水安全

特征——灌溉

投资于适当的水库设计有助于种植者实现基本的水安全。

作业用水是指经过生产区或其水道(即排水系统)并可能含有化学(如杀虫剂、除草剂、化肥)或生物(如杂草种子、植物疾病、线虫)污染物的任何水。

优质淡水对植物生长至关重要,直接影响到苗圃和温室作物的生产利润。bet188博金宝官方网站零星天气模式越来越频繁,增加了短无雨期(气象干旱)和供水减少(水文干旱)的风险,可造成作物损害或损失。最近反复发生的干旱使我们重新思考现在和未来的水安全问题。持续不断的风险评估让许多人想知道:“我需要多少淡水?我的水能维持多久?”虽然水库在苗圃和温室植物的生产中是常见的,但很少有人对特殊作物生产的灌溉水库进行全面的理解和深思熟虑的设计。bet188博金宝官方网站

灌溉水库并不是一项新技术,但其设计和在农场上的成功实施可以帮助实现水安全,确保优质淡水的供应,当典型来源(如市政、水井、河流等)的可用水有限时,可以让您放心。这种方法还确保了在需求大于供应的竞争激烈的美国市场淡水的供应。

泥沙前湾允许泥沙在进入水库之前从水中沉淀下来。

灌溉水库(又名尾水回收池或围护池)的美妙之处在于,它可以从灌溉和雨水中捕获、回收和保留水。在这种情况下,有两种类型的水:工作用水和雨水。作业用水是指经过生产区或其水道(即排水系统)并可能含有化学(如杀虫剂、除草剂、化肥)或生物(如杂草种子、植物疾病、线虫)污染物的任何水。雨水是从非生产区域或农场结构屋顶收集的水,与运行用水隔离,从而避免污染物。雨水通常是高质量的水,甚至可以安全地用于作物生产的敏感阶段(例如繁殖),或者安全地排放到农场之外,对环境的影响可以忽略不计。要了解当地和州的法律,因为有些州不允许收集雨水。

水库设计

在考虑油藏安装和设计时,需要能够回答几个直接影响规格的重要问题,包括:

  • 在炎热的夏天,在全面生产过程中,我每天需要多少水?
  • 我需要多少天的水作为备用水源来应对现在和未来的干旱时期?
  • 我可以用多少土地面积来建造一个水库,同时还能平衡作物生产和水安全?

如果你不能回答这些问题,因为你不知道你用了多少水,考虑投资一个水泵表或在线水表,以测量你的总用水量和年用水量。知识就是力量,基于用水数据的证据可以帮助你在未来合理分配水资源。也有在线计算器可以帮助你估算这些数字,所以你可以计划油藏规模。org网站上的种植工具部分有一个灌溉量工具(www.cleanwater3.org/growertools.asp),可以帮助你估算用水量。

一旦你能回答这三个问题,我们就可以进入水库设计的细节了。灌溉水库通常至少有10英尺深,除非地下水位较浅限制了其深度。更深的水库可以容纳更多的水,所以如果土地有限,水安全是一个主要问题,水库设计可能会纳入15英尺或更多的深度。在设计水库容量时要考虑的另一个因素是天气。一些地区只在一个季节里下雨,而另一些地区几乎全年都下雨。近年来,风暴事件的强度似乎有所增加,因为在更短的时间内降雨更多。因此,水库的大小可能取决于在相关时间内可以可靠地捕获多少水。

在设计水库时,必须考虑:

农业生产区的侵蚀、沟渠和流入水库的泥沙(克莱姆森大学的SA White)。
  • 每天会有多少水从水库流出/流入?
  • 水在水库中停留多长时间才能离开(又名水力停留时间)?
  • 进入水库的运行用水有多“脏”?
  • 为了减少非点源污染,我需要从风暴中保留多少水?
  • 地下水的深度是多少?

如果你要从头开始设计一个新的水库,水库的大小要基于你需要灌溉你的所有作物在一个较长时期的干旱。为了找出每天有多少水进入你的水库的答案,你可以使用池塘补充/径流量工具(www.cleanwater3.org/growertools.asp)估计灌溉事件后的平均补充率。

如果你已经在农场有一个水库,并且想知道它能容纳多少水,你可以使用水库计算工具(www.cleanwater3.org/growertools.asp)来确定你的水库应该容纳多少水。水库的年龄和管理影响实际能容纳的水量。水库应保持稳定或永久的池(水面),不波动,暴露水库堤岸/衬砌或允许水深低于10英尺。此外,水库应是塑料或粘土内衬堤坡3:1或4:1。

其他因素也会影响水库的规模决定,包括水库的位置、供水库使用的生产表面积(平方英尺或英亩)、降雨强度和规律、场地地形、土壤类型、地下水深度(水库应至少高于地下水位3英尺),以及是否有电源供应。通常情况下,储层表面的大小可达排往储层的生产面积的3%,深度与需要储存的体积有关。为了最大限度地减少非点源径流和最大化储存,我们建议调整水库的蓄洪(最大地表高度或溢洪道高度)水平,以容纳50年一遇的24小时降雨。

水可以通过各种入口、出水口、泵入口和溢洪道流入/流出水库。进入水库的入口可以是管道或沟渠。沟渠通常用砾石、塑料或混凝土衬里,或者用植被来更好地减少到达水库的泥沙。裸露的沟渠导致大量的泥沙运输,侵蚀河岸和生产区域的不稳定,最终减少水库可以容纳的水量,也可以将污染物带入水库。

理想情况下,截留水库的设计应至少有3英尺深的前池(s),在任何进水点之前,总规模为水库的15% - 20%。前池有利于水中悬浮固体(沉淀物)的沉降,以保护水库的蓄水能力。沉淀物前湾应易于接近,并设计成易于使用现成设备清除堆积的沉淀物。这些措施可以确保你保持你可以储存的水量,减少池塘的维护时间,甚至减少病原体和农药进入水库的可能性。

漂浮处理湿地和曝气有助于限制藻类生长的潜力。

水量及水质

考虑到灌溉水库不仅是对淡水安全的投资,也是对水质管理的投资。如果设计和维护得当,灌溉水库可以帮助污染物排出水柱。我们简单地提到了水力滞留时间(HRT),也就是水在水库中滞留的时间。在HRT的基础上,水从进入水库到离开水库所需的时间越长,进入水库的任何水污染物就越有可能有时间沉淀下来,并被阳光和现有的微生物降解。目标是让水在水库中停留至少24小时,更理想的时间是72小时。因此,在规划水库时,要考虑如何设计进水口,使水从一端进入水库,从另一端离开水库,以最大限度地利用自然过程降解或沉淀污染物的时间。此外,要把泵的进水口看作水库的出水口,而不仅仅是溢洪道或水通常从水库流出的管道。理想情况下,泵的进水口应该远离进入蓄水池的水(进水口),也远离充满杂物的泵反冲洗进入蓄水池的地方。

水质是影响作物健康的一个关键因素,但作为影响作物质量的投入,水质往往被忽视。根据你的水源,可能会出现不同浓度的化学或生物污染物和沉淀物;然而,大多数运行用水实际上足够清洁,只需极少处理就可重复用于灌溉。在某些情况下,作业用水需要经过处理后才能在现场使用(例如,如果用于敏感/高价值作物)或在向农场外排放之前。改善水质的一种方法是增加滞留时间。设计一系列较小但相互连接的灌溉水库,而不是一个大型水库,是加强去除病原体和营养污染物的另一种方法。任何在农场内安装的有助于减少泥沙移动的最佳管理措施(例如,草过滤带、植物缓冲层、泥沙前湾、浊度帘)都将有助于减少灌溉回流中的泥沙移动,并有助于减轻农场内污染物的移动。

灌溉水库的藻类和浮萍泛滥。

油层监测与管理

为了确保水库能够在适当的时间提供所需的水质,制定和实施监测和管理计划是非常重要的。为了了解水质在一年中的变化,每个季节(如春季、夏季和秋季)至少收集一次水泵入口附近的水样,并将其送到实验室进行水质分析。继续在同一个实验室采集水样,直到你知道你的水质是否会随时间和季节变化,以及如何变化。

定期检查水塘基础设施。溢洪道结构完好吗?进水堵塞了吗?出水管有裂缝吗?在风暴发生后完成这些检查是很重要的,因为快速流动的水可能携带更大的碎片,可能破坏水库的基础设施。如果藻类变得有问题(堵塞泵入口或灌溉管道),咨询当地的推广代理或专家,并制定一个计划来管理藻类。可在水库内实施的处理技术包括曝气(有助于保持水柱混合,限制某些类型的藻华的可能性)和漂浮处理湿地装置(与藻类竞争水柱中的营养物质),以管理各种污染物。

如果水库的水质问题持续存在,可能会影响作物质量,那么在用水灌溉之前可能需要进行其他处理。典型的化学处理(如氯化、臭氧化、紫外线)和物理处理(如介质或圆盘过滤器)是有效的,通常用于管理水质。

苗圃生产者应将灌溉水库视为关键的基础设施——作为安全的供水和储存农场作业用水的手段,保护作业附近地表水的环境和水质。在设计水库时,要仔细确定在长期干旱(例如30天或60天?)期间所需的最小储水量。所需的水量取决于您的操作、可用于储水的土地面积以及与储水相关的当地法规。制定水质和水库结构完整性监测计划。

作者简介:Sarah White博士(链接文本“目标= "平等" > swhite4@clemson.edu)是克莱姆森大学植物与环境科学系的教授和苗圃推广专家。小詹姆斯·欧文博士(链接文本“目标= "平等" > jim.owen@usda.gov)是美国农业研究署应用技术研究部的园艺学家。参见他们最近出版的《专业作物保留水库的性能和设计考虑,以确保水质和减少非点源径流》(https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.128925)、《农业灌溉水库基础》(https://tinyurl.com/5n7c46n6),或他们的短片“管理灌溉水塘五要诀”(https://tinyurl.com/bdcsccfm)查阅更多资料。

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