863节水专项答辩报告

微咸水与再生水高效安全利用技术研究康跃虎中国科学院地理科学与资源研究所西安理工大学国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所2002年9月报告内容一、重要性及必要性二、国内外现状及发展趋势三、研究内容四、技术路线及实施方案五、研究基础及支撑条件六、市场状况及效益分析七、成果转化拟采取的措施八、经费预算及可行性分析一、重要性及必要性水资源紧缺是全球面临的难题，我国的形势更为严峻微咸水和再生水农业灌溉利用潜力巨大安全、高效地利用微咸水和再生水，是农业发达国家缓解水资源矛盾的主要措施之一系统的微咸水和再生水安全高效利用技术，是我国节水农业的迫切需要基础理论：不同灌溉条件下水盐运移规律、作物抗盐性、土壤盐分调控机理及模型等应用技术：土壤盐分调控技术、咸淡水混灌/轮灌地面灌溉技术、滴灌技术生产实践：大田粮食作物、经济作物、温室蔬菜等二、研究现状与趋势——微咸水（国外）基础理论：污染物在土壤内的分布和运移规律，污染物在作物体内的累积过程，土壤对污染物的吸纳和分解能力应用技术：地面灌溉技术、喷灌技术、微灌技术生产实践：将再生水广泛应用于农业生产，取得了明显的效益。二、研究现状与趋势——再生水（国外）污水中的有害物质重金属：砷、汞、镉、铬、铅酚、氰病原菌危害使作物减产、品质下降在土壤和作物中累积残留破坏土壤生产力与环境质量研究现状：地面灌溉的试验研究较深入，研究出了一些较为系统的技术存在问题：滴灌等现代灌溉技术的研究工作刚刚起步；现有微咸水地面灌溉技术与国外相比，尚未形成完整的技术体系，差距较大二、研究现状与趋势——微咸水（国内）研究现状污染物在土壤中的迁移、转化和富集规律土壤污染物临界值与环境容量农田灌溉制度、水质标准存在问题以地面灌溉技术为主，且采用污水直接灌溉喷灌、微灌再生水灌溉技术研究工作刚刚起步实用技术和完整的安全性评价指标体系缺乏二、研究现状与趋势——再生水（国内）土壤水盐运移规律和调控技术不同灌溉技术条件下作物的抗盐性灌溉制度、施肥制度及灌溉模式盐分离子监测技术及仪器设备安全评价及控制指标体系新型低成本、节能型微咸水处理设备综合技术试验示范三、研究内容微咸水安全高效利用技术微咸水安全高效利用技术——拟解决的主要技术难点：土壤的水盐运移规律及合理调控技术不同灌溉技术条件下代表性作物的抗盐性不同灌溉技术条件下微咸水的灌溉制度和施肥制度微咸水安全利用技术体系的建立——预期目标：微咸水安全高效利用技术灌溉制度技术规程小麦、玉米地面灌溉各1套大田棉花、蔬菜膜下滴灌各1套温室黄瓜、番茄滴灌各1套仪器经济型便携式pH、总盐量、主要离子快速监测仪器设备各1套设备新型低成本、节能型微咸水处理设备3套安全控制指标体系1套示范面积3000亩——主要技术指标：节水20%～25%，增产10%～15%，并保持土壤的盐分动态平衡，不导致土壤质量退化经济型便携式pH值、总盐量、主要离子快速测定仪，误差范围≤5%，使用寿命10年产水能力分别为1吨/小时、10吨/小时、50吨/小时，制水成本≤1.5元/m3（成本降低25%），使用寿命≥10年微咸水安全高效利用技术三、研究内容再生水安全高效利用技术污染物在土壤中的运移规律及调控技术污染物对作物生长及品质的影响、水质标准再生水灌溉的环境效应评价再生水灌溉制度、施肥制度及灌溉模式污染物的快速监测技术及方法再生水灌溉的安全评价及控制指标体系综合技术试验示范——拟解决的主要技术难点：不同灌溉技术条件下土壤的自净能力不同灌溉技术条件下污染物对食物安全的影响不同成分再生水在不同灌溉技术条件下的灌溉制度和施肥制度再生水安全高效利用技术——预期目标：地面灌溉条件下小麦、玉米和苜蓿的灌溉制度及相应的灌溉技术规程各1套滴灌条件下黄瓜和番茄的灌溉制度及相应的灌溉技术规程各1套建立利用再生水灌溉的安全控制指标体系1套筛选出经济型便携式主要污染物快速监测仪器各1套示范面积2000亩再生水安全高效利用技术——主要技术指标：减少用水15%-30%，增产15%－20%农产品中有害物质残留量不高于国家食品卫生标准，土壤环境和地下水环境无恶化趋势筛选出的污染物快速监测仪器，误差范围≤5%，价格合理，使用寿命10年再生水安全高效利用技术不同灌溉技术条件下土壤水盐及污染物运移动态分析和预报模型以及调控技术；作物的抗盐性指标体系及污染物富集系数不同灌溉技术条件下微咸水及再生水灌溉制度、灌溉模式、水质指标及其计算机专家管理系统耐污染连续流微滤/超滤预处理装置及智能化反渗透/纳滤微咸水脱盐系统微咸水和再生水灌溉的安全评价和控制指标体系三、研究内容———创新点预期可获得的知识产权发明专利4-6项注册登记计算机软件4套以上出版技术体系和指标体系7套以上出版灌溉制度及其相应的技术规程10套左右发表论文50篇以上可达到的水平整体达到国际先进水平，部分达到国际领先三、研究内容田间试验、室内实验、数学模拟灌溉方式、土壤类型、作物类型微咸水灌溉制度、施肥制度及灌溉技术水质指标专利申请、软件注册登记、技术体系印刷出版、论文发表综合技术试验示范微咸水灌溉的安全评价及控制指标体系灌溉方式与栽培模式优化四、技术路线及实施方案——技术路线（微咸水）开发和筛选盐分离子监测技术及仪器设备不同灌溉技术条件下的作物抗盐性新型低成本节能型微咸水处理技术和设备不同灌溉技术条件下水盐运移规律及调控技术田间试验、数学模拟等灌溉方式、土壤类型、作物类型再生水灌溉制度、施肥制度及灌溉模式模型模拟参数优化再生水灌溉的安全评价及控制指标体系综合技术试验示范国家标准国际标准专利申请、软件注册登记、技术体系印刷出版、论文发表污染物在土壤中的积累、分布与转移规律土壤容纳吸收和降解各种环境污染物的能力作物对污染物的吸收、分布与积累过程污染物的快速监测技术及方法筛选四、技术路线及实施方案——技术路线（再生水）（1）建立和完善微咸水和再生水安全高效利用试验研究基地（2）试验布置、仪器设备安装（3）观测、数据采集（4）数据分析、结果总结四、技术路线及实施方案——实施方案五、研究基础及支撑条件——研究基础（1）进行了长期、细致的农田盐分调控技术和盐碱地改良技术的研究；微咸水轮灌、混灌、作物抗盐性和抗盐作物品种筛选等研究工作（国家攻关项目“黄淮海地区中低产田改造”、“禹城试区农业持续发展综合试验研究”和“综合治理海水入侵莱州示范区建设的研究”……）盐碱地改造前盐碱地改造后作物抗盐性实验耐盐作物品种筛选开展了土壤水盐运移规律、滴灌盐碱地开发利用等研究工作，开发出了区域水盐平衡分析与评价的计算机软件（“干旱半干旱地区膜下滴灌水盐运移规律与数学模型”、“膜下滴灌条件下土壤盐分运移规律研究”、“塔里木盆地水盐平衡与地下水模拟研究”……）田间水盐运移规律研究水盐运移规律研究实验盐碱地棉花膜下滴灌（新疆）五、研究基础及支撑条件——研究基础（2）研制生产的微滤、超滤膜及组件具有系列化连续流超滤/微滤的能力，产品已出口到十多个国家和地区（“苦咸水淡化与示范工程、长海县1500m3/d反渗透海水淡化工程、沧化18000m3/d苦咸水淡化工程……)五、研究基础及支撑条件——研究基础（3）沧化18000m3/d咸水淡化系统对河流水体、土壤及作物系统中多种元素的含量、赋存状态、迁移转化规律等进行了系统的研究；开展了针对小麦、玉米、黄瓜、白菜等作物的污水和再生水（中水）地面灌溉的研究(“中国土壤环境背景值”、“中国土壤环境容量研究”、“土壤污染风险评价方法及生物修复”、“重金属污染土壤植物修复技术研究”…….）五、研究基础及支撑条件——研究基础（4）污染物迁移模拟实验污染土壤的生物修复开展了不同灌溉技术条件下土壤水分和养分的运移规律、人工调控技术和灌溉制度等研究工作（国家自然科学基金、国家杰出青年科学基金、“973”项目、“863”项目……）滴灌水分养分循环及调控研究喷灌水分养分循环及调控研究地面灌溉水分养分循环研究五、研究基础及支撑条件——研究基础（5）获国家科技进步特等奖、二等奖等8项省部级特等奖、一等奖、二等奖等多项十多项科研成果被国家和地方政府采纳申请和已经获得国家发明专利授权6项完成大中型微咸水处理工程项目数十项五、研究基础及支撑条件——研究基础（6）Licor6200光合仪光合仪五、研究基础及支撑条件——仪器设备及试验场所喷灌、地面灌条件下SPAC水分养分循环及人工调控机制研究——试验观测场及仪器设备（一）冠层内辐射测定系统大型称重式蒸渗仪气象要素观测梯度仪小型固定式电测蒸渗仪小型悬挂式电测蒸渗仪冠层顶部水面蒸发测定装置冠层蒸发能力测定装置TDR土壤水分测定仪器红外测温仪换位式波文比喷灌、地面灌条件下农田SPAC水分养分循环及人工调控机理研究——试验观测场及仪器设备（二）负压计悬挂式电测蒸渗仪灌溉控制单元滴灌后土壤表面湿润范围冠层蒸发观测设备沟灌现场滴灌、沟灌条件农田SPAC水分养分循环及人工调控机理研究——试验观测场及仪器设备（一）室内实验室内实验室外观测室外观测滴灌、沟灌条件农田SPAC水分养分循环及人工调控机理研究——试验观测场及仪器设备（二）邯郸污水灌溉研究基地建设中的农田水分养分循环研究基地（北京）五、研究基础及支撑条件——研究队伍康跃虎38岁研究员/博士生导师国家杰出青年科学基金获得者微灌工作组副组长中国水利学会中国科学院地理科学与资源研究所组长王全九37岁教授/博士生导师西安理工大学副组长阮国岭37岁研究员/博士国家海洋局“双百”人才国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所成员邵明安45岁研究员/博士生导师国家杰出青年科学基金获得者土壤物理专业委员会主任中国土壤学会中国科学院地理科学与资源研究所成员素质专业科研人员62人。其中研究员（教授）8人，副研究员（副教授、高工）14人，19人为具有博士学位的学科带头人或科研骨干，专业涉及节水灌溉、水盐调控、盐碱地改良、土壤环境污染及修复、作物盐分生理、微咸水处理、环境评价等六、市场状况及效益分析——市场状况我国有大量的微咸水资源，海河流域矿化度2—5g/l的微咸水年资源量约31亿m3；黄河流域约21亿m3；沿海地区大面积海水倒灌，使得微咸水的资源量不断增加2000年全国污水排放量约为620亿m3；工业化、城市化，使得污水排放量不断增加节水、增产；经济型便携式仪器和微咸水处理设备，可形成数千万元以上的产业缓解水资源紧缺的矛盾；保证食物安全；带动微咸水和再生水灌溉技术的跨越式发展；保护水体和土壤环境六、市场状况及效益分析——经济效益、社会作用七、成果转化拟采取的措施建立示范区，开展培训和科普宣传联合企业，建立相关产品的产业化基地建立规模化微咸水、再生水灌溉农产品基地八、经费预算及可行性分析——可行性及风险分析队伍组成合理，人员素质高；仪器设备、试验场所基本能够满足研究工作的需要；积累了一定的研究成果；了解国内外相关技术的研究现状和发展趋势；效益显著，市场前景好。可行性强，无大的风险项目金额（万元）来源研究、开发试验示范500重大专项八、经费预算及可行性分析——经费预算谢谢！