太阳能光伏水泵提水灌溉修复草场的水资源要求

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1、第27卷第6期干旱区资源与环境Vol．27No．62013年6月JournalofAridLandResourcesandEnvironmentJun．2013文章编号:1003－7578(2013)06－020－06*太阳能光伏水泵提水灌溉修复草场的水资源要求1111231刘家宏，徐鹤，王浩，高占义，严晋跃，李润杰，于赢东(1．中国水利水电科学研究院，流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京100038;2．瑞典皇家理工学院，斯德哥尔摩，瑞典;3．青海省水利水电科学研究所，西宁810000)提要:太阳能光伏水泵技术已经比较成熟，但其能否大规模推广用于草场灌溉和生态修复，资源和环保

2、领域争议极大，争论的焦点是水资源的可持续利用和相关的技术经济问题。文中基于可持续发展的理念和青海湖太阳能提水灌溉试验区的研究成果，从水资源的视角提出了太阳能光伏水泵提水灌溉修复草场的降水量、地下水埋深、地表水供水距离、微喷灌水质和地表坡度五个方面的要求。相关成果可以为太阳能提水灌溉技术示范区域遴选和技术经济评价提供技术参考，具有实践意义和应用价值。关键词:太阳能;光伏水泵;草场修复;微喷灌;水资源;青海省中图分类号:TK51文献标识码:A随着国家节能减排战略的实施，低碳环保的新能源技术的应用越来越受到各行业和部门的普遍关注。［1－2］太阳能光伏水泵系统是"光、机、电一体化"系统，可

3、以不依赖常规能源，在电网尚未覆盖的西部广大［3－4］草原实现单系统独立提水，完成草场关键生长期的灌溉任务，促进草原生态修复。太阳能光伏水泵技术解决了草场生态修复的动力和一次能源的污染问题，但其能否在西部草原大规模推广应用，环保、生态领域的专家一直争议不断。赞成的专家在为太阳能光伏提水技术的进步成就奔走呼吁，希望能加速推广应用。反对的学者则认为太阳能光伏水泵提水可以改善一时一地的草地生态状况，但如果对水资源的开发利用是过度的，那么在库存地下水资源被输干时，短期繁荣一时的草原生态系统将加速退化，后果将是灾难性的。草原生态修复是一个系统工程，最终目的是维持草原生态系统的良性平衡和对畜牧业

4、的可持续支撑能力。文中以青海省为例，基于可持续发展的理念和技术经济条件，从水资源的视角提出太阳能光伏水泵提水灌溉修复草场的五方面要求，包括对当地降水量的要求、地下水埋深的要求、地表水供水距离的要求、水质的要求，以及对地形坡度的要求。1材料与研究方法1．1研究区概况青海省位于我国西北地区，是我国青藏高原上的重要省份之一，属高原大陆性气候，寒冷、干燥、少雨、多风、缺氧，日温差大，冬长夏短，四季不分明。自然条件复杂多样，草地资源丰富而独特，生态服务价值巨［5］2大。草地面积达3644．9万hm，约占全省土地面积的一半，主要为天然牧草;其中草甸草场类约占49．4%。典型草原约占25．62%

5、，是构成青海省天然草场的主体;另外荒漠草原约占7．34%，主要分布在柴达［6］木盆地。近年来青海省草场退化严重，保护草地资源刻不容缓。2011年11月国务院决定建立青海三江源国家生态保护综合试验区，开展草场保护和修复技术示范，太阳能提水灌溉修复草场技术示范是其重［7－8］要内容之一。1．2研究方法青海省太阳能光伏水泵提水灌溉修复草场的水资源要求包括当地降雨量、地下水埋深、地表供水距离、供水水质和地形坡度等五个指标进行分析，各项指标的研究思路和方法(图1)。*收稿日期:2012－6－7;修回日期:2012－6－20。基金项目:国家自然科学基金(No．51279208，51021066

6、，40830637)和瑞典国际发展署(SIDANo．AKT－2010－040)联合项目资助。作者简介:刘家宏，高级工程师，Email:liujh@iwhr．com．第6期刘家宏等太阳能光伏水泵提水灌溉修复草场的水资源要求·21·降雨量的要求体现在:太阳能提水灌溉受光伏水泵提水能力的限制，在降水特少，灌溉定额特大的地区并不适［9］用。因为降水偏少，灌溉定额太大，单位投资能够灌溉的草场面积较小，产生经济效益较低;同时降水少的地区，地下水补给来源不足，无法长期承载大量的地下取水，容易造成更深层次的生态问题。文中主要从灌溉取水的可持续出发，以草场需水量、单位面积灌溉定额以及干物质产量作为评

7、价依据，分析适合太阳能提水灌溉的降水量阈值。地下水埋深的要求体现在:开采地下水用于提水灌溉必须考虑到太阳能电［10］池板能否满足较大扬程水泵，尤其是当地下水埋深很大时，且随扬程增大，单位面积投入增加。合理的地下水埋深才图1研究思路及方法示意图［11－12］有利于草场灌溉和节约投入。采Fig．1Thepathandthemethodsofthestudy用试点设计的水泵扬程、控制灌溉面积、表1饲草料作物及天然牧草需水量(单位:mm)亩均投入及牧草干物质产量的相关试验Ta