水资源与水环境

实习报告学院:资源与环境科学学院课程:水资源与水环境管理实习班级:资环121学号:13612126姓名:廖丁筑指导教师:陈效民罗朝晖陈铭达职称:教授实习时间2014年11月10日至2014年11月13日实习地点南农大江浦实验农场、江心洲污水处理厂2014年11月25日１南京农业大学教务处制实习报告一、实习目的1、理论联系实际，将课堂学习内容运用到实际分析中，通过对南京市降水数据的统计分析，植物需水的调研，对江浦农场农业水资源供需平衡进行分析；2、通过对江浦农场各水支流的调研采样分析，完成南农大江浦农场水环境质量评价书；3、参观江心洲污水处理厂，了解污水处理过程。二、实习过程11.10上午由江浦农场场长介绍农场概况，下午参观园艺试验站，完成三次采样；11.11参观农学试验站，畜牧试验站，棉花种植田等，完成两次采样；11.12参观江心洲污水处理厂；11.13在实验室完成水样分析。第一部分水资源管理实习报告一、前言1、实习基地背景资料1.1地理位置江浦实验农场位于南京市浦口区江浦街道南门外，北纬32°01'至32°03'，东经118°36'至118°38'。距离浦口区政府所在地2公里。珠江校区东面，以二支河水面中线为界，与南京市浦口区良种场相邻。珠江校区西面，以园艺实验站西缘为界，与警备区农场相邻。珠江校区南面，从东向西依次以农学实验站南缘、原畜牧站段长河南岸、三区10号地南埂、五区双合桥至园艺站大门口为界，与建设乡双合村相邻。距离长江北岸1000m左右，正在建设中的长江北岸滨江大道平行于珠江校区南界。珠江校区北面，以芝麻河为界，与建设乡团结村相邻。1.2历史渊源1955年以前，这里是一片芦苇滩。1955年原华东农业机械化学校与江苏省农林厅联合开垦建立了江浦农场。1958年原华东农业机械化学校与南京农学院农机系合并成立了南京农学院农机分院，江浦农场归南京农学院管理。1973年，因南京农学院迁到扬州，江浦农场12000多亩土地交给江浦县管理。1982年1月，因南京农学院已搬回南京市卫岗，收回了原江浦农场一半左右的土地（6400余亩），成立了南京农学院江浦实验农场。另一半土地由江浦县良种场管理。1984年，南京农学院改名为南京农业大学，江浦实验农场随之１改名为南京农业大学江浦实验农场。2002年12月，由于学校教育事业发展的需要，在江浦实验农场的地理位置上增设了南京农业大学珠江校区，成为南京农业大学继卫岗校区、浦口校区之后的在南京的第三个校区。珠江校区土地面积7200余亩（其中已办理土地使用证的6221亩，未办理土地证的约1000亩）。1.3功能现状珠江校区目前的功能分为两大块。一块是教学实习实验基地，另一块是农业高新技术示范基地（实验农场）。教学实习实验基地用地约1600亩，包括农学实验站、环境工程实验站、生科实验站、畜牧实验站、公共服务站、园艺实验站。实验农场用地约4000亩，包括农业服务站、农机服务站等。2、农业水资源供需平衡分析的必要性及意义中国多年平均降水总量达61900亿m3，扣除地表水及地下水重复计算部分，水资源（狭义）总量为28100亿m3，居世界第六位。但人均水资源拥有量约为2400m3，为世界平均值的1/4，是世界上13个严重缺水的国家之一。而在我国农业用水占总用水量70.4%，农业用水在水资源利用中占据主导地位【1】。我国农业水资源绝对量大,人均相对量少,特别是农业水资源浪费严重,利用率和利用效率低下已成为农业可持续发展的重要限制性因素。由于灌溉及管理技术落后,我国农业灌溉水的有效利用率只有30%～40%,为解决农业缺水问题,我国农业继续沿用传统的高耗水种植模式和扩大灌溉面积的外延型增长方式是行不通的,对于有限的资源而言,只能提高其利用率和利用效率,走农业水资源节约、高效、可持续利用的道路【2】。对于人均水资源紧张、地域差异明显的中国，其水资源总量无法支撑现有农业用水模式的持续扩张，加之工业用水、城市生活用水不断增长，水资源地域分配不均，水体污染尚未得到有效遏制，农业水资源供需状况不容乐观。不过虽然水资源丰富对发展农业生产有利，但丰富的水资源本身并不会直接与农业生产发生关系，只有通过有效的灌溉系统拥有获取水资源的能力，才能对农业生产起积极的作用；水资源紧缺会制约农业生产，但通过不断大力提高水资源使用效率，农业生产在有限的水资源条件下一样可以不断发展【3】。众所周知，以色列的沙漠面积约占国土面积的2/3，但这个严重缺水的国家却成为世界农业发展的一个典范。1949～1993年，以色列农业生产持续增长，而农业用水量在经历了1966年之前的增长、1966～1986年的稳定之后，于1987年开始减少。农业和种植业单位产出的耗水系数（产出指数与用水指数之比）从1958年开始就逐年变小。单位产出耗水系数越小，意味着农业用水效率越高。正是由于用水效率不断提高，人均淡水资源２仅449立方米（2000年数据，世界平均为8696立方米，中国为2241立方米）的以色列才能够在用水总量不增加甚至减少的情况下保持农业生产的持续增长。以色列的杰出表现提醒我们：丰富的水资源有利于农业生产的发展，有限的水资源会成为农业生产的制约，但随着科技投入的增加和用水效率的提高，这种约束可以被打破。而用水效率的价值从灌溉能力与粮食生产能力的关系上也可以反映出来【3】。而在中国,长期以来,一方面缺水严重、水资源利用方式“粗放”与效率很低；另一方面则是用水浪费惊人。中国平均单方灌溉水粮食产量约为1kg,而世界上先进水平的国家(如以色列等)平均单方灌溉水粮食产量达到2.5～3.0kg。目前中国大部分地区仍然采取传统的大水漫灌方式,灌溉水有效利用系数仅为0.45左右,农业节水灌溉面积占有效灌溉面积的35%,而一些发达国家节水灌溉面积比例已达80%以上【4】。中国水资源的供需矛盾日益突出，而由于农业用水在水资源利用中的主导地位，在中国水资源危机中，农业水资源首当其冲，为了缓解供需矛盾,实现农业水资源的可持续利用，制定农业用水的合理利用策略的前提即是要进行合理的农业水资源供需平衡分析，因此，对农业水资源进行供需平衡分析具有必要性及十分重要的意义。二.江浦农场农业水资源供需平衡分析农业水资源是指可为农业生产使用的水资源，包括地表水、地下水和土壤水。而降水是农业用水的主要来源，也是每年水资源量主要的影响因素。不同作物需水量不同，同一作物不同生长时期需水量也不同，根据年降水与月降水规律进行农业水资源供需平衡分析有助于提高农业水资源利用系数。江浦农场的主要农业用地集中在农学试验站（1000亩）与园艺试验站（600亩），现主要对农学试验站的1000亩用地进行水资源供需平衡分析。1、总体综合分析1.1农业用水的预测农业用水的预测主要包含农业灌溉需水量的预测与林牧渔业需水量预测，此次分析主要针对农学试验站，故只进行农业灌溉需水量的预测。作物需水量是指作物在适宜的土壤水分和肥力水平下，经过正常生长发育，获得高产时的植株蒸腾、棵间蒸发以及构成植株体的水量之和。灌溉需水量是指土壤原有储水量和有效降雨量及地下水利用量不能满足作物蒸发蒸腾时必须通过灌溉补充的水量。３农业灌溉需水量预测可以采用定额法,其基本公式为:W灌=∑∑ωijmij/λi式中,W灌为某一水平年总灌溉需水量；ωij为某一分区某一水平年某种作物的灌溉面积；mij为某一分区某一水平年某种作物的灌溉定额；λi为分区灌溉水利用系数。灌溉面积的预测很复杂,合理地确定灌溉规模是灌溉用水量的基础。灌溉定额的确定也非常重要,目前通常根据现实的基础,在考虑国内外情况的基础上加以确定。1.1.1农业灌溉面积的确定经查找，农学试验站拥有稻麦轮作试验田300亩，棉花试验田200亩，玉米试验田350亩，大豆试验田120亩，油菜试验田60亩。1.1.2农业灌溉定额的确定灌溉定额是作物全生育期内各次灌水定额之和。而灌水定额是指单位面积上一次灌水的灌水量。作物灌溉定额随作物种类、品种、自然条件及农业技术措施的不同而变化。在确定灌溉定额时，必须从当地、多年的具体情况出发。经过大量的查阅及参考，各种农作物的灌溉定额分配如表1。表1江苏省主要农作物净灌溉定额（m3/亩）作物水稻冬小麦棉花玉米大豆油菜灌溉定额2505075304530（摘自：钱正英、张光斗《中国可持续发展水资源战略研究综合报告及各专题报告》第110页）注：表中数据为中等干旱年情况下的数据1.1.3灌溉需水量的预测目前我国灌溉水利用系数约为0.5，根据上述公式计算江浦农场灌溉需水量如表2：表2江浦农场灌溉需水量（m3）作物水稻冬小麦棉花玉米大豆油菜需水量150000300003000021000108003600总需水量2.454×105综上：江浦农场灌溉需水约为2.454×105m3。1.1.4作物需水量灌溉需水量是指土壤原有储水量和有效降雨量及地下水利用量不能满足作物蒸发蒸腾时必须通过灌溉补充的水量。而作物需水量是指作物在适宜的土壤水分和肥力水平下，４经过正常生长发育，获得高产时的植株蒸腾、棵间蒸发以及构成植株体的水量之和。作物所消耗的水资源主要来自于灌溉，降雨，和地表水地下水。其中，降雨量在年际之间变化最大，由于作物需水量基本恒定，所以降雨量影响灌溉量。经查阅资料，各农作物需水量如表3：表3江浦农场不同作物占地面积及需水量作物类型水稻冬小麦棉花玉米大豆油菜面积（亩）30030020035012060作物需水量（m3/亩）400330375250350370需水量（m3）1200009900075000875004200022200总需水量（m3）3.707×105注：某种作物需水量=该种作物种植面积×该种作物需水量1.2供水分析农业水资源指自然界水源中得降雨、地表水、地下水、土壤水和再生水。从农业用水来看，降雨是农业水资源最基础的组成部分。农业生产的农艺和设施必须服从降雨的水文状况。因此，供水分析主要考虑降雨量。根据南京地区近20年的年降雨资料（表4），作出南京农业大学江浦农场地区年降雨量的经验频率曲线（图1）。表4南京市1981~2012年年降雨量数据与经验频率年份全年降雨量（mm)序号降水量从大到小排列（mm)经验频率%1981年1049.911825.83.0301982年1106.521658.36.0611983年112431377.99.0911984年959.941363.512.1211985年1013.351298.415.152５1986年722.561261.318.1821987年1377.971241.521.2121988年924.98123924.2421989年1261.391214.527.2731990年950.4101213.530.3031991年1825.811112433.3331992年885.2121106.836.3641993年1241.5131106.539.3941994年647.9141077.042.4241995年770.7151074.645.4551996年1213.5161070.948.4851997年902.8171049.951.5151998年1239181029.654.5451999年1214.5191013.357.5762000年1029.620992.360.6062001年737.321975.163.6362002年1074.622975.066.6672003年1658.323959.969.6972004年975.124950.472.7272005年992.325924.975.7582006年1106.826917.278.7882007年1070.927902.881.8182008年975.028885.284.8482009年1363.529770.787.8792010年1298.430737.390.9092011年1077.031722.593.9392012年917.232647.996.970注：设某水文要素系列共n次，由大到小递减排列为X1，X2，X3…Xm…Xn。