干旱山区田间集雨器调研报告

西北干旱山区田间农业缺水现状的研究报告摘要我国是农业大国，农业的发展离不开水的支持。然而我国却又是缺水大国，因此节约与保护水资源刻不容缓。在这次调查中，团队以我国甘肃省为调研点，辐射整个西北地区，调查西北干旱山区田间农业缺水现况并提出相应解决方案。团队依据当地调研现状，并利用团队成员自身优势设计了一款干旱山区田间集雨装置，在较大程度上解决了干旱山区农业用水的不便。关键词:干旱干旱山区田间集雨器ABSTRACTChinaisalargeagriculturalcountry,agriculturaldevelopmentisinseparablefromthesupportofwater.HoweverChinaislackofwaterresource,sotheurgencyofsavingandprotectingwaterresources.Inthissurvey,ourteambasedonourresearchofGansuprovince,theradiationoftheNorthwestTerritories,Northwestagriculturalwatershortageindrymountainfieldofinvestigationstatusandproposeappropriatesolutions.Teamaccordingtolocalresearchpresentsituationandadvantagesusingteammembersdesignedafieldrainwaterharvestingequipmentinaridmountainousareas,toalargeextentsolvestheinconvenienceofagriculturalwateruseinaridmountainousareas.Keywords:droughtfieldrainwaterinaridmountainousareas调研背景1.1我国水资源现状:我国是一个水资源短缺的国家，水资源具有时空分布不均的特点。近年来我国连续遭受严重干旱，旱灾发生的频率和影响范围不断扩大，其持续时间和造成的损失也在增加。我国水资源总量居世界第六位，但我国人均水资源量约为世界人均水资源的1/4，列世界第88位。亩均水资源量相当于世界平均数的2/3左右。因此，虽然我国水资源总量并不少，但人均和亩均水量并不丰富。我国水资源的时空分布很不均匀，与耕地、人口的地区分布也不相适应。我国北方地区水资源总量只占全国总量的14.4%，耕地面积却占全国的58.3%。同时，由于季风气候的强烈影响，我国降水分配很不均匀，年际变化大。我国的水资源开发利用也不均匀，因此造成我国较为缺水的现象，尤其是在我国西北黄土高原；华北干旱缺水山丘区；西南旱山区等地区缺水现象尤为严重。1.2甘肃省水资源现状甘肃省深居内陆，地势高亢，地形复杂，大部分地区气候干燥，水资源短缺且随地域、季节及年际变化大，水旱灾害频发。甘肃省河流年径流量约600亿立方米，主要集中在黄河、长江、内陆河3个流域9个水系。甘肃省境内自产水多年平均径流量299亿立方米，总的来看，甘肃省地表水资源较少，分布也不平衡。长江流域为丰水区;黄河流域为缺水区;黄土高原北部既缺地表水，又缺地下水，人畜饮水困难，是严重缺水区。全省地下水资源149.8亿立方米/年，其中北山及走廊山脉2.06亿立方米/年，走廊平原4.94亿立方米/年，黄土高原3.51亿立方米/年。同时，省内有高山冰川，其主要分布在祁连山区，冰川总面积1596.04平方公里，冰川储量786.87亿立方米，每年补给河西三大流域冰川融化水量约9.5亿立方米，占河西河川径流量72.6亿立方米的13.1%。尽管如此，甘肃省还是缺水大省。1.2.1庄浪县水资源概况庄浪县水资源十分匮乏，人均水资源量仅204m3，约为甘肃省人均水资源量1100

m3的1/5，全国人均水资源量的2200

m3的1/10。近年来，随着经济社会的快速发展，水资源供需矛盾日趋突出，水资源短缺已经成为当地经济社会发展的主要制约因素。降水是当地水资源的唯一补给来源，庄浪县的降水变化以及区域分布，对于庄浪县的工农业生产和人民生活用水产生着重要影响。二、项目实施的目的、意义2.1目的2.1.1通过网络收集干旱地区农业用水资料并做实地问卷调查，分析各干旱地区和非干旱缺水区对“不可抗拒小量农业用水”的需求。研究各干旱山区和非干旱缺水区农业生产对田间集水装置的需求，了解他们对于集雨器的内在需求。2.1.2通过对气候降水量研究，分析我国各地区降水量数据。进一步确定具体结构，尺寸大小。研究不同地区地形地貌，设计能适应各种地势环境的产品，在产品结构设计上得到突破。2.1.3以“最大程度的集雨，最大程度降低蒸发度，使用方便、携带便利、价格便宜”为原则，设计一款具有商业价值和农业应用价值的适合我国干旱山区和非干旱缺水区农田集雨的集雨装置，为农业生产集存丰富的农业用水，解决干旱地区小量农业用水困难的问题。2.2意义2.2.1干旱对农业生产的制约是一个非常严重的问题，尤其是在我国西北黄土高原、华北干旱缺水山丘区、西南旱山区，受地形交通等各方面因素的影响，无法建立水窖等存水系统。农业生产收到了严重的制约。2.2.2为干旱山区田间提供丰富的小量农业用水。满足像喷叶面肥，安全规范使用农药，幼苗的栽培等农业用水的需求。2.2.3我们设计的集雨器装置遵循常规原理，由集雨布和自带式存水槽构成。能够根据不同的地形地势进行调节，最大程度的积雨。为农业生产集存丰富的农业用水，解决农业生产中“不可抗拒农业用水”的困难。以满足农业生产中小量用水的需求。增加农业生产产量，提高农业生产效率。三、调研的目标，方法，范围和对象本次调查主要以走访和实地考察的形式调查甘肃省陇南市附近部分山区的农业缺水现状。希望通过与村民沟通、实地考察等方式了解当地的水资源现状以及农业缺水的情况。3.1具体目标通过对甘肃省陇西市庄浪县的调查，深入了解到当地农业用水的现状，通过查阅资料了解当地水资源存在的问题，并以此来探索出一条可行性道路，在调查当地农业缺水环境现存问题的同时，探讨我国干旱山区农业缺水治理存在的共性及主要问题进而提出合理的建议，从而使农业缺水情况得到更好更有效的治理。3.2调查方法以发放调查问卷、走访、查阅记录与政府座谈的方式，从农民、论文、报刊、书籍、电视节目、网站、微博等信息来源，调查不同地区降水在时间，降水量等多方面相关的数据、图表、文字、视频资料。①问卷调查：在甘肃省干旱山区农村进行访问调查填卷并整理甘肃省的各方面降水信息，在记录表中记录并整理信息。②采访：采访水利局，气象局相关单位，统计各地区间降水量与降水时差数据，图片资料等。③信息分析：从最大程度的集雨性，经济性、功能性、使用便利性4个角度分析整理出产品的市场需求。3.3调查的范围甘肃省庄浪县3.4调查的对象甘肃省庄浪县附近典型地区当地的气象局、农业局、各村村委会及村民。四、甘肃省农业缺水现状在甘肃省部分地区，由于自然和历史的原因，当地极度缺水。有的降雨量只有300—400毫米左右，而蒸发量却高达1500—2000毫米以上如表一、表二。表一甘肃省降水量图表二蒸发量图按可利用水资源统计，人均可利用水资源占有量只有110立方米，是全国可利用水资源占有量720立方米的15.3%；是世界人均可利用水资源占有量2970立方米的3.7%。那里的人、畜用水几乎全靠人工蓄集有限的雨水。人们在地下修建的蓄集雨水的容器，被称为水窖。因无足够的资金对这种水窖的内部进行混凝土硬化，会很快出现渗漏。严重缺水的恶劣状况，导致当地农民生活艰难、由于山上不易储存降水，水蒸发较大，部分山上居民经常挑水上山，灌溉土地。在团队调研途中，也经常发现有妇女老人挑水上山。团队同学也身体力行，帮助当地居民挑水，感受到当地人民生活的艰辛，越发感觉解决农业缺水问题刻不容缓。五、调查结果分析经团队调查发现，甘肃省庄浪县的多年平均降水量538.0mm，年降水总量8.356亿m3如表三。表三庄浪县水资源降水量图甘肃由于地形的影响，海拔差异大，山区较多且山区不易储存降雨，蒸发量大。当地多以农业用水居多，农业用水量较大，且多以果林业种植为主如表四。表四农作物种植类型图而当地又属于干旱缺水地区。因此，大多山区的小量农业用水多以人力运输为主如表五，致使农业生产成本高、工作效率低，在一定程度上对农业生产带来了很大的影响与阻碍。表五水资源运输图当地农业用水农业用水主要集中于农业施肥、农业嫁接与经济林树苗培育等方面，这几方面对水的需求量相对其他农作物较小，主要靠降水来维持，而受地形，交通等各方面因素的影响，无法在田间建立水窖等存水系统，像喷叶面肥；合理使用农药；幼苗栽培等各项农业活动，对水的要求更是绕不过去的问题，农民只能从山沟里通过人力将水搬运到山顶。这不但延误了及时施肥，合理的用药的时间，而且搬水上山更是苦不堪言。当下干旱山区农民急需一款能在山区田间收集降雨的简易装置，持续收集降雨并储存起来，以满足农业生产中小量用水的需求。提高病虫害防治效率，提高农业生产效率，增加农业生产产量。六、改善我国干活山区农业缺水的对策针对调研发现的问题，团队利用自己的专业设计出了一种干旱山区田间集雨器的装置。这种装置将降雨通过集雨布收集并储存在储水槽内且不易于蒸发，有利于持续收集降雨储存降水。与此同时，团队通过查阅资料提出了一些解决我国干旱山区水资源短缺的方案。1.采用团队设计的干旱山区田间集雨器根据团队调查结果显示干旱山区农民急需一款能在山区田间收集降雨的简易装置，持续收集降雨并储存起来，以满足农业生产中小量用水的需求。本产品采用了可移动的集水装置，可有效解决干旱山区田间集雨的问题，本实用新型可以防止蒸发，根据用水需求随意安置，不长期占用土地资源，可持续储存降雨，方便收纳携带；既可置于野外田间集雨，减少存水的蒸发，也可以在用水前安置在田间，用完后收纳移往他出，实现雨水的持续收集和储存，减少蒸发，提高雨水的收集效率；质量轻，方便收纳携带，适应于降雨量丰富但缺乏储水设备的干旱山区使用。具有成本低、结构简单、易实现的特点。2.产品可配合国家水窖工程使用西北地区（指甘、青、新、宁、陕、内蒙

6省区）属干旱、半干旱地区，降雨少，且季节分布不均多年平均水资源量仅占全国总量的5.84%。国家在前期“三农”建设中投资了大量的干旱山区水窖水利工程，传统的地下水窖，再在上面水泥抹出集水台面的方式，占用了大量的土地资源，调研中许多村民都已将其拆除，但这影响了雨水的收集。我们团队立足于：不长期占用土地资源，合理高效应用土地，最大程度的集雨的原则，要设计出一款携带方便，科学，操作简易的集雨器。可以独立集雨，也要配合国家水窖工程集雨。2.1推进农艺节水技术让集雨发挥到最大作用此技术以蓄水保墒的耕作技术为主体，主要有适雨种植作物合理布局、提高作物的抗旱能力的栽培技术、砂砾、秸秆和地膜覆盖技术、限额灌溉和抗旱作物品种选育等措施。抗旱作物品种的选育节水潜力巨大，要充分利用各种抗旱作物的品种的特性，寻找荒漠植物的抗旱基因，加快育种进程。3.加快农业结构调整进程3.1加快畜牧业升级在我国西北地区现有草地面积9593万hm2，占全国可利用草地面积的29.8%，因此西北地区具有发展牧业的良好自然条件。但是当前却存在许多的问题如草原超载引起操场退化、牧区畜种改良进程缓慢等。因此要重视草地建设，草地要用养结合，草灌结合，建设以改善草场水、肥、土壤为中心的“草库伦”；同时要加快牲畜品种的改良，改建和扩建重点良种场，建立育种、扩繁、推广相配套的禽畜良种繁育体系及防疫体系，实现畜禽良种化、健康化和安全化；西北地区还应根据实际合理布局畜禽结构，提高规模化养殖水平，如在陕西建设生猪商品基地、在新疆、青海、甘肃等地建设肉羊、奶牛商品基地。3.2推进特色农业的发展西北地区地形复杂多样，土壤类型繁多，各地气候差异明显，为特色农业的发展提供了十分有利的条件，西北地区特色农业安排应尽可能体现比较优势。例如，新疆东部与南部是中国长绒棉最适宜种植区，完全有条件建成优质棉生产基地；西北地区甜菜生产具有得天独厚的自然条件，中国98%的甜菜集中在新疆、甘肃、宁夏，在这些适宜区应以糖厂为中心，增加糖料种植面积，提高糖料栽培与加工的经营管理水平。4.提高我国居民的节水意识。目前虽然我国水资源面临着严重威胁，然而仍有部分居民肆意浪费水资源，因此提高居民节水意识仍是我国解决水资源短缺不可忽略的问题。七、解决方案的可行性分析7.1干旱山区田间集雨器的pest分析PEST分析是指宏观环境的分析，P是政治(PoliticalSystem)，E是经济(Economic)，S是社会(Social)，T是技术(Technological)7.1.1政治环境2012年党的十八大报告指出，农业是扩内需调结构的重要领域，更是安天下稳民心的产业。要坚持把解决好“三农”问题放在全部工作的重中之重，以保障国家粮食安全和促进农民增收为核心，推进农业现代化。2014年中央政府工作报告指出，发展农业务必夯实农业农村发展基础。国家集中力量建设一批重大水利工程，拟安排中央预算内水利投资700多亿元，支持引水调水、骨干水源、江河湖泊治理、高效节水灌溉等重点项目。各地要加强中小型水利项目建设，解决好用水“最后一公里”问题。加快建成一批旱涝保收高标准农田，抓紧培育一批重要优良品种，研发推广一批新型高效农业机械。同时，中央高度重视农村留守儿童、妇女、老人和“空心村”问题。我国鼓励农业经济的发展，而且也对西北干旱山区有一些技术、农业补贴。针对部分地区的缺水问题，我国也出台了相应的方针政策，如《取水许可和水资源费征收管理条例》、《中华人民共和国水法》等。这样良好的政策背景对团队推广干旱山区田间集雨器有较好的帮助，同时也利于保护缺水地区的水资源。同时，建设新丝绸之路经济带的政策也对西北五省区（陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆）和西南四省区市（重庆、四川、云南、广西）的发展有着积极地促进作用。新丝绸之路经济带，东边牵着亚太经济圈，西边系着发达的欧洲经济圈，被认为是“世界上最长、最具有发展潜力的经济大走廊”。建设新丝绸之路经济带必将促进国家资金向该地方的流动，促使当地政府投入较多资金于农业发展之中也势必会带来一些有利于农业发展的补助政策。7.1.2经济环境西部地区疆域辽阔，人口稀少,是我国经济欠发达、需要加强开发的地区。全国尚未实现温饱的贫困人口大部分分布于该地区，它也是我国少数民族聚集的地区。新中国成立50年来，西部地区的工业体系、交通通信、科技教育等都有了较大发展，为进一步开发奠定了较为坚实的基础。西部地区与十多个国家接壤，陆地边境线长达12747公里，如此之长的陆地边境线，无疑为西部地区发展边境贸易展现了诱人的前景，历史上穿越西部地区的"丝绸之路"曾是中国对外交流的第一条通道。今日的西部地区定然会伴随建设新丝绸之路经济带的进程，日益繁荣，再现辉煌。目前，我国西北地区经济正在稳定发展时期，然而部分地区经济发展落后，因此采用较高成本的节水装置是不切实际的，而团队设计的这种集雨装置成本低，便于利用。如果采用不会给当地村民带来较大的负担，利于村民降低自己的生产成本，也可以为村民利用节省下来的资金创造更大的价值。7.1.3社会环境在我国的农业市场上并没有同类产品与之竞争，也没有同种成本低的产品可以为村民提供这样的集雨装置便于村民收集降雨，节约水资源。因此团队设计的这款产品可以迅速弥补市场空白，在降低农业成本的同时，为农民解决缺水问题提供便利。7.1.4技术环境目前，我国的节水技术面临着高投入的约束问题。根据部分专家学者对我国干旱地区进行调查和分析，结果表明当前主要节水技术的投入成本和效益如下：一是采取管道防渗技术，每亩成本422元、节水113吨、节水总效益283元；二是采取渠道防渗技术，每亩成本566元、节水90吨、节水总效益174元；三是采取微灌技术，每亩成本883元、节水315吨、节水总效益321元；四是采取喷灌技术，每亩成本1372元、节水225吨、节水总效益222元。其中，前两项成本是必然成本，后两项成本是选择成本。可以看出我国生产技术水平虽在不断发展，然而在节水技术水平上仍存在部分空白，因此将大量先进的生产技术应用于农业发展将是社会的必然趋势。不得不说的是，社会目前的节水技术成本较高，因此团队设计的产品将更有利于降低节水成本，降低农业生产成本，而且我国不断发展的农业技术环境也更有利于此产品的完善与发展。2、干旱山区田间集雨器的swot分析优势（Strength）弱势（Weakness）①填充市场空白----目前国内没有针对偏远山区田间集雨的装置。

②可以为许多干旱山区提供小量集雨，满足农业生产中不可避免的农业用水需求，例如:农药用水，叶面肥，幼苗的栽培等。

③可折叠,质量轻，便于携带。价格低廉，利于推广。

④可以同国家各项水利工程相结合，提高雨水收集效率。

⑤可以应用于不同地势的田地①产品受到材料和自然环境的影响，集雨面积必须控制在20平方米之内。集雨面积较小，只能满足小规模的农业用水。

②塑料材质有风化性，使用周期较短。机会（Opportunity）威胁（Threat）=1\*GB3①国家“十二五规划”对农业支持力度加大

=2\*GB3②本集雨器可以满足干旱山区田间集雨的需求，填补市场空白。

=3\*GB3③许多水窖集雨需要这一产品,农村务农人老龄化加剧，劳动力衰减，对田间集水需求增加。=1\*GB3①科技发展速度快，产品更新换代周期短，退出市场的威胁比较大。=2\*GB3②当地老年人对于新产品的接受情况有待实际情况考察。八、亮点分析我团队所设计的干旱山间田间集雨器目前已申请专利而且也在部分干旱山区进行试用，当地村民效果反映良好，同时团队也依据一代产品不断创新且已经有新产品设计出来。这种干旱山间田间集雨器在我国市场上处于空白地带，所以团队设计的产品在我国市场上属于领军产品。团队设计的创新产品会依据当地特色自动调节，具有成本低、结构简单、易实现的特点。九、参考文献[1]任国玉、郭军.中国水面蒸发量的变化[J].自然资源学2006，21(1):31-44. [2]左洪超,鲍艳,张存杰等.蒸发皿蒸发量的物理意义、近40年变化趋势的分析和数值试验研究[J].地球物理学报,2006,49(3):680-688.[3]靳立亚,李静,王新.近50年来中国西北地区干湿状况时空分布[J].地理学报,2004,59(6):847-854.[4]王素萍,张存杰,韩永翔.甘肃省不同气候区蒸发量变化特征及其影响因子研究[A].2009-04-07[5]中华人民共和国.2014年政府工作报告[6]朱树人.我国节水灌溉的发展前瞻.[C].农业节水探索.北京:中国水利水电出版社,2006.附录西北干旱山区田间农业缺水现状调查问卷欢