每株植物都有可靠的水源。滴头水量按植物的需水量安排,每小时1-16升不等。(4)限时限量。根据土壤墒情,植物的需水量,限定时间、限定数量供给,自动化控制。
滴灌技术的突破,关键在五点:(1)解决了微咸水灌溉问题。以色列南部的内盖夫沙漠从地下抽取微咸水,通过滴灌把微咸水均匀的输送到植物的根部,水中的盐分子通过水的重力作用,慢慢的沉淀到植物根系的底部,不至于对地表形成板结的结晶体。(2)管线深埋。滴灌的管道有地表式布设和埋藏式布设。地表式布设按不同植物的需水量逐行或隔行布设。深埋式一般在耕作层下50cm布设滴灌管线,减少蒸发量,避免地表杂草生长,提高水的使用效率。(3)滴头内置。在生产输水管道的同时,将螺旋状的滴头内嵌在管壁内,既能保持同一管道不同位置的压力基本相同,同时防止滴头堵塞。(4)水肥一体。把植物所需养分融入水中,通过管道与水一起送到植物根部,使肥料的使用效率提高到90%以上。(5)自动化控制。植物的需水量、土壤的含水量通过田间的红外探头传输到计算机,由计算机控制滴灌的时间和滴灌量。
滴灌的优点:(1)节水,水的利用率达到95%,单位面积节水达到50%,单位面积用水定额390m³/hm2,折合每亩26 m³,相当于大田漫灌用水量的1/20;(2)减少地块板结,提高农作物的产量;(3)减少杂草生长和病虫害的滋生,减少杀虫药剂的使用,达到绿色环保。
形成产业。以色列的滴灌技术不仅仅是给农作物带来了增产增效,更重要的是依靠滴灌技术发展了自己的滴灌产业。以色列生产的滴灌设备、管道、滴头销往80多个国家和地区。全球滴灌技术的市场价值20亿美元,其中以色列公司占据40%的市场份额。南部的耐特费姆公司,滴灌设备年产值达到2.3亿美元,占以色列农业生产资料外销的18%。
效益明显。水肥一体化,节水节肥,提高水肥利用效率,减少劳动力,提高生产率,使农作物产量增产3-5倍。番茄1公顷产量达到60-100吨,亩产达到4-6吨,堪称土地聚宝盆。
二、以色列节水的主要措施
以色列的节水措施关键在对水资源的有效管理,完善法律法规,建立良性的管理机制、科研机制、投资机制,树立全民节水意识,普及推广节水技术。
(一)完善法律法规。面对严峻的水资源形势,以色列政府从五六十年开始,对水权、水量、水质、水效率提出了明确的要求。1959年颁布的《水资源法》是水资源管理的基本法,规定全国的水资源一律归国家所有,人人享有用水权利,但不能使水资源盐化、污染或耗尽。1962年出台了《地方政府污水管理法》,规定了地方政府在污水管理中的权利和义务,强调政府必须保证水资源的清洁健康和有效持续利用。1981年颁布了《公共健康法典》,对饮用水保护和废水利用提出了明确要求。《关于饮用水卫生质量的规定》授权卫生部门加强饮用水质管理,提出了饮用水的质量标准。同时还就污水坑和化粪池、蒸发塘和蓄水池、工业水软化盐的排放、工业废水、船舶废水等的排放分别制定了法律法规,提出了明确的要求。
(二)明确管理职责。以色列水资源由水资源管理委员会负责管理,委员会的成员由农业、环保、财政、卫生、内政、基础建设等部资深的专家担任委员,委员会下设水资源管理局,由管理局具体负责各行各业水资源用水定额的分配与管理。委员会对管理局的工作实行指导和监督。管理局下设若干个水务公司,水务公司按市场经济模式负责筹资兴建供水设施,海水淡化工厂,滴灌设备公司,用水户按管理局分配的用水量,按梯次水价给水务公司缴纳水费。农业用水实行政府补贴,工业和生活用水按市场价供给。
(三)建立良好的科研机制和投融资机制。以色列的节水技术能走在世界的前列,得益于科研和投融资机制。它的科研载体是水务公司,水务公司根据市场需求,专门组建课题攻关小组,逐一破解技术难题,并开发有市场前景的节水产品。资金主要来自于企业自筹、政府投资、国际融资、国民基金等四个渠道。2006-2009年,仅以色列政府给水务公司投入的科研经费达5000多万美元,用于课题奖学金、引进人才和人才培训。
(四)制定规章,培育公民的节水意识。为应对水资源短缺问题,以色列政府制定了《家庭节约用水十条规定》和《花园用水十条规定》,环保部还发布了《节约用水的建议》,这些规章对家庭用水和花园用水做出了具体规定。如厨房、浴室的水龙头要安装控制水流的装置,洗手抹肥皂和洗碗擦碗应关闭龙头,洗碗机和洗衣机必须是装满洗涤的碗和衣服后才能使用,马桶必须安装分阀控制装置,用桶水洗车,用空调水浇花,经常检查马桶、水龙头、管道是否漏水等。对花园节水提出要栽植节水植物;根据植物的需水量分类栽植;用覆盖物将花园覆盖,减少水分蒸发和杂草丛生;给花园浇水选在早晚,减少蒸发量;延长花园浇水间隔时间;频繁除草,经常剪枝等,减少植物的水分蒸发量。
(五)重视教育,提高公民的综合素质。犹太人是最爱书的民族,古代犹太人将书看得破旧不能再看了,就挖个坑庄重地将书埋葬,这时候他们的孩子总是要参与其中。他们对孩子说:“书是人生命的东西。”他们还在自己的经典上涂上蜂蜜,让不识字的孩子去吻,犹太人的孩子很小就知道书是甜的东西,书是犹太人的粮食,人追求的应该是知识。在以色列,受正规教育达十三年或十三年以上的人占总人口的34%,5岁到16岁的儿童必须上学,免费教育可以延长至18岁,拥有750万人口的小国,却有4000多家高科技企业,平均每1500人就拥有一家。其中100多家在美国纳斯达克上市。在世界最著名的诺贝尔奖上获得此荣耀人数最多的民族是犹太民族,他们有130多位获得诺贝尔奖,最出色的就是爱因斯坦。现在全球犹太人总数为1000多万人。
三、以色列节水技术对我们的启示
反思安康的水资源现状与以色列有天壤之别。以色列淡水资源极度缺乏,且降雨时空分布不均。安康淡水资源丰富,人均水资源量3650m³,高于全国的2400 m³,陕西的1300 m³,是以色列人均的12倍多。但安康的降雨时空分布不均,与以色列有相近之处。如何学习而不照搬,借鉴而又创新,从以色列民族思考问题、研究问题、解决问题的思路和方法中得到一些启示:
启示一:水丰要蓄,水为我用。我市水资源总量106 m³,加上过境客水272亿m³,工农业生产、人畜饮水、生态用水量仅6亿m³,占水资源总量的5%,占可利用量20 ·-%,总体供大于求。但因降雨时空分布不均,缺少调节库塘,水在河里流,田在坡上旱。如何解决蓄水问题,还是要坚定不移地走安康小工程大群体的路子,库塘井窖结合,大中小微并举,堤路渠田配套,兴修与挖潜同步,兴建一批控制性的水源工程和田间蓄水工程,发挥蓄水设施的调节作用。
启示二:服务现代农业,发展高效节水。以色列的高效节水技术的普及,与以色列高效农业紧密结合。把高效节水的滴灌设施与高效益的花卉、蔬菜、水果等紧密结合,建成示范园区。安康市委、市政府把农业园区建设作为现代农业建设的突破口。但园区水利配套不适应园区的发展要求,土地不平整,水源不配套,高效节水尤其是水肥一体的高效滴灌技术跟不上,严重制约园区效益的发挥。为了突破这一难题,市县区水利局要解放思想,转变观念,走出去,请进来,利用中央小水重点县项目,省级小水项目,大中型灌区的节水改造项目,配合现代农业示范园区,抓好一批滴灌高效节水示范样板,为农业增效,农民增收提供坚强的水利保障。
启示三:定额管理,节约用水。今年中央的一号文件提出江河水资源总量控制、用水效率控制、江河纳污控制三条红线,对严格水资源管理提出了明确要求。温家宝总理在中央水利工作会上明确提出要“量水而行”,先节水后调水,工农业生产项目、基础设施项目建设,要根据水资源的承载能力确定建设规模。这就说明,河流的上下游,左右岸,生活、生产、生态如何科学分配水资源,享有水资源,保证各行各业协调、健康发展,是摆在我们这一代水利人面前的课题。尤其是随着月河城镇化、工业化农业现代化的推进,现有月河川道的水资源承载能力是否满足社会发展要求,需要我们水利人尽快做出回答。对人畜饮水,包括农业、工业、商饮服务业用水定额,梯次水价的合理确定,城镇、工厂的排污量控制等,都需要我们去研究。
启示四:供水要走向市场化。以色列的人畜饮水、工农业用水都是市场化运作,由水务公司承担供水系统的建设、管理、维护,政府只给农业用水给予补贴,其余按市场价征收水费。我国现行的供水公司虽然是公司化运作,但公司只能承担运行费和人头费,供水设施仍然依靠政府投资,公司最大的效益是保运转、保稳定、保安全,内部缺乏科技创新的机制和动力。今后,我市的人畜饮水工程,以县区为单位,进行公司化股份制改革,县区成立总公司,乡镇供水站为分公司,将公司产权以股权形式配给职工,自主经营,自负盈亏。国家用于解决群众的民生工程,可以通过公司去运作。另外,国家可以把用于供水设施的投资拿出一部分,作为科研项目经费和职工培训经费,扶持企业的研发创新。对据有公益性,缺乏收益的农业用水,政府实行水价补贴。
犹太民族是一个了不起的民族。虽有五千多年的历史,却有二千年流离失所,屡遭屠戮,受尽磨难。但是,犹太人在浩劫中从不畏惧,从未丧失民族自尊心和民族凝聚力。屠夫只能消灭他们的肉体,却不能摧毁他们心目中的圣殿和希望。磨难对于他们来说,不仅仅是一种不幸,更是一种动力和财富。尤其是他们在历尽浩劫中所体现出来的坚韧不拔的民族精神、不懈的民族追求、不屈不挠的民族气节和信仰,无不值得我们学习和借鉴。
(作者系市水利局副局长)