農業水害解決方法

1. 煤礦水害防治方法

我國自20世紀70年代以來，煤礦防治水主要遵循「預防為主，防治結合」的原則，以查清水文地質條件為基礎，因地制宜。針對不同的水害類型，採取不同的防治措施，防治水方法多種多樣，有疏、有堵、有疏堵結合。在煤礦水害防治工作中堅持「預測預報，有疑必探，先探後掘，先治後采」的16字方針，並根據礦井水害實際情況制定相應的「防、堵、疏、排、截」綜合防治措施(鍾亞平，2001;趙鐵錘，2007)。

在突水機理的研究上，先後提出了「突水系數」、「等效隔水層」和底板隔水層中存在「原始導高」等概念，認為底板突水機理是含水層富水性、隔水層厚度及其存在的天然裂隙、水壓、礦壓等因素的綜合作用結果。在底板突水預測方面，模式識別方法、隨機信息方法和脆弱性指數法等新方法得到了很好的應用(武強，2006，2007a，2007b，2009;靳德武，1998)。

在疏水降壓方面，有地表疏干、井下疏干，也有井上、井下聯合疏干。疏水降壓是我國礦井防治水害的主要技術措施。國內除普遍採用經常性疏干排水外，還先後進行了峰峰礦區和淄博礦區的薄層灰岩水的疏干，和降壓及邯鄲礦區的疏干工作程序和疏干勘探方法。

在注漿堵水方面，堵水截流是我國礦井防治水害的重要方法。在靜水與動水條件下注漿封堵突水點、礦區外圍注漿帷幕截流等都有比較成熟的方法和經驗。焦作、峰峰、煤炭壩等礦區都進行過這類工作，特別是成功封堵開灤范各庄礦特大型突水。

此外，鑽探技術的提高、綜合立體勘探方法的採用、計算機技術的應用及各類軟體的開發，對定量研究煤礦突水條件起到了重要推動作用。

1.井下防水煤(岩)柱留設

在水體下、含水層下、承壓含水層上或在導水斷層附近進行採掘工程時，為了防止地表水或地下水突水、潰入工作地點，需要合理留設一定寬度或高度的防水煤(岩)層不採動，這部分煤(岩)層稱為防隔水煤(岩)柱或防水煤(岩)柱。其中有斷層防水煤(岩)柱，井田邊界煤柱，上、下水平(或相鄰采區)防水煤(岩)柱，水淹區防水煤(岩)柱，地表水體防水煤(岩)柱和沖積層防水煤(岩)柱六種類型。

2.井下探放水技術

井下探放水系指礦井在采礦過程中用超前勘探方法，查明採掘工作面頂底板、側幫和前方的含水構造(包括陷落柱)、含水層、積水老窯等水體的具體位置、產狀等，其目的是為有效地防治礦井水害做好必要的准備(劉洋，2008)。

3.疏水降壓技術

疏水降壓是指通過疏干使煤層底板含水層或煤系地層含水層水壓降低至採煤安全水壓。疏水降壓工程系統包括:排水工程、排水設施和疏水工程3部分^［1］。開灤趙各庄礦就是通過制訂合理的疏水降壓開采方案，實現了在受底板高壓奧灰水威脅下安全帶壓開采，取得了巨大的經濟和社會效益。

4.注漿堵水技術

注漿堵水技術是煤礦防治水最重要的手段之一，主要應用於井筒掘鑿前的預注漿、成井後的壁後注漿、堵大突水點恢復被淹礦井、截源堵水減少礦井涌水、井巷堵水過含水層或導水斷層。如皖北礦務局任樓礦1996年3月4日發生的陷落柱特大突水，高峰期突水量達576m³/min，在陷落柱內煤底合適層位採用注漿堵水技術成功堵水(趙鐵錘，2007)。

5.帶壓開采技術

所謂帶壓開采就是煤層底板受承壓水威脅，充分利用煤層底板至承壓含水層間隔水層性能，在不採取，或在國家經濟、技術條件許可情況下採取某些技術措施後，實現安全採掘的一種綜合性防治水技術。近幾年該技術在我國進行了較為廣泛而深入的研究，取得了顯著成績^［11］。

6.防水閘門和水閘牆

防水閘門和水閘牆是煤礦井下防治水的主要安全設施。水文地質條件復雜或有突水淹井危險的礦井，在井下巷道設計布置中，要建立健全隔離設施，在適當地點預留防水閘門和水閘牆的位置，井底車場周圍要設置防水閘門;在其他有突水危險的地區，只有在其附近設置防水閘門等防水隔離設施，實現分區隔離後，方可進行採掘活動(王歆效等，2007)。

7.礦井防、排水技術

煤礦在開采過程中，不可避免地要接近、揭露或破壞含水層(體)。含水層(體)內的水會因失去原有的平衡條件而湧入採掘工作面，進而造成水害事故。為保證煤礦的安全生產，設置相應的防、排水系統是十分必要的。礦井防、排水技術主要包括:地面防水、井下防水和礦井排水3個方面。如山東華源「八一七」潰水淹井事故，雖由暴雨引起，但也暴露出煤礦在地面防水方面存在的突出問題。

8.煤層採煤前方小構造預測的ANN技術

小構造是指斷距小於5m的小斷層或一些發育規模較小的裂隙、溶隙。在礦井生產過程中，這些小構造對工作面回採和巷道開掘具有極大的影響，在礦井防治水工作中具有重要地位。針對現行巷道開采過程中小構造預測方法的不足，將ANN技術引入到煤礦巷道掘進前方的小構造預測方法中，開展了礦井小構造預測預報的新方法研究(武強，2007c)。

9.含水層改造與隔水層加固技術

該技術是20世紀80年代中後期發展起來的一項注漿治水方法。當需採用疏水降壓方法實現安全開采，但疏排水費用太高且浪費地下水資源時，宜採用含水層改造與隔水層加固的注漿治水方法。它主要針對煤層底板水害的防治，採用注漿措施改造含水層或加固隔水層，使其變為相對隔水層或進一步提高其隔水強度(武強，2005)。該技術是防治底板水害較為有效的實質性措施之一，山東肥城礦區曾成功應用這項技術。

10.可視化地下水模擬評價軟體系統(Visual Modflow)與礦井防治水

Visual Modflow是目前國際上流行且被各國同行一致認可的三維地下水流和溶質運移模擬評價的標准可視化專業軟體系統。它在礦井防治水工作中可以進行任意水均衡域的均衡研究，幫助用戶直接確定回採煤層頂、底板或側向補給水源的補給方式、補給大小及補給水源的水質情況等。此外，它還可以預測礦區導水斷裂構造可能誘發的突水事故的突水量大小，這一點在礦區導水內邊界的防治水工作中具有十分重要的實用價值(武強，2005;董東林，2009)。

11.華北型煤田立體充水地質結構理論

該理論是武強於2000年首次提出。由各種類型水力內邊界溝通而形成相互間存在密切水力聯系的多層含水層組立體充水地質結構，是華北型煤田的主要礦床水文地質特徵，也是建立該類型煤礦井充水水文地質立體概念模型的基礎。內邊界是煤礦井立體充水地質結構理論的核心，對內邊界系統進行深入地綜合研究是解決華北型煤田底板岩溶突水難題的關鍵。據內邊界在空間展布的幾何形態特徵所劃分的4種基本類型和各種組合類型，對認識煤礦井水文地質條件復雜程度和採取科學合理的防治水對策方案均具有極其重要的理論指導意義和實用價值(武強，2000)。

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2. 我國水資源規律特點以及農業工業城市建設應採取什麼措施

水資源的性質與特點水和水體是兩個不同的概念。純凈的水是由H2O分子組成，而水體則含有多種物質，其中包括懸浮物、水生生物以及基底等。水體實際上是指地表被水覆蓋地段的自然綜合體，包括河流、湖泊、沼澤、水庫、冰川、地下水和海洋等。水資源與人類的關系非常密切，人類把水作為維持生活的源泉，人類在歷史發展中總是向有水的地方集聚，並開展經濟活動。隨著社會的發展、技術的進步，人類對水的依賴程度越來越大。水資源是世界上分布最廣，數量最大的資源。水覆蓋著地球表面70％以上的面積，總量達15億立方千米；也是世界上開發利用得最多的資源。現在人類每年消耗的水資源數量遠遠超過其他任何資源，全世界用水量達3萬億噸。地球上水資源的分布很不均勻，各地的降水量和徑流量差異很大。全球約有三分之一的陸地少雨乾旱，而另一些地區在多雨季節易發生洪澇災害。例如在我國，長江流域及其以南地區，水資源佔全國的82％以上，耕地佔36％，水多地少；長江以北地區，耕地佔64％，水資源不足18％，地多水少，共中糧食增產潛力最大的黃淮海流域的耕地佔全國的41.8％，而水資源不到5.7％。水資源的利用現狀我國水資源總量雖然較多，但人均量並不豐富。水資源的特點是地區分布不均，水土資源組合不平衡；年內分配集中，年際變化大；連豐連枯年份比較突出；河流的泥沙淤積嚴重。這些特點造成了我國容易發生水旱災害，水的供需產生矛盾，這也決定了我國對水資源的開發利用、江河整治的任務十分艱巨。1．水資源的利用與供需矛盾我國地表水年均徑流總量約為2.7萬億立方米，相當於全球陸地徑流總量的5.5％，佔世界第5位，低於巴西、前蘇聯、加拿大和美國。我國還有年平均融水量近500億立方米的冰川，約8000億立方米的地下水及近500萬立方千米的近海海水。目前我國可供利用的水量年約1.1萬億立方米，而1980年我國實際用水總量已達5075億立方米，占可利用水資源的46％。建國以來，在水資源的開發利用、江河整治及防治水害方面都做了大量的工作，取得較大的成績。在城市供水上，目前全國已有300多個城市建起了供水系統，自來水日供水能力為4000萬噸，年供水量100多億立方米；城市工礦企業、事業單位自備水源的日供水能力總計為6000多萬噸，年供水量170億立方米；在7400多個建制鎮中有28％建立了供水設備，日供水能力約800萬噸，年供水量29億立方米。農田灌溉方面，全國現有農田灌溉面積近7.2億畝，林地果園和牧草灌溉面積約0.3億畝有灌溉設施的農田佔全國耕地面積的48％，但它生產的糧食卻佔全國糧食總產量的74％。防洪方面，現有堤防20萬多千米，保護著耕地5億畝和大、中城市100多個。現有大中小型水庫8萬多座，總庫容4400多億立方米，控制流域面積約150萬平方千米。水力發電，我國水電裝機近3000萬千瓦，在電力總裝機中的比重約為29％，在發電量中的比重約為20％。然而，隨著工業和城市的迅速發展，需水不斷增加，出現了供水緊張的局面。據1984年196個缺水城市的統計，日缺水量合計達1400萬立方米，水資源的保證程度已成為某些地區經濟開發的主要制約因素。水資源的供需矛盾，既受水資源數量、質量、分布規律及其開發條件等自然因素的影響，同時也受各部門對水資源需求的社會經濟因素的制約。我國水資源總量不算少，而人均佔有水資源量卻很貧乏，只有世界人均值的1／4（我國人均佔有地表水資源約2700立方米，居世界第88位）。按人均佔有水資源量比較，加拿大為我國的48倍、巴西為16倍、印度尼西亞為9倍、前蘇聯為7倍、美國為5倍，而且也低於日本、墨西哥、法國、前南斯拉夫、澳大利亞等國家。我國水資源南多北少，地區分布差異很大。黃河流域的年徑流量只佔全國年徑流總量的約2％，為長江水量的6％左右。在全國年徑流總量中，淮、海河、灤河及遼河三流域只分別約佔2％、1％及0.6％。黃河、淮河、海灤河、遼河四流域的人均水量分別僅為我國人均值的26%、15％、11.5％、21％。隨著人口的增長，工農業生產的不斷發展，造成了水資源供需矛盾的日益加劇。從本世紀初以來，到70年代中期，全世界農業用水量增長了7倍，工業用水量增長了21倍。我國用水量增長也很快，至70年代末期全國總用水量為4700億立方米，為建國初期的4.7倍。其中城市生活用水量增長8倍，而工業用水量（包括火電）增長22倍。北京市70年代末期城市用水和工業用水量，均為建國初期的40多倍，河北、河南、山東、安徽等省的城市用水量，到70年代末期都比建國初期增長幾十倍，有的甚至超過100倍。因而水資源的供需矛盾就異常突出。由於水資源供需矛盾日益尖銳，產生了許多不利的影響。首先是對工農業生產影響很大，例如1981年，大連市由於缺水而造成損失工業產值6億元。在我國15億畝耕地中，尚有8.3億畝沒有灌溉設施的乾旱地，另有14億畝的缺水草場。全國每年有3億畝農田受旱。西北農牧區尚有4000萬人口和3000萬頭牲畜飲水困難。其次對群眾生活和工作造成不便，有些城市對樓房供水不足或經常斷水，有的缺水城市不得不採取定時、限量供水，造成人民生活困難。其三，超量開采地下水，引起地下水位持續下降，水資源枯竭，在27座主要城市中有24座城市出現了地下水降落漏斗。2．水利建設與洪澇災害由於所處地理位置和氣候的影響，我國是一個水旱災害頻繁發生的國家，尤其是洪澇災害長期困擾著經濟的發展。據統計，從公元前206年至1949年的2155年間，共發生較大洪水1062次，平均兩年即有一次。黃河在2000多年中，平均3年兩決口，百年一改道，僅1887年的一場大水死亡93萬人，全國在1931年的大洪水中喪生370萬人。建國以後，洪澇災害仍不斷發生，造成了很大的損失。因此，興修水利、整治江河、防治水害實為國家的一項治國安邦的大計，也是十分重要的戰略任務。我國40多年來，共整修江河堤防20餘萬千米，保護了5億畝耕地。建成各類水庫8萬多座，配套機電井263萬眼，擁有6600多萬千瓦的排灌機械。機電排灌面積4.6億畝，除澇面積約2.9億畝，改良鹽鹼地面積0.72億畝，治理水土流失面積51萬平方千米。這些水利工程建設，不僅每年為農業、工業和城市生活提供5000億立方米的用水，解決了山區、牧區1.23億人口和7300萬頭牲畜的飲水困難。而且在防禦洪澇災害上發揮了巨大的效益。隨著人口的急劇增加和對水土資源不合理的利用，導致水環境的惡化，加劇了洪澇災害的發生。特別是1991年入夏以來，在我國的江淮、太湖地區，以及長江流域的其他地區連降大雨或暴雨，部分地區出現了近百年來罕見的洪澇災害。截至8月1日，受害人口達到2.2億人，傷亡5萬餘人，倒塌房屋291萬間，損壞605萬間，農作物受災面積約3.15億畝，成災面積1.95億畝，直接經濟損失高達685億元。在這次大面積的嚴重洪災面前，應該進一步提高對我國面臨洪澇災害嚴重威脅的認識，總結經驗教訓，尋找防治對策。除了自然因素外，造成洪澇災害的主要原因有：（1）不合理利用自然資源。尤其是濫伐森林，破壞水土平衡，生態環境惡化。如前所述，我國水土流失嚴重，建國以來雖已治理51萬平方千米，但目前水土流失面積已達160萬平方千米，每年流失泥沙50億噸，河流帶走的泥沙約35億噸，其中淤積在河道、水庫、湖泊中的泥沙達12億噸。湖泊不合理的圍墾，面積日益縮小，使其調洪能力下降。據中科院南京地理與湖泊研究所調查，70年代後期，我國面積1平方千米以上的湖泊約有2300多個，總面積達7.1萬平方千米，占國土總面積的0.8％，湖泊水資源量為7077億立方米，其中淡水2250億立方米，占我國陸地水資源總量的8％。建國以後的30多年來，我國的湖泊已減少了500多個，面積縮小約1.86萬平方千米，占現有湖泊面積的26.3％，湖泊蓄水量減少513億立方米。長江中下游水系和天然水面減少，1954年以來，湖北、安徽、江蘇以及洞庭、鄱陽等湖泊水面因圍湖造田等縮小了約1.2萬平方千米，大大削弱了防洪抗澇的能力。另一方面，河道淤塞和被侵佔，行洪能力降低，因大量泥沙淤積河道，使許多河流的河床抬高，減少了過洪能力，增加了洪水泛濫的機會。如淮河幹流行洪能力下降了3000立方米／秒。此外，河道被擠占，束窄過水斷面，也減少了行洪、調洪能力，加大了洪水危害程度。（2）水利工程防洪標准偏低。我國大江大河的防洪標准普遍偏低，目前除黃河下游可預防60年一遇洪水外，其餘長江、淮河等6條江河只能預防10～20年一遇洪水標准。許多大中城市防洪排澇設施差，經常處於一般洪水的威脅之下。廣大江河中下游地區處於洪水威脅范圍的面積達73.8萬平方千米，占國土陸地總面積的7.7％，其中有耕地5億畝，人口4.2億，均佔全國總數的1／3以上，工農業總產值約佔全國的60％。此外，各條江河中下游的廣大農村地區排撈標准更低，隨著農村經濟的發展，遠不能滿足目前防洪排澇的要求。（3）人口增長和經濟發展使受災程度加深。一方面抵禦洪澇災害的能力受到削弱，另一方面由於社會經濟發展卻使受災程度大幅度增加。建國以後人口增加了一倍多，尤其是東部地區人口密集，長江三角洲的人口密度為全國平均密度的10倍。全國1949年工農業總產值僅466億元，至1988年已達24089億元，增加了51倍。近10年來，鄉鎮企業得到迅猛發展，東部、中部地區鄉鎮企業的產值佔全國鄉鎮企業的總產值的98％，因經濟不斷發展，在相同頻率洪水情況下所造成的各種損失卻成倍增加。例如1991年太湖流域地區5～7月降雨量為600～900毫米，不及50年一遇，並沒有超過1954年大水，但所造成的災害和經濟損失都比1954年嚴重得多。此外，各江河的中下游地區一般農業發達，具有眾多的商品糧棉油的生產基地，一旦受災，農業損失也相當嚴重。3．水體污染及其危害水是最重要的天然溶劑，因此極易污染。常見的水體污染有下列幾類。（1）水體富營養化水體富營養化是一種有機污染類型，由於過多的氮、磷等營養物質進入天然水體而惡化水質。施入農田的化肥，一般情況下約有一半氮肥未被利用，流入地下水或池塘湖泊，大量生活污水也常使水體過肥。過多的營養物質促使水域中的浮游植物，如藍藻、硅藻以及水草的大量繁殖，有時整個水面被藻類覆蓋而形成「水花」，藻類死亡後沉積於水底，微生物分解消耗大量溶解氧，導致魚類因缺氧而大批死亡。水體富營養化會加速湖泊的衰退，使之向沼澤化發展。海洋近岸海區，發生富營養化現象，使腰鞭毛藻類（如裸溝藻和夜光蟲等）等大量繁殖、密集在一起，使海水呈粉紅色或紅褐色，稱為赤潮，對漁業危害極大。近年來渤海北部和南海已多次發生。（2）有毒物質的污染有毒物質包括兩大類：一類是指汞、鎘、鋁、銅、鉛、鋅等重金屬；另一類則是有機氯、有機磷、多氯聯苯、芳香族氨基化合物等化工產品。許多酶依賴蛋白質和金屬離子的絡合作用才能發揮其作用，因而要求某些微量元素（例如錳、硼、鋅、銅、鉬、鈷等），然而，不合乎需要的金屬，例如汞和鉛，甚至必不可少的微量元素的量過多，如鋅和銅等，都能破壞這種蛋白質和金屬離子的平衡，因而削弱或者終止某些蛋白質的活性。例如汞和鉛與中樞神經系統的某些酶類結合的趨勢十分強烈，因而容易引起神經錯亂，如瘋病、精神呆滯、昏迷以至死亡。此外，汞和一種與遺傳物質DNA一起發生作用的蛋白質形成專一性的結合，這就是汞中毒常引起嚴重的先天性缺陷的原因。這些重金屬與蛋白質結合不但可導致中毒，而且能引起生物累積。重金屬原子結合到蛋白質上後，就不能被排泄掉，並逐漸從低劑量累積到較高濃度，從而造成危害。典型例子就是曾經提到過的日本的水俁病。經過調查發現，金屬形式的汞並不很毒，大多數汞能通過消化道而不被吸收。然而水體沉積物中的細菌吸收了汞，使汞發生化學反應，反應中汞和甲基團結合產生了甲基汞（Hg-CH3）的有機化合物，它和汞本身不同，甲基汞的吸收率幾乎等於100％，其毒性幾乎比金屬汞大100倍，而且不易排泄掉。有機氯（或稱氯化烴）是一種有機化合物，其中一個或幾個氫原子被氯原子取代，這種化合物廣泛用於塑料、電絕緣體、農葯、滅火劑、木材防腐劑等產品。有機氯具有2個特別容易產生生物累積的特點，即化學性質極端穩定和脂溶性高，而水溶性低。化學性質穩定說明既不易在環境中分解，也不能被有機體所代謝。脂溶性高說明易被有機體吸收，一旦進入就不能排泄出去，因為排泄要求水溶性，結果就產生生物累積，形成毒害。典型的有機氯殺蟲劑如DDT、六六六等，由於它們對生物和人體造成嚴重的危害已被許多國家所禁用。（3）熱污染許多工業生產過程中產生的廢余熱散發到環境中，會把環境溫度提高到不理想或生物不適應的程度，稱為熱污染。例如發電廠燃料釋放出的熱有2／3在蒸氣再凝結過程中散入周圍環境，消散廢熱最常用的方法是由抽水機把江湖中的水抽上來，淋在冷卻管上，然後把受熱後的水還回天然水體中去。從冷卻系統通過的水本身就熱得能殺死大多數生物。而實驗證明，水體溫度的微小變化對生態系統有著深遠的影響。（4）海洋污染隨著人口激增和生產的發展，我國海洋環境已經受到不同程度的污染和損害。1980年調查表明，全國每年直接排入近海的工業和生活污水有66.5億噸，每年隨這些污水排入的有毒有害物質為石油、汞、鎘、鉛、砷、鋁、氰化物等。全國沿海各縣施用農葯量每年約有四分之一流入近海，約5萬多噸。這些污染物危害很廣，長江口、杭州灣的污染日益嚴重，並開始危及我國最大漁場舟山群島。海洋污染使部分海域魚群死亡、生物種類減少，水產品體內殘留毒物增加，漁場外移、許多灘塗養殖場荒廢。例如膠州灣，1963～1964年海灣潮間帶的海洋生物有171種；1974～1975年降為30種；80年代初只有17種。萊州灣的白浪河口，銀魚最高年產量為30萬千克，1963年約有10萬千克，如今已基本絕產。水資源的保護與合理利用[編輯本段]1．加強水資源的管理，建立節水型經濟緩解我國水資源緊缺的局面，關鍵在於提高用水效率，建立節水型經濟。節水型經濟的主要標志應該是，發展素質好、產值高、用水少和排污少的產業，並形成合理的產業結構；工業布局要適應水資源條件；要提高農業用水效率，發展用水少的作物；要使工農業產品用水定額與排水定額達到國內外先進水平；普及先進的生活節水設備；加強水的多次重復利用，發展污水資源化等。搞好工業節水，既減少了新水取用量，自然也減少了工業廢水量。工業節水的指標通常用水的重復利用率來表示，我國工業用水重復利用率較低。在80年代初期，全國平均只有20％左右，僅有少數城市達到40％。我國農業用水佔全國取水量的88％，和美國49％、前蘇聯59％、日本46％、法國47％等相比差距很大，這同現代化國民經濟發展的要求極不相稱。今後應該提高灌溉用水效率，發展符合水質標準的有機污水的農業灌溉，培育並推廣耐旱作物，以獲得穩產高產。2．建立污水處理系統建立污水處理系統，使污水資源化隨著工業三廢的治理和控制，重金屬對水體的污染將趨緩和，而有機污水的治理日益突出，在城市中更顯得重要。利用污水處理廠是工業化國家治理有機污水的主要途徑。美、英、法、德國等，平均每1～1.5萬人就有一座污水處理廠。但是這些廠只能解決生物降解有機物，而不能去除氮、磷及非生物降解有機物。近年來，越來越多的國家轉向發展舊有的土地處理和生物塘（氧化塘）等自然凈化方法，利用生態系統對有機污水進行凈化處理。如美國密執安州馬基斯根的生態工程是由貯水塘、曝氣塘和灌溉田所組成，澳大利亞維多利亞州威里比牧場則利用氧化塘、農田和牧場所組成的處理系統。通過環境生態工程使污水資源化而獲得再生水源，用於擴大供水，一定程度上能緩和局部地區的水資源緊缺的狀態。3．開發和利用天空水資源天空水（即空氣中的含水量）只有28萬億噸，僅佔全球總水量的0.002％，但是在天氣變化中起著重要作用。天空水中，95％為水汽，雲和降水雲層只佔5％。天空水總量雖少，但其循環很快，循環周期僅8.7天，而地下及地表水循環周期為400年，也就是說，一年裡天空水可以循環42次，一年中天空水量就有1176萬億噸，遠遠超過地表水的總量。開發利用天空水資源首先是調查研究本地區的天空水資源狀況，包括天空水汽、雲和雨雪的時空分布，氣候特徵和變率，天空水資源的可用率等。其次是在用水緊缺地區開展人工降水，世界各國40多年來的試驗結果表明，在合適的雲層條件下，用正確的催化方法，人工增加降水一般平均可達10～30％。我國從1958年開始也進行了多次試驗，福建古田水庫1975～1986年的12年試驗結果，平均增加降水量為23.8％，僅以發電一項計算的投資效益比就達1∶50。4．防洪減災的主要對策洪澇災害是一種自然社會現象，其成因既有自然的因素，也有人為的影響。作為一種自然災害是不可能完全避免的，但隨著科技進步和經濟實力的增強，人類對災害的發生規律、演變過程的認識會不斷提高和深化，通過災前預報、預警和採取預防控制措施，可以在一定程度上減少災害所帶來的損失。為此，要把防治洪澇災害作為全國國土整治的中心任務和社會經濟發展規劃中的一個重要組成部分，制定出全國的長期性洪澇治理總體規劃，並通過立法予以實施。同時有必要制定防洪法規，實行以法治水，強調實行統一管理。加速洪澇災害的預測預報、報警和災情評估的研究工作。產業布局要適應水環境的變化，通過各種措施，如保持水土、修建蓄水工程，建築堤壩，疏浚河道，灌溉排水，設立滯蓄洪區等，使水環境向有利的方向轉變，以獲得明顯的生態效益和社會效益。我國的三峽工程是一項以防洪、發電為主的大工程，如能建設成功，對防洪減災和經濟建設均有巨大的作用。我國節約水資源現狀[編輯本段]我國是一個水資源短缺的國家，水資源總量居世界第六位，按人均水資源量計量，人均佔有量為2500立方米，為世界人均水量的1/4，世界排名第110位，被聯合國列為13個貧水國家之一。目前，全國668座城市中，有400多座城市缺水，年缺水量60多億立方米。長期以來受「水資源取之不盡，用之不竭」的傳統價值觀念影響，水資源被長期無償利用，導致人們的節水意識低下，造成了巨大的水資源浪費和水資源非持續開發利用。水資源日益短缺，合理開發、利用水資源，保護生態環境，維護人與自然的和諧，已經成為二十一世紀人類共同的使命。水資源危機將會導致生態環境的進一步惡化。為了取得足夠的水資源供給社會，必將加大水資源開發力度。水資源過度開發，可能導致一系列的生態環境問題。水污染的嚴重，既是水資源過度開發的結果，也是進一步加大水資源開發力度的原因，兩者相互影響，形成惡性循環。通常認為，當徑流量利用率超過20%時就會對水環境產生很大影響，超過50%時則會產生嚴重影響。目前，我國水資源開發利用率已達19%，接近世界平均水平的三倍，個別地區更高。如1995年松花江、海河、黃河、淮河等的開發利用率就已達50%以上，其中淮河流域達98%。此外，過度開采地下水會引起地面沉降、海水入侵、海水倒灌等環境問題。一、我國節水現狀在生活節水方面，目前全國所有城市和絕大部分市鎮，基本做到了安裝計量水表收費，基本取消了居民生活用水包費制。在工業節水方面，目前全國用水重復利用率普遍比80年代初提高了40%以上，萬元產值取用水量比80年代減少5成，1983年到1995年累計節水量近200億立方米，減少排污量近150億立方米，沿海城市利用海水量近65億立方米。在農業用水方面，近些年在全國建設了300個節水增產重點縣，209個高標准節水增效示範區，並對99個大型灌區及40個中型灌區進行以節水灌溉為中心的續建配套和更新改造，建設了一批國家級節水示範區，1998年底，全國節水灌溉工程面積達2.285億畝，其中噴、滴灌和微噴灌面積2600萬畝，管道輸水灌溉面積7800萬畝，渠道防滲節水灌溉面積1.3億畝。另外，推廣非工程措施節水面積2.24億畝。二、我國節水存在的問題1、認識不足。節水是一項具有廣泛社會性和區域性的工作，搞好節水需要社會的理解和支持，特別是要通過節水來緩解華北地區和黃河下游斷流這類區域性缺水和水環境問題，更需要全區域（或全流域）社會成員和各地區、各部門，各行業的共同努力才可能見成效。而我國人民群眾對節水的認識普遍不高，節水往往只停留在口頭上。2、投入不足。節水工作面廣、量大，情況復雜多樣，需要大量投入和一定的先進技術，像工業用水，一般可分成冷卻用水、鍋爐用水、洗滌用水，工藝用水等等，其中節約冷卻用水相對比較容易，而節約洗滌用水、工藝用水則相對較難。但不管要節約哪種工業用水，都需要更新改造用水設備，有的甚至要更新改造工藝設備。這就需要大量的投入。隨著節水量的加大、用水重復利用率的提高，單方節水投資會愈來愈大，技術要求也愈來愈高。目前我國從上到下工業節水尚無固定投資渠道，節水工程一般是爭取一個上一個。農業節水投入近些年有所加強，但力度不夠，投入不足與技術落後使我國工農業用水水平與國際差距拉大。3、機制不力。當前節水工作還沒有一套適應市場經濟的運行模式。水價太低是主要原因，許多節水工程直接經濟效益有限，地體現在社會效益和生態效益、緩解水資源供需矛盾上，而國家又缺乏優惠發展政策。這些原因的存在，致使許多用水大戶節水積極性不高，節水並沒有真正變成企業、農戶的自發行動，節水工作處於被動狀態。4、法制不強。節約用水涉及各行各業，千家萬戶，單靠政府行為，沒有市場推動，節水必然動力不足；單靠市場推動，沒有政府引導，節水也必然難見成效。抓好節水必須充分考慮節水工作的特點，既要靠市場推動，也要加強政府行為。強有力的政府推動和切實有效的廣大用水戶的積極自覺行動相結合，才可能促進我國的節水工作躍上一個新台階。

3. 中國水資源問題及解決方法

水資源
水資源概況 水資源是人類生產和生活不可缺少的自然資源，也是生物賴以生存的環境資源，隨著水資源危機的加劇和水環境質量不斷惡化，水資源短缺已演變成世界倍受關注的資源環境問題之一。
我國開發利用水資源具有悠久的歷史，逐漸形成了比較完整且具有中國特色的水利科學體系。公元前250年左右，秦代李冰在四川省灌縣修建了解決成都平原水旱災害的舉世聞名的都江堰水利工程就是明顯的一例。長期以來，水利界人士一直認為水利就是興水利、除水害。在西方國家文字中，暫時還找不到與我國"水利"一詞完全相對應的較貼切的譯文。因此，我國水利與水資源兩詞並行，具有一定的歷史背景。隨著時間的發展，西方的"水資源"也越來越具有"水利"的意義。
本世紀70年代以來，水資源的開發利用出現了新的問題，主要表現在以下三方面：
（1）水資源出現了短缺，所謂短缺是指相對水資源需求而言，水資源供給不能滿足生產生活的需求，導致生產開工不足，飲用發生危機，造成了巨大社會經濟損失，逐漸顯現出水資源是國民經濟持續快速健康發展的"瓶頸"，水資源產業是國民經濟基礎產業，優先發展它是一種歷史的必然的趨勢；
（2）工農業生產和人民生活過程中排放出大量的污水，它們一方面污染了水源，導致水資源功能下降，使本來就具有的水資源供需矛盾更加尖銳，給經濟環境帶來極大不利影響，嚴重地制約著經濟社會的可持續發展，另一方面，為了緩解水資源的供需矛盾和日益嚴重的水環境惡化的世界性難題，污水處理回用已迫在眉睫；
（3）水資源開發利用帶來了一系列環境問題，必須正確處理它們對環境所造成的沖擊，盡可能將其對環境所形成的不利影響降低到最低程度，這樣水利工程才能發揮最大的效益，也只有這樣，對水資源的開發利用、保護和管理才能做出正確決策。因此，從現實角度來看，水資源不僅具有自然屬性、社會屬性、環境屬性，更重要的是它還具有經濟屬性。世界銀行負責環境持續發展的副總裁伊斯梅爾·塞諾丁說：對世界上正耗盡的水資源的管理需要有一個全球性政策，水應該被看做是一種經濟資源。
綜上所述，水資源包含水量與水質兩個方面，是人類生產生活及生命生存不可替代的自然資源和環境資源，是在一定的經濟技術條件下能夠為社會直接利用或待利用，參與自然界水分循環，影響國民經濟的淡水。細加分析此定義，我們會發現它有三個顯著的特徵：
（1）將經濟、技術因素隱含在水資源中，強調了水資源的經濟屬性和社會屬性，因而水資源量具有相對的動態性。一些暫時無法利用的水，如南極的冰山，盡管暫時對國民經濟沒有影響，但當經濟技術發展到一定階段可以開發利用時，它就是水資源，水資源量含有一定的經濟技術水量。
（2）將失去使用價值的污水劃歸到水資源行列中。在以往的水資源概念中，污水沒有相應的地位，很少論及。世界各國每年向環境排放大量的污水，它們對國民經濟和社會發展產生巨大影響。我國每年因水資源污染所造成的損失約400億元。污水也是待開發利用的資源，目前正在興起的污水資源化技術為解決水資源供需矛盾、保護水環境帶來了佳音，如果在理論上不給它相應的地位，這是很不符合現實要求的；
（3）明確強調水資源是環境資源，因而水資源的開發利用必須限制在環境可承受的范圍之內，在研究水資源時，立足於水量、水質兼顧，避免兩者的分離出現偏差的同時，必須考慮水資源環境的制約因素，否則，在理論上是不完善的，在實踐上是要付出代價的。
總之，水危機已是全人類面臨的重大環境問題，水資源危機發展將更加迅速，前景令人擔憂!如何合理地開發利用保護水資源，已是擺在全人類面前刻不容緩的課題。

水資源指可資利用或有可能被利用的水源，這種水源具有足夠的數量和可用的質量，且必須具備可以更新補充、可供永續利用的特點。中國是一個水資源短缺、水旱災害頻繁的國家，如果按水資源總量考慮，水資源總量居世界第六位；若按人均水資源量計算，人均佔有量只有2500立方米，約為世界人均水量的1/4，在世界排第110位，已經被聯合國列為13個貧水國家之一。

中國年降水總量為61 889億立方米，多年平均地表水資源為127 115億立方米，地下水資源量為8 288億立方米，全國平均年水資源總量為28 124億立方米。1998年中國總用水量5435億立方米，其中農田灌溉用水佔64.3%，林牧漁用水佔5.0%，農村生活用水佔5.3%。各流域片用水情況是：松遼河片用水量624億立方米，農業佔72.4%；海河片用水量424億立方米，農業佔72.5%；黃河片用水量395億立方米，農業佔77.9%；淮河片用水量567億立方米，農業佔72.2%；長江片用水量1663億立方米，農業佔58.5%；珠江片用水量837億立方米，農業佔65.0%；東南諸河片用水量308億立方米，農業佔65.3%；西南諸河片用水量82億立方米，農業佔78.9%；內陸河片用水量536億立方米，農業佔94.6%。 1998年，各流域片地表水控制利用率（地表水供水量佔地表水資源量的百分比）、水資源總量利用消耗率（用水消耗量占水資源總量的百分比）是：海河片和黃河片的利用程度最高，地表水控制利用率分別為61.8%和73.7%，水資源總量利用消耗率分別為70.2%和44.5%；其次是內陸河片、淮河片和松遼河片，地表水控制利用率分別為34.2%、34.9%和16.6%，水資源總量利用消耗率分別為26.9%、24.7%和15.4%；珠江片、長江片、東南諸河片和西南諸河片的利用程度低，地表水控制利用率分別為14.0%、12.1%、9.9%和1.3%，水資源總量利用消耗率分別為6.6%、6.3%、5.6%和0.9%。松遼河片中的遼河流域利用程度較高，地表水控制利用率為39.8%，水資源總量利用消耗率為33.5%。

4. 怎樣做才能夠預防茄子秧不受葯害，水害和病害

一、主要病害及其防治
（一）茄子綿疫病
1、為害症狀
茄子綿疫病又叫「爛茄子」「掉蛋」等。除為害茄子外，還為害番茄、黃瓜、馬鈴薯等。在茄子上主要為害果實、莖葉，花器也能受害。果實上最初發生水漬狀圓形或橢圓形褐色小斑，迅速擴大並凹陷，常全果腐爛，潮濕時生白色稀鬆綿霉，內部果肉變黑腐爛，易與花萼脫離。嫩枝上產生水浸狀暗褐色斑點，溢縮並凋萎枯死，幼苗感病則發生猝倒症狀。
2、傳播途徑及發病條件
病菌主要在土壤中的病殘體上越冬，第二年可直接侵染幼苗的莖或根，或經雨水噴濺到近地面的果實上引起果實發病。病斑上的孢子襄，經風雨、澆水進行再侵染。一般7-8月份，陰雨連綿，天氣悶熱，低窪窩風，排水不良，生長衰弱時發病重。
3、防治方法
（1）選用抗病品種
如北京九葉茄、六葉茄、天津大苠、遼茄3號、豐研1號、濟南早小長茄等。
（2）農業防治
切忌與茄科作物連作。選擇地勢高燥，排水良好的沙質壤土，高畦或小高壟定植或寬壟密植，施足底肥；及時摘除病老葉並集中處理，不能用來漚肥；雨後及時採收並及時清理病果。
（3）葯劑防治
發病前或雨季來臨前噴葯預防一次，發病後，摘除病果病葉，7天左右噴葯一次，連續噴2-3次。葯劑有1∶1∶160的波爾多液，50%甲基托布津1000倍液，50%克菌丹500倍液。發病高峰時噴72%的杜邦克露可濕粉劑800-1000倍液，或58%的甲霜靈錳鋅可濕性粉劑500倍液，64%殺毒礬可濕性粉劑500倍液。
（二）茄子褐紋病（又叫干腐病）
1、為害症狀
幼苗受害，多在近地面的莖基部形成近似梭形水漬狀病斑，以後變為暗褐色，凹陷並收縮。條件適宜時，病斑擴展環繞莖部，幼苗猝倒。葉片受害，先從底部葉發病，逐漸向上部發展，開始產生水漬狀褐色，中間呈灰白或淺褐色，中央輪生許多小黑點。乾燥時病斑易開裂，陰雨天易形成穿孔。莖部受害，病斑為不確定形，有時為水漬狀梭形病斑，邊緣深褐色，中間灰白色，上生許多小黑點，病斑逐漸凹陷干腐，並連接成較長的壞死區。果實受害最嚴重，病初在果面上產生黃褐色病斑，稍凹陷，圓形或橢圓形，擴展很快，果實呈半軟腐狀，後期輪生許多小黑點，最後病果腐爛脫落或在枝上干縮成僵果。
2、傳播途徑及發病條件
茄子褐紋病是真菌性病害，該菌只侵染茄子。病菌在土表病殘體上越冬，也可以在種子上越冬。種子帶菌是幼苗發生猝倒病、立枯病的主要原因，也是遠距離傳播病菌的途徑。田間主要靠雨水、昆蟲、田間作業傳播蔓延。發病適宜溫度為28-30℃，相對濕度85%以上。華北地區7-8月份高溫多雨，或高溫高濕，發病嚴重。栽培密度過大時也易引起發病。另外，連作、排水不良、土質黏重、氮肥過多及早春茄子定植過晚，發病也重。
3、防治方法
（1）種子處理
可用40%福爾馬林100倍液浸種15分鍾，取出後用清水洗凈，也可用升汞水1000倍液浸種10分鍾。
（2）農業防治
與其它科蔬菜實行輪作2-3年。進行苗床消毒，五代合劑每平方米8-10克，或50%多菌靈10克，加細土20克拌勻，播前1/3撒在畦面上，播後用2/3葯土覆蓋。加強栽培管理即N、P、K肥要配合使用，施足基肥，發現病株、病葉，病果要及時清除。
（3）葯劑防治
發病初期用75%百菌清可濕性粉劑600倍液，50%甲基托布津1000倍液，65%代森鋅500倍液，70%代森錳鋅500倍液。每隔7-10天噴一次，連噴2-3次。
（三）猝倒病
1、為害症狀
猝倒病又叫卡脖子，主要在苗期侵染。種子發芽後及出土前均可發病。出土前發病即爛種或爛芽。出土後到2片真葉以前，主要發生在莖基部。病苗近地面的莖基部呈水漬狀斑點，隨即變黃縊縮成線狀，子葉沒有萎蔫時，幼苗便折倒在地面上，即秧苗折倒時，葉片仍為鮮綠色，故稱猝倒病。環境潮濕時，在病苗及附近土面上長出一層明顯的白色綿狀菌絲。
2、傳播途徑及發病條件
病菌隨病株殘體在土壤中越冬，或在腐殖質中腐生。病菌可在土壤中存活2-3年，有機質含量多的土壤中病菌較多。病菌靠雨水或土壤中水分的流動傳播。氣溫15-20℃時繁殖較快。因此，在春季或冬季育苗時，遇到陰雨或下雪天氣，或溫室的保溫性差、通風不良、澆水過多，往往苗床溫度低、濕度大，猝倒病嚴重。
3、防治方法
（1）選用抗病品種
根據當地消費習慣及溫度條件，選用耐低溫或早熟品種，如濟南小長茄、94-1早長茄耐低溫品種、遼茄1號、遼茄4號耐寒品種等。
（2）土壤消毒
播種前2-3周，每平方米苗床用甲基托布津5克和50倍細土拌勻，撒在苗床內，或每平方米用65%的代森鋅和40%的五氯硝基苯原粉等量混合7-8克，或50%的多菌靈8-10克加15千克細土拌勻製成葯土，播種前先澆透底水，待水滲下後，取1/3撒在床面，再把餘下的2/3葯土覆蓋在種子上，厚約1厘米，使種子夾在葯土中間。
（3）農業防治
苗床要選地勢高燥、排水良好的肥沃地塊。在溫室內應選多年未種過茄果類蔬菜的園土做床土。播種前加強育苗場所的通風散濕，床土要充分暴曬。出苗後盡量少澆水，以提高地溫，並及時通風透光。用無滴膜蓋棚室，改善光照條件，以利於光合作用，提高幼苗抗病性。也可噴800倍綠風95植物生長調節劑，增強幼苗抗性。
（4）葯劑防治
幼苗發病後用75%百菌清可濕性粉劑600倍液，64%殺毒礬M8可濕性粉劑500倍液，1000倍的敵克松溶液，或500倍的福美雙溶液，或800倍的多菌靈溶液噴灑葉面。發病時用800-1000倍液的高錳酸鉀溶液灌根，然後清洗葉面。
（四）立枯病
1、為害症狀
立枯病多發生在育苗的中後期，幼苗感病後，莖基部出現橢圓形褐色病斑，以後變細縊縮，莖葉萎蔫枯死。地上部白天萎蔫，晚上恢復，反復幾次後才枯萎。病部有輪紋或褐色霉狀物。大苗或成株受害時，莖基部呈潰瘍狀，地上部變黃、萎蔫，以致枯死。
2、傳播途徑及發病條件
立枯病是真菌性病害，病菌在土壤病殘體或腐殖質上越冬，借雨水、流水、土壤、肥料傳播。病菌發育的適宜溫度為17-18℃，高濕有利於發病。苗床溫暖多濕、通風不良、幼苗徒長均易發病。
3、防治方法
與猝倒病防治方法相近，重點是加強苗床管理，並結合葯劑防治。
（1）加強苗床管理
方法同猝倒病。
（2）土壤消毒
用五代合劑進行土壤消毒，既可防治立枯病，又可防治猝倒病，方法同猝倒病。
（3）葯劑防治
噴施75%的百菌清可濕性粉劑600倍液，或64%的殺毒礬可濕性粉劑500倍液，或70%的代森錳鋅可濕性粉劑500倍液，苗期每隔7-10天噴一次，連噴2-3次。
二、主要蟲害及其防治
（一）紅蜘蛛
1、為害症狀
常聚集在葉背用刺吸式口器刺吸汁液，受害葉片開始為白色小斑點，後退綠變為黃白色，嚴重時全株葉片乾枯發紅似火燒，葉片脫落。果實受害時，果皮變粗，影響品質。
2、發生規律
一年發生10-20代，以成蟲潛伏在雜草、土縫處越冬。第二年春，先在雜草或越冬場所繁殖，再轉移到茄或其它蔬菜上侵害。開始侵害下部老葉，再向上蔓延。華北地區在5月底到7月初侵害重。高溫乾旱容易大量發生。
3、防治方法
（1）清潔田園
將茄子地塊周圍的雜草、枯枝、落葉清理干凈，茄子拉秧後，將殘枝落葉清理干凈，以減少蟲源。
（2）葯劑防治
在發生初期用20%三氯殺蟎醇1000倍液，25%滅蟎錳可濕性粉劑1000-1500倍液，40%環丙殺蟎醇可濕性粉劑1500-2000倍液或78%克蟎特乳油2000倍液，7天噴一次，連噴2-3次，重點噴葉背，可輪換用葯。
（二）美洲斑潛蠅
1、為害症狀
成蟲和幼蟲均可為害，以幼蟲為害葉片為主。成蟲刺吸汁液，幼蟲潛入葉片，產生不規則蛇形白色蟲道，葉面布滿蟲道，影響光合作用，嚴重時葉片脫落。
2、發生規律
美洲斑潛蠅繁殖快，世代間隔短，一般夏季15-30天繁殖1代，冬季40-60天繁殖1代。在保護地可周年發生。幼蟲在葉片內生活4-7天後，老齡幼蟲咬破表皮在葉外或土表化蛹。
3、防治方法
（1）農業防治、嚴格檢疫，防止該蟲擴大蔓延
與其它科蔬菜輪作、套作、間作。及時清除受害的老葉、枯黃葉，集中銷毀。發生初期集中消滅。在田間發現少數葉片受害時，可逐個葉片將幼蟲捏死，再噴葯防治，效果很好。用滅蠅紙誘殺成蟲，因成蟲具有趨黃性，可用黃板塗機油誘殺。
（2）葯劑防治
可用1.8%的愛福丁乳油3000-4000倍液，或90%的萬靈可濕性粉劑2500-3000倍液，或98%的巴丹原粉1500-2000倍液，或50%的蠅蛆凈粉劑2000倍液噴霧。每7-10天噴1次，連噴2-3次。注意交替輪換用葯。防治成蟲宜在早晨或傍晚噴葯，防治幼蟲宜在低齡期，即多數被害蟲道長度在2厘米以下時進行。保護地可用敵敵畏熏蒸。

5. 水害控制管理模型的求解方法———線性規劃

線性規劃是運籌學中研究較早、應用較廣、比較成熟的一個重要分支，它研究具有線性關系的多變數函數，在變數滿足一定線性約束條件下，如何求函數的極值問題。

4.4.1.1線性規劃問題及其數學模型

地下水資源管理的線性規劃問題，通常可分為兩大類:一類是從社會效益或環境效益出發，即在一定水文地質條件下，尋找供水或排水工程的最佳方案;另一類是從經濟效益出發，在滿足供、排水工程規劃的情況下，尋求完成此工程經濟效益最高或成本最低的方案。

線性規劃問題包括3個要素:

1)決策變數。根據已知條件及所要求的問題，用一組變數x₁，x₂，…，x_n來表示，這些變數稱為決策變數，取值要求為非負。

2)目標函數。一個問題都有一個明確的目標，以決策變數的線性函數表示，稱為目標函數，它是衡量決策方案優劣的准則。這種准則可用物理量(如水位、水量、水溫、水質等)或經濟指標(如利潤、成本等)來衡量。

3)約束條件。每一個問題都有一定的限制條件，這些條件稱為約束條件。它是用一組線性等式或不等式來表示的，其變數與目標函數變數必須是有機聯系或者一致的。

因為目標函數和約束方程都是決策變數的線性表達式，所以這類模型稱為線性規劃模型。線性規劃的數學模型可表示為:

目標函數:

煤礦水害防治與管理

約束條件:

煤礦水害防治與管理

式中:Z—目標函數值;n—決策變數數;m—約束方程數;a_i，j—結構系數;c_j—價格系數;b_i—常數項。

4.4.1.2線性規劃問題的範式及標準式

線性規劃問題有不同的數學表達式。為了便於討論和求解，可歸納為兩種統一的形式，即線性規劃問題的範式及標準式。

如果線性規劃問題的目標函數取極大值形式，即

煤礦水害防治與管理

且約束條件取「≤」形式，即:

煤礦水害防治與管理

此式為線性規劃問題的範式。範式有利於對線性規劃對偶問題的討論。

如果線性規劃問題的約束條件均取「=」形式，目標函數取極大或極小值，變數為非負。即:

煤礦水害防治與管理

此式為線性規劃問題的標準式。式中新變數x_n+i稱為鬆弛變數(slackvariables)。這樣，標準式使線性規劃問題化為一組具有n+m個未知量的m個線性代數方程式，它有利於直接用標准模型求解。

任何形式的線性規劃問題，通過簡單的變換，均可轉化為標準式。然後用單純形法求解線性規劃問題。

4.4.1.3具有人工變數的單純形法計算

用單純形法求解線性規劃問題時，需要有一個單位矩陣作為初始基，當約束條件都是「≤」時，約束條件標准化後，其鬆弛變數均為正數，在約束方程組的系數矩陣中，就形成了一個初始基。但是，實際問題中常常出現「≥」或「=」的約束條件，經標准化後，約束方程組系數不存在單位矩陣，因而沒有一個現成的初始基本可行解。為了解決此問題，採用人造基的辦法，在約束方程中引入非負的人工變數。這種人工變數與前述鬆弛變數不同，它沒有物理意義，僅是為了求解方程方便而引入，所以解的結果必須使這些變數為零，才能保持改變後的問題與原題等價，否則，說明原題無解。

處理人工變數的方法有-M法和兩階段法。

(1)-M法

當線性規劃數學模型中含有「≥」或「=」的約束方程時，需在其左端加一非負的人工變數y_i，構成單位矩陣。但加入y_i後的方程，就與原約束方程不等價，所以必須保證在最後的解中，y_i=0才能與原約束方程等價。為此，在目標函數式中，給加入的人工變數y_i一個很大的系數，對極大問題，系數用-M表示;對極小問題，系數用M表示(M本身為正值)。只有當y_i=0時，才能使-My_i=0，目標函數才達到最優化。y_i由於具有很大的系數而得到嚴格的控制，故這個-M稱為「懲罰因子」。

當具有「≥」或「=」的約束方程加入人工變數y_i後，即可以y_i作為初始基本解，按上述單純形法計算。

(2)兩階段法

兩階段單純形法就是將線性規劃問題分兩個階段求解。

第一階段是判斷原線性規劃問題是否有解，並尋求一個初始基本可行解。為此，用人工變數的和代替原來的目標函數，以構造一個輔助規劃，這個輔助規劃具有一個單位矩陣，應用單純形法，使輔助規劃的目標函數最小化。若此輔助規劃的最優解使其目標函數等於零，則說明沒有一個人工變數在基本變數內取值，從而可得到原問題的一個基本可行解，轉向第二階段。否則，如果最小值為正，那麼問題就以不存在可行解而結束。

第二階段是求原問題的最優解。在第一階段最後單純形表的基礎上，去掉人工變數，然後以第一階段求得的最優解作為第一個基本可行解，以原問題的目標函數，繼續用單純形法進行迭代，直到求得最優解為止。

4.4.1.4線性規劃的對偶問題和靈敏度分析

對偶理論是線性規劃理論的發展和深化，也是線性規劃的一個特性。它使線性規劃理論更加豐富，應用領域更加廣泛。對於任何求極大值的線性規劃問題，都有一個與之對應的求極小值問題，其有關約束條件的系數矩陣具有相同的數據，但形式上互為轉置，且目標函數與約束方程右端常數項互換，目標函數值相等。這就是線性規劃的對偶問題。

可用一個簡單例子來說明，例如，四邊形的周長L一定，什麼樣形狀的四邊形面積最大?答案是正方形面積最大。其對偶問題為，四邊形面積一定，什麼樣的四邊形周長最短?答案仍然是四邊形。可見前一問題的約束條件，即為後一問題的目標函數，反之亦然。

線性規劃問題中，均假定各系數a_i，j，b_i，c_j是確定的常數，實際上這些系數往往不可能很精確，而且隨著客觀條件變化而改變。例如地下水資源管理中，當水位、水量或水質等約束條件改變時，b_i也隨之改變;當市場情況或供求關系發生變化時，c_j也會改變;而開采工藝或水文地質條件的改變，同樣也可引起a_i，j的改變。因此，規劃者需要知道，某些系數改變後，現行的最優解是否改變?或者說，這些系數在多大范圍內變化，其規劃問題的最優解不變?以及當最優解發生變化時，如何用最簡便的方法找出新的最優解?這些就是靈敏度分析所要研究和回答的問題。

對偶原理是進行靈敏度分析的理論依據。靈敏度分析的內容，應包括系數c_j、b_i、a_i，j變化及新增加變數和新增加約束條件對最優解的影響。但對地下水資源管理而言，主要分析c_j和b_i變化。

由於線性規劃原問題與對偶問題之間互為對偶，所以，求極大值原問題的最優狀況，等價於對偶問題的可行狀況;而原問題的可行狀況，就是對偶問題最優狀況的負值。

從對偶特性可知，對c_j和b_i進行靈敏度分析的兩條重要依據:①只要滿足原問題的最優狀況或對偶問題的可行狀況，其最優解不變。以此可分析c_j變化對最優解的影響。②只要原問題保持可行狀況或對偶問題最優狀況，其最優解不變，以此可分析b_i變化對最優解的影響。

6. 大寒來臨，農業生產有哪些注意事項

大寒來臨，農業生產的一些注意事項，我們一定要記在心裡。在蔬菜種植方面，安排適時適銷蔬菜品種種植， 選擇一些冬性強，優質的良種。如生菜、芹菜、遲椰菜、遲蘿卜、西芹、胡蘿卜、菜心等長短相互搭配，安排好上市時間。明春早熟栽培的茄果類秧苗，應在拱棚內播種育苗，做好防凍保溫措施。

由於光照短，對於保護地栽培的蔬菜、瓜果作物應採取早揭晚蓋多見陽光，以提高溫度促進生長。大棚菜農要抓緊大棚加固與整修，並在其周圍蓋一層草簾，增強保溫效果。茄果類蔬菜控溫在20℃左右，瓜果類控制在20-25℃，葉菜類控溫在15-20℃為宜。增光：棚南北向，經常擦洗塑料薄膜，選用透光的薄膜。

此外，小麥越冬管理工作極其重要，當前是促進小麥長根葉、多分櫱的關鍵時期，應適時給麥苗追施一次速效肥料，以利分櫱早生，增加有效分櫱數，為高產搭好豐產苗架，提早做好小麥凍害的預防措施，來年才會有個好收成。

總結：大寒過去，新年也就不遠了，讓我們一起期待新年的到來吧！

7. 都江堰水利是怎樣化水害為水利的

公元前285年,秦來蜀國後,即設置蜀郡,管轄蜀國原來所統治的地方.大約公元前3世紀中期,李冰出任蜀郡守.他博學多才,知天文,通地理,是戰國時期著名的水利專家.到成都後,李冰很快發現:這是地勢平坦、土地肥沃，是發展農業的好地方，但流經成都平原的岷江雖然水量豐富，卻不利於灌溉農田。不僅如此，每當山洪暴發，大雨來臨，岷江又成為成都水災的罪魁禍首，頻繁的水旱災害嚴重危害農業生產和人民生活。他總結歷代治水（尤其是鱉靈治水）的經驗，決定在前人治水的基礎上修建一處大型工程，化水害為水利。

規模巨大的都江堰水利工程由渠首和灌溉渠系兩大部份組成。

渠首建在今都江堰玉壘山腳下的岷江上，包括分水堤（金剛堤）、進水口（寶瓶口）和泄洪排沙堰（飛沙堰）三大工程。

分水堤修在岷江之中，它把長江的重要支流岷江分為外江和內江兩股水流。外江是岷江主流，內江為成都平原提供灌溉用水。立於激流之中的分水堤異常堅固，故被民間稱為「金剛堤」。因其前部形同魚嘴，又被民間稱為「分水魚嘴」。

進水口是人工鑿開玉壘山而形成的一個小缺口，被民間稱為「寶瓶口」，內江水即從這里流入灌溉渠道中。

泄洪排沙堰在分水堤和進水口之間，是一道低矮的滾水堤，被民間稱為「飛沙堰」。如果內江水量過大，進水口無法接受，一部分水就會翻過滾江堤流入外江，與此同時，泥沙也隨水流排入外江。這樣，就可以確保灌溉系統的安全。

灌溉渠系由乾渠、支渠和毛渠組成，形網狀結構，遍布成都平原。從進水口（寶瓶口）流入的岷江水就通過大小渠道，流進農田之中，浸潤成都平原的禾苗。

都江堰水利工程是世界水利史上的明珠，已被列入「世界文化遺產」名錄。它具有選址合理、自流灌溉、無壩引水和就地取材等特點。

都江堰渠首建在岷江從山地進入平的的地勢轉折處，選址的成功為降低灌溉成本、提高灌溉效益提供了條件。

都江堰從引水到清水流入農田，基本不靠人力，利地勢落差和水往低處流的原理，實現了全程自流灌溉，把灌溉成本降到最低點。

為滿足灌溉用水的需要，都江堰引用了大量的岷江水，但並未建築堤壩將岷江截斷，工程建設沒有改變岷江的水文地質狀況和生態環境。因此，都江堰是世界上罕見的生態型元壩引水水利工程。

水利建設需要投入大量的材料。可是聰明的古代成都人卻用當地盛產的廉價木料、竹子，甚至一錢不值的鵝卵石做材料，建成了這一宏偉工程。

「籠石治堰」是都江堰修建者根據當地條件，總結民間的治水經驗而創造的一種修築堤壩的特殊方法。這就是用竹子編成長長的竹籠，將竹籠放在適當的位置，往籠中裝入鵝卵石，再將一個個盛石竹籠壘起來，便形成了可建可拆的堤壩。這種辦法一直使用到20世紀後期，才被鋼筋水泥堤壩所替代。

作為大型綜合性水利工程，都江堰有灌溉、防洪、運輸等多方面的功效。

灌溉是都江堰最重要的功效。這座大型水利工程使成都平原的上萬頃農田得到灌溉。它建成以後，成都平原既少旱災又少水災，成為中國西南乃至全國的重要糧食產區，獲得「開府之國」的美譽。

水旱從人，不知飢饉，時無荒年，天下謂之天府也。

——《華陽國志。蜀志》

內江、進水口（寶瓶口）和泄洪排沙堰（飛沙堰）有效地控制著岷江流入成都平原的水量，使岷江洪水危害成都的可能性大大減少；同時，平原上大大小小的渠道，在暴雨來臨時，又成了排水通道。從此，成都平原水災被基本消除。

8. 農村的冷浸田應該如何處理有哪些改良的方法

農村有一個叫冷沉澱的田地，這種田地不適合在農業生產中耕種。由於種植任何農作物的植物的弱勢、僵化、私募、低產情況發生，這種田地在農業生產中被認為是低質田地，農村從事農業種植生產的農民即使把這種田地丟到荒地也不會在這種田地里種植農作物。

冷沉澱的形成原因主要是因為田地的長期漬造成土壤強還原性，導致田地的土壤性質發生變化，形成冷沉降地。

冷沉澱的土壤可以長期浸泡，導致肥料大量流失。也就是說，農業生產中所說的肥力不足，土壤水溫過低，水、肥料、氣體、熱量不協調，導致土壤產生大量的還原性物質。水稻生產中土壤中還原性物質太多，肥力不足，土壤溫度不足。另外，冷床的土質又因泥漿深、土爛，水稻根不硬，容易發生浮苗現象(水稻根從土壤上脫落)，影響水稻的正常生長。

9. 農業水價綜合改革，理清灌區改革思路.採取哪些措施

切實增強水利支撐保障能力，必須下決心加快水利發展。近年來我國頻繁發生的嚴重水旱災害。興水利，事關人類生存、生態之基水是生命之源，暴露出農田水利等基礎設施十分薄弱，歷來是治國安邦的大事。促進經濟長期平穩較快發展和社會和諧穩定、經濟發展、除水害，造成重大生命財產損失，必須大力加強水利建設，奪取全面建設小康社會新勝利、社會進步、生產之要，實現水資源可持續利用

10. 農業可持續發展的阻礙因素有哪些

引用了一個別人的文章,您看看,我覺得會有啟示農業文化遺產和農業的可持續發展：以稻田養魚為例徐旺生一、環境問題由來已久20世紀隨著西方工業化的發展,農業工業化也成為的主旋律,20世紀70年代以來,發達國家迅速發展了以石油武裝起來的,以機械化、化學化和能源化為主要標志的現代化農業,迅速獲得巨大的效益.盡管因為機械、化肥、農葯、除草劑等大量使用,提高了土地生產率和勞動生產率,滿足了因為迅速人口膨脹所帶來的對糧食的需求.但是一系列不良的後果卻觸目驚心,如環境污染,水土流失,生態破壞,動植物品種單一化和種質資源流失等等.增施化肥和農葯不僅污染土壤環境和作物,最後富集到人體內,影響人們的健康.過分依賴現代技術而產生的合成物質,地球難以自凈,土壤難以消化,特別是它超過了河流中水的自我修復閾值,使得污染無處不在.基因工程把外源基因引入玉米、大豆、棉花、水稻等作物體內,使其具有抗病蟲害和雜草的能力,似乎一勞永逸地解決了農葯污染問題,但是無法預見它們在長期大規模推廣以後,將會帶來那些負作用?DDT殘留的為害是普遍使用數十年後才發現,停止生產和使用幾十年後的今天,問題依然存在.因此,發達國家紛紛行動起來,尋求可持續發展的出路.我國作為農業大國,人口增長、環境惡化、資源缺乏等問題也日益嚴峻.可持續問題尤其需要人們給予關注. 實際上,早在此前的1962年,美國人卡遜陳述了一個可怕現實的《寂靜的春天》（Silent Spring）問世.雖然卡遜指出的現象並非完全是由農業造成的,但是農業應該佔住其主要成分.此後的1972年召開的「人類環境會議」通過了《人類環境宣言》,提出了「只有一個地球」的著名論斷. 更早的是在美國,19世紀初由於嚴重的地力衰退問題,促使美國政府尋找解決辦法.自18世紀初開始,英國人到美洲開墾土地,大肆砍伐森林.獨立後的美國繼承了歐洲中世紀農業粗放式經營的特點,勞動力的匱乏和土地無限富裕的矛盾加劇了這種粗放經營.農民一味地耕種和收獲,認為可開墾的土壤無邊無際,不關心如何保持土壤的肥力.正如托馬斯·傑斐遜所說：「人們不願施肥,因為買一英畝新地比為一英畝土地施肥還要便宜」[1].由於那時的人口基數低,農業特別是土地資源豐富,資源利用與環境保護之間的矛盾不很突出.然而到了20世紀初,美國獨立後不到100年間,就出現了因植被破壞而引起嚴重的水土流失,用地與養地不當造成的地力衰退等問題,美國政府不得不到處尋求解決這個問題的辦法.他們關注到中國的人口密度比美國大得多,可持續問題卻沒有那麼嚴重.於是在1909年聯邦政府派遣了土壤學家富蘭克林·金（Franklin Hiram King）到中國尋找傳統農業的寶貴經驗.金以一個農業土壤學家的銳利目光,從宏觀和微觀的不同層次,對中國農業和農村進行了認真考察和研究.回國後寫成了《四千年的農民》（Farmers of forty centuries or Permanent agriculture in China, Korea and Japan）,書中介紹了中國4000年來悠久的農業成就,獨特的精耕細作、農作物輪作和水土保持的思想,認為中國傳統農業以豆科植物為中心的合理輪作、施用廄肥、堆肥等8個方面值得美國農民借鑒,提出了最初的有機農業思想[2].該著作在世界各國特別是西方國家對東方農業沒有全面認識的背景下,引起了美國農業界和農學界的極大關注,並產生了深遠影響.特別對包括英國霍華德和美國羅代爾在內的後來從事有機農業的學者產生了影響和啟示[3]. 然而該書的出版並未解決業已存在的環境問題.美國到1933年至少有5000萬英畝土地成了不毛之地,12500萬英畝因侵蝕而地力倍減.1934年一次災難性的黑風暴圈走了3億噸的土壤,使（小麥）當年冬小麥減產102億斤[4].1935年大塵暴卷土而來,此後出現連續3年的大乾旱. 20世紀美國情況確實不好.但是在中國,問題出現得更早,早在先秦時期就已經出現的類似的環境問題.孟子早就指出,齊國東南的牛山之所以「童山濯濯」,即因過度的採伐和放牧之故,孟子以「養」和「用」的關系說明：「苟得其養,無物不長；苟失其養,無物不消.」用和養平衡的辦法是「數罟（過密的漁網）不入洿池,魚鱉不可勝食也；斧斤以時入山林,林木不可勝用也.」這很合乎生態平衡的原理,能夠實現農業的可持續發展.《管子》,《荀子》,《淮南子》中都有較孟子更詳細的論述和主張,這是局部地區的濫砍濫伐,濫捕濫捉所受自然的報復以後,所得出的深刻教訓.其中荀子說：「草木榮華滋碩之時,則斧斤不入山林、不夭其生不絕其長也,黿、鼉、鱉、鰍、鱣,孕別之時,罔罟（過密的漁網）毒葯不入澤,不夭其生,不絕其長,……污池淵沼川澤,謹其時禁區,故魚鱉優多而百姓有餘用也.斬伐養長不失其時,故山林不童而百姓有餘材（二）生態脆弱型在環境依賴型的背後,同時還存在較嚴重的生態脆弱.這不僅表現在北方的黃河流域,生態脆弱的西南山區,同時也表現在經濟重心的江南一帶. 由於在土地利用方面就出現了「田盡而地,地盡而山」,於是西南山區大量被開墾,東南一帶也出現了梯田,水土流失不可避免.宋元時期為了 緩解人口壓力,還出現了櫃田、葑田、沙田、塗田等多種形式,都是利用各種可能增加糧食種植面積,養活更多的人口. 在國家經濟賴以維持的江南地區,由於圩田在宋元時期不斷擴大,與水爭田的結果是破壞了水系,造成了水害,常常致災.宋代農民不斷有「復湖」和「廢田」的呼籲,宋孝宗曾經說過：「浙西自有圍田,即有水患.」南宋時曾經多次下令禁止圍田和復田為湖,但因為權貴所梗而不能行.清代魏源在《湖廣水利書》中說,由於圩田和圍田的不斷擴張,結束了「歷代以來有河（黃河）患而無江（長江）患」的歷史,長江開始成災. 更加直接的描述可從民諺中看到,說明程度和范圍並不小.在前述的「湖廣熟,天下足」流行的同時,有「沙湖沔陽洲,十年九不收,要收一年頂十年收」之諺流行.平原地區肥沃的土地「一年要頂十年收」,但是這種經濟類型非常脆弱,常常是「十年九不收.」因為大量圍墾濕地,一旦洪水來臨,無處行洪,成災絕收.中國歷史上災荒嚴重,自宋代開始即有救災著述問世,明清時期更多. 不過,需要特別指出的是,稻作的發展,相對於旱地的麥作和粟作,對環境的破壞相對來說要小很多,一般情況下它不會引起水土流失.而南方的生態環境的破壞,主要是山地旱作所為,特別是美洲高產作物引進後,對西南山區環境的破壞.能夠種水稻的地區,多是低濕地,本身水源較充分,生態恢復能力很強.所以稻作支撐了中國封建社會後期文明的進步,並延續至今,它的高產養活了東南一帶稠密的人口,創造了輝煌的文化.稻作文明支撐了中華帝國文明後期的發展. 在南方,生態脆弱性的體現與北方性質完全不同,它主要表現在兩個方面,其一是在山區由於旱作而不是稻作引起的水土流失,主要表現在西南地區；其二是湖區對濕地的圍墾,導致洪水時無法泄洪,引發災害,主要表現在長江中下游一帶.因此,如果不是古代的人們發明了種植水稻,中國的生態環境變遷的歷史將會是何種情形. 環境破壞是農業歷史的主流,然而在人類破壞的主旋律之外,還有一些迴旋,延緩主流的破壞程度,那就是從生態的角度出現了一些積極地應對,從節約土地,保護生態的角度,有許多措施被發明和運用,其中著名的就有北方的間作套種,南方的「稻田養魚」和「桑基魚塘」.這些是技術進步過程中的一些措施,解決了土地不足的矛盾,緩解了生態環境惡化的危機. （二）保護與可持續利用土地的實踐關於可持續利用土地的實踐,主要表現在以下幾個方面：1、漢代以來的「間作」「套種」 單一種植結構,局部地區的人口過剩,節約土地、充分利用土地在所必然.春秋戰國之際已經出現了輪作復種,《管子 · 治國》有「四種五獲」.《荀子 · 富國》上記有「一歲再獲之.」這些在中國農學史上被視為提高土地利用率方面的創舉.西漢時期稻麥一年二熟已經出現,間作套種也開始萌芽.[14]到了明清時期,間作套種開始盛行,與明清之際東南地區自隋唐以來北方向南方移民已經無地可墾,人地關系緊張有關.當時有「稻豆間作套種」,「麥豆間套和混播」,「棉麥套種」,「糧肥套種」,「糧草混種」,「林、糧、豆、蔬、草的間作套種」,陝西興平有「一歲數收」與「二年收十三料之法」.總之,在狹窄的土地上,當人口無法向外移民時,只有向空間尋求發展機會[15]. 2、明代的「養鴨治蝗」 「養鴨治蝗」類似於「稻田養魚」,初見於明代.明代陳經綸在他的《治蝗筆記》中詳細地記載了自己發明養鴨治蟲的經過.陳經綸曾經從菲律賓的呂宋島,把甘薯引種到福建進行試種,以後他和他的子孫們又積極致力於在各地推廣甘薯種植,甘薯成為普通大眾的食糧,在很大程度上要歸功於陳經綸和他們一家,由於甘薯較廣的適應性,緩解了當時東南一帶乃至全國很多地區食物缺乏的危機.據學者研究,養鴨治蝗是陳經綸在推廣甘薯種植的過程中發明的.後來,這種方法果然成為江南地區治蝗的重要辦法之一,不少的治蝗專書中也都提到了這種治蝗辦法. 3、清代「桑基魚塘」 「桑基魚塘」最早的文獻記載於《廣東新語》,它是廣東省珠江三角洲一帶獨具地方特色的一種農業生產形式.即桑地依賴於魚塘肥泥,養蠶依賴桑葉,而魚塘則依賴於蠶屎、蠶沙這樣互相依存的形式.在珠江三角洲的養蠶區,布滿著「桑基魚塘」,這種生產形式一直延續至今.據《高明縣志》（1894年）載：「將窪地挖深,泥復四周為基,中凹下為塘,基六塘四,基種桑,塘畜魚,桑葉飼蠶,蠶屎飼魚,兩利俱全,十倍禾稼」.「桑基魚塘」也就是「基種桑,塘養魚,桑葉飼蠶,蠶屎飼魚,塘泥培桑」,即蠶沙（蠶糞）喂魚,塘泥肥桑,栽桑、養蠶、養魚三者有機結合,形成桑、蠶、魚、泥互相依存、互相促進的良性循環,避免了窪地水澇之患,收到了「倍禾稼」的經濟效益,營造了十分理想的生態環境,前一環節的廢物成為後一環節的營養物（如蠶屎飼魚）,實現了綜合利用,減少了環境污染. 上述措施不僅可以很好地緩和人地緊張關系,還較好地保護了生態環境.這些措施的發明,既是中國自宋代以來經驗科學領先於世界的繼續,同時也是環境惡化後的一種有效應對. 4、西漢的「飯稻羹魚」、東漢以來「稻田養魚」稻魚共生及稻魚鴨共生「稻田養魚」是種植技術和養殖技術的「套種」,也就是稻和魚的套種和套養,它也是江南地區因為人地關系緊張而節約土地的新發明.「稻田養魚」可以遠溯至漢代司馬遷在《史記》中所說的楚越之地的「飯稻羹魚」傳統,向安強對有學者根據東漢的考古發現和魏武《四時食制》一書中有魚「出稻田」,而認定東漢開始出現「稻田養魚」的觀點提出質疑.[16]但是我們認為,東南一帶延續越人的「飯稻羹魚」傳統完全有可能,只是沒有相應的文獻佐證而已.游修齡先生指出：「浙江永嘉山區的老農說,三國孫權坐天下時,我們的祖先就開始在稻田養魚了.這個口述歷史是符合歷史事實的.」而在貴州,侗、苗族也有「稻田養魚」的習慣. 正如游修齡所言,古代的山越在山區種植水稻,可以利用山間的流水和自然降雨獲得保證,但魚食只限於山溪水澗里的少量魚類,實在無法滿足需要.因而想到將它們放養到稻田裡繁殖,經過反復的試養和馴化,終於從鯉魚中選擇出一種適宜於稻田飼養的「田魚」來,最後成為今天著名的「甌江彩鯉[17].」「稻田養魚」的存在還需要一個關鍵的前提條件,即良好的民風,如果養於稻田的魚在主人沒有收獲之前,就有人偷走,那這種傳統是不可能持續下去的. 「稻田養魚」可說是山越對「飯稻羹魚」的應變和創新,在空間上進行了立體的「套種」,是明清以來由於人地關系緊張,在種植業之間套種之外的另一種套種形式,只是將前者作物中的一種換成了養魚而已.稻魚共生,種養結合,利用了空間,節約了土地,同時還減少了中耕所需要的勞動力投入,可謂一舉多得.長期以來,主要從事種植業的民族,勞動所得到多是一些植物性食物,食物結構單一,品質欠佳.而「稻田養魚」則在收獲水稻的同時,得到動物蛋白質,彌補了農耕民族食物中動物蛋白質不足的缺陷. 「稻田養魚」將種稻和養魚有機地結合起來,稻田養魚的生態好處多多,田魚覓食時,攪動田水,攪糊泥土,為水稻根系生長提供氧氣,促進水稻生長.田魚吃了稻田裡的豬毛草、鴨舌草等雜草以及葉蟬等害蟲,免去了使用農葯和除草劑,田魚的排泄物等於給稻田施加有機肥料,最終人們獲得了魚肉和稻米,動植物蛋白質齊全,取得良好的經濟效益[18]. 可能是文化或者其它方面原因,大米從來都沒有在歐洲吸引過西方的消費者,它只是日常食物的一種多功能和便宜的替代品或補足品.它主要被用於喂飽遊民群體——士兵,孤兒,海員,監獄犯人,窮人等等,補缺或替換更合口的食物.大米還有其它用途,它常常被用來喂養動物,還具有多種工業用途,但大米從來沒有被視為賴以生活的物品[19]. 但是在中國,水稻則被視為細糧,至少不比小麥地位低其貢獻無法計算的.水稻自大約一萬年前被馴化種植以後,就是東方世界的主要食物,它不僅養活了眾多的人口,而且還在某種意義上顛覆了農業必定破壞環境的定律,因為種植水稻並不必然造成水土流失.所以說,它支撐了南方稠密的人口,也支撐了明清以後封建社會經濟文化的持續發展. 是因為水稻,這一唯一的高產的水生糧食作物,並利用了低濕地,才會使中華文明在隋唐以後的時代繼續,不像有些文明那樣因為生態的原因而中斷.試想一下,如果東方的中國,沒有種植水稻,情況會如何呢?小麥只能種植於旱地,小米的產量遠不如大米,它們無法養活如此多的古代中國人,玉米、土豆、馬鈴薯只是明清時期才從美洲引進,但都無法替代大米的作用.只有水稻,產量高,還能夠保持水土,支撐中華文明後期發展的功臣主要是水稻.所以,我們要感謝上蒼給中國人賜以水稻,高產的水稻支撐了龐大的人口,緩解了緊張的人地關系,已經成為許多人生活的全部. 利用水稻是中華文明發展過程中的一大貢獻,而在稻田中養魚,形成稻魚共生系統,則是將稻作文明推向了一個更高的境地.稻魚共生,既收獲了高產的水稻；同時也收獲了高品質的動物蛋白質,彌補了自秦漢以來中國單一種植業結構所形成的素食食物結構的缺陷；第三,它是一種空間上進行立體 「套種」形式,節約了土地,緩和了長期以來歷史上人地關系緊張的矛盾；第四,由於稻魚共生,減少了對農葯的依賴,維護了生物多樣性的存在,提升了生活在水生環境中雜草的價值.生物多樣性是我們這個時代的稀缺品,它對於因為化學、石油農業所帶來的負面影響能夠起到抑製作用,能夠幫助我們實現人與自然和諧的目標. 6、「稻田養魚」及「稻田養鴨」及其現代意義稻作農業盡管從水土保持的角度,並不存在加劇的作用,稻作,即使是梯田,也不會造成水土流失.南方水田的開墾只是佔住了洪水來臨時的幾何空間,使其無法渲瀉洪水,造成水害.在化肥與農葯沒有大量使用時,它也不會造成水的污染.但是,在今天由於化肥與農葯的大量使用,稻田生態系統被破壞,乾旱地區土壤中的有害物質只是長期駐留其中,而在稻田水生環境下,則大量向河流中滲流,對整個環境造成大的污染,破壞性極大. 關於稻田養魚與養鴨的生態效果,學者們做過較多的研究.稻田多個物種共存對病害的控制效果及機理,病害導致全世界9．9％的水稻產量損失.紋枯病(Thanatephprus cucumeris)是水稻的重要病害之一.研究表明,稻田物種多樣性增加可明顯控制紋枯病的發生.肖筱成等報道稻田養魚系統中,魚類食用水田中的紋枯病菌核和菌絲,從而減少了病菌浸染來源；同時紋枯病多從水稻基部葉鞘開始發病,魚類爭食帶有病斑的易腐爛葉鞘,可及時清除病源,延緩病情的擴展；而魚在田間竄行活動,不但可以改善田間通風透氣狀況,而且可增加水體的溶氧,促進稻株的根莖生長,增加抗病能力,養魚田紋枯病病情指數比未養魚田平均少1．87.稻田養鴨系統對紋枯病的發生也具有較好的控製作用.劉小燕等報道,稻鴨復合系統中養鴨對紋枯病也具有很好的控制效果.鴨子可以啄食部分菌核,減少菌源；鴨子的跑動啄食可使大部分萌發的菌絲受到創傷,從而失去浸染能力；對已感病的植株,鴨子還能啄食禾苗下部入水的病葉,阻礙病情的蔓延.另外,鴨子還具有除草、清理病殘葉片以及減少無效分櫱的功能,增加了田間的通風透光,降低了田間濕度,使紋枯病菌絲無法正常生長,從而減輕紋枯病的發生與危害．與非放鴨試驗區相比,在中稻田和晚稻田中,放鴨區的病株率分別降低了27．29％ (中稻)和8．21％(晚稻) .王成豹等 、楊治平等和章家恩等的研究也表明,稻田養鴨可延緩水稻紋枯病的發展,對病情有較好的控製作用,紋枯病的發病程度減輕了50．0％左右．當然,也有不同的試驗結果,禹盛苗等研究認為,稻田養鴨對紋枯病的控制主要表現在水稻分櫱高峰期和齊穗期,此兩個時期稻鴨試驗區的紋枯病發病率比不養鴨區分別降低了67．1％ 和52．5％.而從水稻的整個生育期看,稻田養鴨紋枯病平均叢發病率比不養鴨高,其原因可能是鴨子的活動損傷了植株的莖葉,使紋枯病菌絲更易侵染植株；另一方面,鴨子還可能成為菌絲的載體,將菌絲帶到不同的地方,使稻叢發病率升高[20]. 注釋： [1] David Grigg: The Transformation of Agriculture in the West. Blackwell. 1992 P40. [2] F. H. King, Farmers of Forty Centuries: or Permanent Agriculture in China,Korea and Japan,1911. [3] 劉曉霞：《美國有機農業發展之研究》,中國農業大學碩士論文,2006年. [4] 李方正、李幼霞：《國外有機農業概況及其發展趨勢》,國家環境保護局科技標准司,1991. [5] 徐旺生：《從間作套種到稻田養魚、養鴨——中國環境歷史演變過程中兩個不計成本下的生態應對》,《農業考古》,2007年第4期. [6] 閻守誠：《自然進入歷史》,《中國經濟史研究》,2006年1期. [7] 王建革：《小農與環境——以生態系統的觀點透視傳統農業生產的歷史過程》,《中國農史》,1995年3期. [8] 錢林清：《黃土高原氣候》,北京,氣象出版社,1991. [9] 何炳棣：《1368—1953中國人口研究》,葛劍雄譯,上海古籍出版社,1989. [10] 《宋史·食貨志》. [11] 李根蟠：《循環經濟、傳統農業與可持續發展》,《經濟社會史評論》第一輯. [12] 謝豐齋：《宋元時期中西方的耕作農業》,《中國農史》,2001年3期. [13] 李根蟠：《循環經濟、傳統農業與可持續發展》,《經濟社會史評論》第一輯. [14] 郭文韜：《中國農業科技發展史略》,中國農業科技出版社,1988,104頁. [15] 郭文韜：《中國農業科技發展史略》,中國農業科技出版社,1988,390~393頁. [16] 向安強：《稻田養魚東漢起源質疑》,《中國農史》,1996年4期. [17] 游修齡：《稻田養魚：傳統農業可持續發展的典型之一》,見《中國經濟史論壇》 [18] 游修齡：《稻田養魚：傳統農業可持續發展的典型之一》,見《中國經濟史論壇》 [19] [美]彼得·考克萊尼斯：《農業的全球化:大米貿易的警示》,陳意新譯,《史學理論研究》,2001年第1期. [20] 王 寒、唐建軍、謝 堅、陳 欣：《稻田生態系統多個物種共存對病蟲草害的控制》,《應用生態學報》,2007年5月 第18卷第5期. （作者單位：中國農業博物館研究部）載《亞洲農業的過去、現在與未來》