多用途条件下水经济价值的最小用水效益决定论

基于劳动价值论以及边际效用价值论,提出了价值的边际劳动价值决定论以及多用途条件下水经济价值的评估理论和方法,认为水经济价值取决于供需平衡时各种用途用水效益的最小值或供水成本的最大值。基于该理论和方法,对北京市原水经济价值进行了评估,结果表明,北京市的水经济价值是由效益低的农业用水界定,北京市农业用水效益的估计值更接近水的价值。结合可视为北京市边际供水成本的南水北调水价,2020年北京市原水经济价值应在2.33~4.82元/m^(3)之间。

基于费用效益分析的工业供水项目再生水定价

再生水利用系统建设需要综合考虑资源、环境、社会等外部效益,合理制定再生水水价才能有效激励政府和用水户选择再生水。通过研究构建了费用效益分析计算体系,综合考虑了再生水项目的建设运营费用和再生水项目相对其他水源供水产生的资源环境效益,利用增量净年值法评价再生水项目经济可行性,并提出替代方案法计算再生水的合理定价。将该方法应用于安吉县某工业用水项目的再生水定价中。通过分析可知:再生水供水方案相对自来水供水和西苕溪取水方案经济可行;在兼顾了不增加用水户用水负担和保护水资源环境的前提下,采用替代方案法计算得到再生水合理定价区间为1.26~1.41元/m^(3).

基于近40年降水数据的全国七大地理区屋面雨水利用可行性研究

雨水利用是解决城市水资源危机和缓解城市内涝的有效途径,降水特征和雨水利用可行性是衡量雨水利用工程可行与否的关键指标。基于全国各监测站点1980—2020年降水量数据,分析了全国七大地理区的降水特征;运用水量平衡原理,建立了日降水量-用水量平衡模型,探究了屋面雨水利用的影响因素,分析了全国七大地理区7座典型城市的雨水利用可行性。结果表明:1)我国年均降水量受地形和气候差异的影响,呈现出由东南向西北逐渐递减的趋势;季节降水量和年均降水量空间分布趋势一致,各季节降水量以夏季最高、春秋季次之;降水集中度分布特征与降水量不同,年均降水量较小的地区降水相对更加集中。2)降水特征、雨水罐设计容积、集雨面积、日用水需求量、节水效率和溢流率对不同地区雨水利用可行性具有显著影响。降水量越大的地区雨水利用可靠性越高,不同地理区7座典型城市雨水利用可靠性顺序为广州>武汉>南京>昆明>哈尔滨>北京>西宁,但各城市的雨水利用可靠性均难以达到100%。3)雨水利用可靠性随雨水罐容积的增大而增大,但当雨水罐容积达到10m3时,其增加显著减缓;雨水利用可靠性与集雨面积成正比,与日用水需求量成反比;节水效率的曲线趋势变化与可靠性趋势变化基本一致,但是数值上高于可靠性;合理控制溢流率可以提高雨水利用效益,在实际应用中应结合可靠性和溢流率来确定雨水罐最佳尺寸。总体上,华南、华东、西南地区进行雨水利用的可行性较高,东北、华北地区次之,而西北地区的可行性最低。

条带垄覆对西南黄壤坡耕地径流和高粱水分利用的影响

针对西南区坡耕地季节性干旱突出、降水径流损失大、高粱低产低效益等问题。2020—2021年,在黔西南山区以前茬种植春玉米的7°黄壤缓坡耕地为研究对象,研究了横坡种植模式(作物行向与坡向垂直)下传统露地平作(CK)、条带垄覆地膜(RFM)和条带垄覆玉米整秆(RSM)3种不同处理对径流、以及高粱耗水特性、水分利用效率、产量和纯收效益的影响。结果表明,与CK相比,在横坡垄作模式下,RFM和RSM处理高粱生育期内的降雨径流深度分别平均显著下降27.3%和42.1%,纳水系数分别平均增加9.5和14.6个百分点。2个条带垄覆横坡种植较CK显著增加高粱生育期的耗水量,其中拔节至抽穗阶段、灌浆至成熟阶段耗水量与产量分别呈显著(r=0.51^(*))和极显著(r=0.81^(**))正相关。与CK相比,RFM、RSM显著增加高粱成熟期生物量、穗粒数和千粒重,籽粒产量分别平均显著增加8.5%和6.2%,但水分利用效率分别平均显著下降12.6%和21.4%。主要原因是,条带垄覆可显著增加高粱全生育期0~100 cm土壤贮水量,提高拔节至抽穗、灌浆至成熟阶段的耗水量,促进了高粱植株的生长发育和产量形成,且高粱秸秆产量的增幅(21.4%)显著高于籽粒产量增幅(7.3%),秸秆产量的大幅增加虽然降低了水分利用效率,但秸秆产量的增加是籽粒增产的重要保障。RSM处理的纯收益和产投比分别平均较CK增加2962.9元hm^(-2)和2.3%,而RFM处理由于增加了劳动强度、机械和地膜投入,导致纯收益和产投比分别平均较CK下降1502.6元hm^(-2)和32.6%。因此,条带垄覆玉米整秆横坡种植在显著提高降水有效性的同时,可实现产量和纯收益双增的目的,是西南黄壤旱坡耕地高粱增产增收的可行模式。

低温乳聚丁苯橡胶冷量利用技术应用及效益评价

为解决低温乳聚丁苯橡胶装置在夏季生产过程中公用工程脱盐水温度过高的难题,采用在原装置上增加4台换热器进行改进,通过冷量胶乳走管程、脱盐水走壳程的逆流传热方式,使聚合反应终止后的低温胶乳与脱盐水进行换热,达到降低脱盐水温度的目的,并评价了实施该技术方案的经济效益。结果表明,该冷量利用技术可以有效减少制冷压缩机的能耗、循环水用量和助剂消耗量,达到了平稳控制反应的目的。

基于水量平衡的城市雨水利用潜力分析模型

介绍城市雨水资源化利用的概念,建立了基于水量平衡的雨水利用潜力分析模型,提出了以水量平衡为基础,考虑降雨、蒸发、径流、入渗和土壤蓄水量等水文物理过程的城市雨水资源化利用潜力分析方法;将其与传统经验公式法进行对比,并以郑东新区为例进行实证分析.结果表明:该模型和方法有效,并具有考虑因素全面、物理过程明了、计算结果置信度高等优点.

苏州某厂区雨水收集利用方案设计

针对苏州市某厂区雨水收集利用方案,分别进行了年均水量平衡计算和月均水量平衡计算,并在选定了地下雨水清水池容积后对月均水量平衡进行了核算,最终得出了该方案雨水收集量能够满足厂区内绿化用水量、水面蒸发量和其他水量损失需要的结论。经济效益分析表明,该系统每年可节约自来水44 430 m^3,经济效益显著。

屋顶花园雨水利用系统设计与实践

该文意在探讨利用屋面雨水对屋顶花园进行灌溉的可行性。以北大荒集团某酒店屋顶花园为例,从植物需水量、雨水可收集量、蓄水池容量及雨水收集系统等方面进行屋面雨水回收利用设计,利用彭曼-蒙特斯公式计算屋顶花园植物需水量,结果表明:5-10月屋顶花园植物需水总量为3521.78m3,各月份间差异较大,10月份量最小仅为361.8m3,6月份量最大为729.6m3;同期可收集屋面雨水总量为2179.3m3,并据雨水径流总量与初期弃流量产生的径流量设计蓄水池容量为131m3;将收集雨水全部用于屋顶花园绿地灌溉,能节省61.88%灌溉用水;据此,采用工程技术为屋顶花园设计雨水收集系统及自动灌溉系统,对屋顶花园雨水收集量与灌溉量的水量平衡分析结果表明:利用该自动灌溉系统可节约灌溉用水67.20%,雨水利用率可达54.55%,该设计对北方干旱地区屋顶花园雨水回用技术设计具一定的实用价值和应用前景。

节水减氮对温室土壤硝态氮与氮素平衡的影响

【目的】针对日光温室蔬菜生产中肥水超量施用问题,以提高氮肥利用率和实现温室菜田可持续利用为目标,研究节水减氮在温室蔬菜生产中的增效潜力,推荐适宜水氮用量。【方法】采用当地典型种植茬口冬春茬黄瓜一秋冬茬番茄,在沟灌方式下设计农民习惯灌溉(W_1,>100%田间持水量)和减量灌溉(W_2,75%-95%田间持水量)2个灌水水平;农民习惯施氮(N_1)、较农民习惯减氮25%(N_2)、减氮50%(N_3)和无氮(N_0)4个氮肥水平,对应黄瓜季施氮1200、900、600和0 kg·hm^(-2),番茄季施氮900、675、450和0 kg·hm^(-2),共W_1N_1、W_2N_2、W_2N_3、W_1N_0和W_2N_05个水氮用量组合处理,3年6季定位研究蔬菜关键生育期0-100 cm土体硝态氮动态变化,分析氮素平衡和经济效益,推荐合理水氮用量。【结果】农民习惯水氮管理W_1N_1处理土壤硝态氮积累明显,并向土壤深层迁移。节水减氮W_2N_2处理3年0—60 cm土层硝态氮供应保持在相对适宜水平,平均硝态氮含量为53.3—80.9 mg·kg^(-1);0-100 cm土体硝态氮未出现明显积累,平均含量较W_1N_1处理下降13.9%-31.1%;氮素表观损失下降56%,氮肥利用率提高2.4-3.3个百分点,并保持较高的经济效益。依据0-20 cm土层硝态氮含量与产量之间的显著回归关系,获得最佳产量土壤硝态氮含量黄瓜为37.4-72.9 mg.kg^(-1),番茄应低于90 mg·kg^(-1)。根据蔬菜氮素需求量和关键生长期适宜的土壤硝态氮含量,结合根区土壤水分监测,推荐与供试条件相近的温室,沟灌冬春茬黄瓜产量160-180 t·hm^(-2)下灌水450-550 mm配合施氮600 kg·hm^(-2)较适宜,秋冬茬番茄产量70-80 t·hm^(-2)时灌水170-200 mm配合施氮250 kg·hm^(-2)较适宜。分析水氮减施增效原因为:节水20%-30%使土壤硝态氮趋近根区分布,节氮50%降低土壤剖面硝态氮积累,节水20%-30%配合减氮50%将根区硝态氮供应维持在适宜水平的同时,降低进入损失途径的氮素,从而实现增效。【结论】华北平原沟灌温室黄瓜-番茄农民生产现状节水减氮潜力较大。优化水分管理是实现氮肥减施增效的关键,在合理灌水量下,推荐适宜的施氮量是水氮减施增效的有效措施。较农民习惯管理节水20%-30%配合减氮50%,能有效降低氮素损失,提高氮肥利用率,保持较高经济效益。

华北平原水氮优化条件下不同种植制度产量、水氮利用及经济效益分析

为解决华北平原当前冬小麦-夏玉米一年两熟制水资源供求不平衡和氮肥残留过高而导致的环境问题,在华北平原黑龙港流域中部中国农业大学吴桥试验站设置了水氮优化措施下3种种植制度:冬小麦-夏玉米一年两熟制、冬小麦-夏玉米-春玉米两年三熟制和春玉米一年一熟制轮作体系,2年的大田对比试验,以在同一水氮供应标准下对不同种植制度的产量和水氮效应进行定量化分析和评估。结果表明:一年两熟制有较高的物质生产能力,2年总产量为28 783 kg/hm2,水分利用效率和经济效益最高,但耗水量过大,仍有27.1%的耗水需由地下水补充,氮肥利用效率仅为78 kg/(kg/hm2),显著低于其他2种种植制度;一年一熟制减少了总耗水量,生育期内降雨满足可满足总耗水量的89.2%,但2年总产量仅为15 775 kg/hm2,总耗水量、水分利用效率和纯收入较一年两熟制分别减少27.3%、30.7%和57.2%,氮肥利用效率提高98.7%;两年三熟制产量为22 130 kg/hm2,生育期内降雨量可满足总耗水量的80.4%,总耗水量、水分利用效率和纯收入较一年两熟制分别减少12.0%、15.8%和21.9%,氮肥利用效率提高32.1%,能够兼顾粮食安全和环境效应,相对而言是较为理想的种植制度选择。本试验中硝态氮残留量受气候条件影响较为显著。春玉米的高产栽培条件有待进一步研究。

郑州市雨水资源利用潜力及效益量化研究

提出雨水汇集和雨水渗透两种城市雨水资源利用途径,构建不同利用途径的雨水资源利用量和利用效益的量化方法。以郑州市为例进行计算,计算结果显示,郑州市城区年均可汇集雨水利用量为0.86亿m3,产生的可量化的效益为4.74亿元;下渗雨水利用量为0.72亿m3,补充地下水量为0.11亿m3,产生效益为2.09亿元,郑州市雨水资源利用潜力巨大,能获得的经济效益和生态效益可观。

雨水利用与水量平衡分析在城市园区水景设计中的应用

城市园区水景的水量保障问题对于水景观的建设与运行至关重要,收集雨水资源作为景观用水技术可行、运行经济、符合当前的节水形势。在水景观的设计过程中应用水量平衡分析可以将雨水利用与水景建设统筹考虑,指导水景方案的规划设计,寻求合理的水景规模、高效的水资源利用率,降低水景项目的建设投资与运行费用。将雨水利用和水量平衡分析运用于水景设计中,有利于实现在水资源日益紧缺的形势下水景建设的正常发展。

地膜玉米免耕轮作小麦的减水减氮效应

针对长期连作作物生产力低下等突出问题,研究前茬地膜覆盖作物免耕留膜,轮作后茬作物的生产效应,对于优化栽培模式,建立甘肃河西绿洲灌区作物生产的节本增效技术具有重要意义。2016—2017年,通过田间定位试验,研究了前茬地膜覆盖玉米茬口两种耕作方式(免耕留膜,NT;传统耕作,CT)、两种灌水水平(传统灌水,2400 m^3·hm^-2,I2;传统灌水减量20%,1920 m^3·hm^-2,I1)和3个施氮水平(传统施氮,225 kg·hm^-2,N3;传统施氮减量20%,180 kg·hm^-2,N2;传统施氮减量40%,135 kg·hm^-2,N1)对轮作小麦产量、光能与灌溉水利用及经济效益的影响,以期为优化试区小麦的栽培技术提供理论依据。研究结果表明,前茬玉米免耕留膜较传统耕作小麦全生育期总叶日积提高21.6%~26.1%(P<0.05),特别是小麦灌浆至成熟期提高41.3%~45.2%(P<0.05),具有延缓衰老的作用。小麦灌浆至成熟期,免耕留膜集成减量20%水氮供应(NTI1N2)处理比传统耕作和水氮供应(CTI2N3)提高叶日积34.8%~50.7%。免耕留膜较传统耕作提高籽粒产量、光能利用率和灌溉水利用效率分别为10.1%~10.4%、5.6%~12.3%和10.1%~10.3%(P<0.05);NTI1N2较CTI2N3处理小麦增产15.2%~22.0%、光能利用率提高8.1%~18.5%、灌溉水利用效率提高44.0%~52.5%(P<0.05)。免耕留膜结合减量水氮供应可降低生产成本,提高纯收益和产投比,NTI1N2较CTI2N3处理纯收益和产投比分别提高22.9%~23.9%和34.8%~35.1%,单方水效益提高53.6%~68.9%(P<0.05)。因此,前茬地膜覆盖玉米免耕留膜配套减量20%灌水(1920 m^3·hm^-2)与施氮(180 kg·hm^-2)可作为甘肃河西绿洲灌区发展节本增效小麦生产的关键技术。

成都市雨水径流污染特征分析与利用研究

以四川大学江安校区为例,进行了成都市雨水径流水质分析,可利用径流量、生活杂用水和景观用水的平衡分析。在此基础上,针对成都市的雨水利用问题,提出了夏雨冬用的调配雨水方案,为年内降雨不均导致的雨水利用效率低的问题提供解决思路。进行的年内雨水径流利用分析得出:成都市的雨水径流存在初期冲刷效应,并且,成都市的年径流量存在满足城市杂用水和景观用水需求的潜力。

云南岩溶地区不同草地利用方式的经济与水保效应

对云南岩溶地区坡度为15°草地的5种利用方式进行了3年的水土流失、土壤理化性状、地表植被密度、盖度、高度、产草量和投入产出效应研究。结果表明,岩溶地区坡地种草利用比种粮利用的水土保持效果、培肥地力效应和经济效益高。水土流失严重程度为种粮坡地>自由放牧草地>栽培草地>改良草地>围栏封育草地;土壤肥力提高幅度为栽培草地>改良草地>围栏封育草地>自由放牧草地>种粮坡地;3年累计经济纯收入栽培草地>改良草地>种粮坡地>围栏封育草地>自由放牧草地。

镇江市雨水利用示范工程水量平衡计算及效益分析

针对镇江市某医院雨水利用示范工程,结合该医院绿化和景观用水状况及过去20年的日降雨量、蒸发量资料,建立相应的水量平衡方程,对区域内雨水利用系统收集和利用的雨水量进行核算。结果表明,示范工程雨水收集量能够满足该区域内绿化用水、道路喷洒用水、水面蒸发和其他损失的水量,不需要补充自来水。该系统雨水利用率达到81%,每年可节约自来水12 526 m3。经济效益分析表明,系统运行6年即可收回基建投资。

水肥配合对玉米产量及其利用效率的影响

试验表明,在淮北地区,水、氮配合提高了玉米产量和效益,结果表现为灌溉比不灌溉增产10.9%,效益提高11.7%;施氮比不施氮增产77%～90%,效益提高82.8%～84.1%.同时,水、肥利用效率也明显提高,结果表现为水分利用率施氮比不施氮处理提高70%左右,灌溉比不灌溉处理提高5.8%;氮素当季相对利用率灌溉比不灌溉处理提高7.9%.通过数学模拟,给出灌溉与不灌溉两种水分条件下的氮肥效应方程.

优化方法分析中新天津生态城雨水利用综合效益

城市水资源的短缺使得雨水利用的必要性进一步增加,如何从城市水资源系统整体出发,定量评价雨水利用所带来的综合效益以及对其他系统的影响也越来越受到重视。通过运用水资源多目标优化配置方法并考虑分质供水后的情况,对中新天津生态城雨水利用的综合效益进行评价,结果表明,雨水利用不仅节约了其他水资源消耗,降低了供水成本,而且旱季和雨季污染物排放量均有明显减少,约减少17%。降雨频率、土地利用差异对雨水利用量及其利用效益有着明显的影响。

设施农业雨水利用初探

通过对雨水利用发展形势的分析,提出了水资源循环利用与可持续发展规划的新概念,目的是要建立雨水资源化理念,为实现节能减排,构建"资源节约型,环境友好型"的生态环境打下基础。文章分析了密云蔡家洼实施设施农业雨水利用的条件和必要性,提出了农业设施雨水利用对当前都市型现代农业发展的重要意义。

厦门大学嘉庚学院的雨水资源化潜力分析

以厦门大学嘉庚学院为集雨实验区进行雨水资源化潜力分析。利用谷歌地球卫星软件及实地测量的方式获得相应的集雨区面积,并依据可利用雨水资源量的公式,计算得到嘉庚学院每年可收集的雨水总量可达74万m3,同时每年用于校区的道路喷洒、冲厕、绿地浇灌和楼层清洁的水量为73.9万m3,回收的雨水量基本可以满足以上所需。投入约占节约自来水费用的10%左右,经济效益显著;同时可减缓暴雨对校园的冲击。指出实现雨水回收,我国目前尚存在相关政策、法律法规较缺乏和人们的认识不足等问题,对此进行了分析并提出建议。