水资源的可持续性管理办法--家庭生态水管理技术
（比利时Mons-hainaut大学教授）Joseph Orszagh 著
（水利部信息研究所翻译）党卫红译
摘要 世界上所有与水有关的问题，如旱灾、洪灾、污染和水土流失，究其原因，不外乎打破了大自然的循环，如氮和碳的循环。打破大自然循环的主要原因是对农、林、工业和城市的生物群管理不善。在世界人口稠密的地区，污水净化对家庭生活污水中生物群的破坏已成为打破生态平衡的主要因素。从而导致河水污染和缺乏高质量的饮用水。
比利时Mons Hainaut大学研究出一项适合城郊和农村地区、既简便又经济的水管理技术--雨水利用和家庭生活污水分开处理技术。采用这项技术不需要大量投资，就能完全脱离城市供排水系统。使用雨水不仅能保证拥有高质量的饮用水和很软的卫生用水，用后的污水经埋设在地下的小型简易净水系统净化后还可重复利用，如清洗和灌溉。净化后的水渗入地下经土壤过滤后，水质同地下水一样良好。
一、人类、水及生态系统
当今世界，水已成为地理政治问题的焦点，一些国家还因为水问题正在酝酿发动战争。水资源不断枯竭的主要原因是大量的错误认识打破了大部分地区的水平衡。水问题是一项多学科问题。一位专家的研究成果尽管很卓越，也只能限于问题的一两个方面，很难达到预期效果，相反还会使问题复杂化。
遗憾的是目前解决水问题只制订了某些方面的法规。引水、灌溉、渠道、配水、饮用水、水消毒和水净化这些常见的水问题，分别由水利、市政、农业和卫生部门的专家解决。如果从综合角度分析解决问题的办法，就会发现并没有抓住水的核心问题。
水利设施（引水、水净化）的使用者（包括住在城里的人）也是农业生态系统的一个组成部分。因此，解决水问题决不能脱离农业问题。
人类赖以生存的水和食物源于自然，其排放物（污水和粪便）也应有其归属。如果通过人体和人类生存环境的所有生命循环物质的流动（水、氮、钾、磷等）都呈循环状态，生态系统就能保持良好运行，反之，就会出现问题。
水被硝酸盐污染证明了农业生态系统已遭到破坏。以净化、开发能源或采用其它各种技术为借口对有机物破坏都会造成水污染和土壤贫瘠。目前大多数水净化专家主张采用的解决办法都是不恰当的，其中一个典型实例就是他们将在湿润地区设计建设的澄清池水净化技术照搬到热带半沙漠地区。
可以毫不夸张地说，目前世界上所有家庭污水处理系统都与农业生态系统相脱节，而且低估了其后果的严重性。在发展中国家脆弱的农业生态系统中，市政、卫生专家们采用的传统卫生措施更加危险，他们认为城市污水中的有机物是应该被清除掉的废物。然而事实并非如此。有机物是供养人类生存的农业生态系统生命循环的重要环节。缺乏这种认识已造成众多河流被污染和大片土地沙漠化，但很多人却视其为恶运，认为唯一的解决办法只是河水净化和土地灌溉。
考虑到农业生态系统的运行所采取的方法就截然不同。
农业生态系统的运行需要保证有一定量的水和有机物的流动，而且必须是循环状封闭式的。所有以土地、能源开发或简单净化为理由对有机物的破坏都会降低生态系统的再生能力，从而扰乱生命系统。
破坏有机物的例子数不胜数，其中最明显的一例就是土壤中的腐殖土丧失了，由此还会引发其它很多问题，如土壤侵蚀、洪灾、农作物产量下降、优势水消失等。人们靠建设大型农田水利工程解决问题，其结果只能是彻底破坏农业生态系统。
只关心灌溉、引水、水净化而不考虑整个生态系统中生物群的管理问题是错误折。水问题没有不涉及生物群问题的。
研究表明，水及农业生态问题比能源问题更重要。因为平衡的农业生态系统能提供巨大的能源。在利用生物群能源之前最好要了解生态系统自身生物群是否稳定平衡，并在保证生态系统的平衡条件下，了解生物群能源的最大可利用量。
为量化水的不平衡程度，可以分析研究与人类相关的微生态系统的状态。也就是说，将某地区的生态系统分成若干个与人类生存相关的微生态系统。人们上有他们居住的屋顶，下有生产食物及饲养牲畜的土地；生长的树木，主要满足人的能源需求。所有导致不平衡的因素显而易见。整个生态系统的状态也就清楚了。
这种微生态系统的研究可适用于地球上所有的居民。值得注意的是，地球上吃素食的人是吃肉食人类的1/120~1/30。
当人及作物的用水量不超过雨水所能补给的水量时，水生态系统就是平衡的。所有外界来水都能破坏其它地区生态系统的平衡。
地下含水层的水流量取决于雨水的渗透量。只有当抽取的地下水水量不超过雨水所能补给的水量时才是可行的。
在平衡的农业生态系统中，农作物和牲畜的生产不仅能满足人的食物和能量需求，还能保证土壤中的腐殖土含量，保证稳产及整个生态系统的平衡。
所有减少农田腐殖土含量的行为、措施和技术都是与可持续性发展的方针相违背的，目前的城市水净化措施就是其中之一。
二、人的用水问题
在保护农业生态系统的前提下，具体解决水问题时（如解决人的用水问题）应采用既简便又花费少的办法。
人每天的正常生理需水量不超过5升，卫生用水约20~25升，每人每天如果有25升优质水就足够的。
比利时平均每人每天用水120升（3升饮用、68升洗碗、洗衣、个人卫生和清洁等、43升冲洗厕所）。
在人生存的生态系统中，假定每人每天需水25升，那么利用雨水处理系统对雨水加以利用就能在保护农业生态系统的同时满足人的用水需求。
在绝大多数情况下，靠屋顶收集雨水就可以满足人的用水需求。
可用雨水量由连接蓄水池的屋顶面积和当地年降雨量决定。用水需求B（升/日人）、屋顶面积S（平方米）和当地年降雨量P（毫升/年）的关系式为：
其中r为雨水回收率，对于使用坚硬不透水材料的屋顶，r值在0.8~0.95，草屋顶不适合雨水回收。
蓄水池的容积C（立方米）与屋顶面积呈正比。比例系数b表示降雨规律。
C=b·S
在雨量规律的湿润地区，b值在0.12~0.14，确定b值应考虑最长的旱委蓄水量。
例如，要计算屋顶面积S，用水量B=5升/日人，当地年降雨量P=600毫米/年，金属屋顶的雨水回收率r=0.9。屋顶的面积为1.84米×1.84米。
在年降雨量分布较规律的地区（旱季不超过两个月），蓄水池容积C=bS=0.15×3.38=0.5m3，即为边长79厘米的立方形雨水池。
在沙漠地区，如果每两年平均下暴雨70毫米，为满足用水需求B=5升/日人，屋顶回收率r=0.9，屋顶面积S为：
不透水层顶面积为7.6m×7.6m，但为满足两年用水需求，共需蓄水5升×2年×365天=3650升。雨水池为边长154厘米的立方形，比例系数=b=3.65/58=0.063。
雨水水质分析表明，尽管有大气污染，雨水仍是当今世界上最清洁最容易得到的水源，其自然酸性可被雨水池的混凝土材料中和。
雨水蓄存在地下封盖的混凝土雨水池中，只需简单地使用陶瓷过滤器过滤（空隙率约为0.5微米）就可饮用。这种过滤器可在重力作用下直接将雨水过滤成优质饮用水。
再如第一个例子，为获得25升/日人的家庭生活用水，可建一个面积为17平方米的瓦楞钢板屋顶收集雨水，屋顶与一个2.3立方米的雨水池相连，可用水桶或手工泵从雨水池中取水，这样获得的雨水水质优良，不含有害物质（重金属、残余农药和硝酸盐）。
三、污水问题及生物旱厕所
这25升生活用水不包括冲洗厕所的用水，因为冲水厕所对水环境来讲是一个沉重的负担。人每年的排粪量大约为460升浓缩液体，共含有机物88公斤，氮5.7公斤相当于25公斤硝酸盐。经验表明，在粪便中添加200~250公斤干植物，便可得到半干无味的混合物，易于堆肥。500公斤堆肥经过简单技术发酵后就可使1/6或1/4公顷的土地变得肥沃，这部分土地生产的粮食足够养活一个人。
在一定条件下，冲厕所用的水足够满足农田灌溉，人的粪便也足以使农田土壤肥沃。这个条件就是生物旱厕所，它也是污水净化系统的一大组成部分。
人的粪便经合理堆肥后不仅对人健康无害，而且还能用于农业生产。采用了生物旱厕所，不含粪例的家庭生活污水就可以直接用于农业灌溉。利用城市污水进行农业灌溉的主要卫生问题就是粪例污染问题。
收集雨水作为家庭生活用水，将粪便用于堆肥。在这个小生态环境中，由于只用屋顶上收集的雨水，从而不会浪费、破坏地下水资源，也不会污染环境。用堆肥提供腐殖土（包括其它可发酵的农业废料）可保证土壤中的最大含水量，将农田中所有可用的植物（麦秆、玉米秆等）做为堆肥的覆盖物（堆肥表层），也能防止土壤水分的蒸发。既便在比较干旱的地区，不需用灌溉也可保证农业生产。该项技术的最大特点是增强了土壤的肥力，不必使用合成化肥。
四、污水分开处理技术
生物旱厕所同普通厕所一样卫生、舒适。目前，这种厕所还只限于在有院子的家庭中使用。以后采取一定措施后也可以楼房中使用。可将粪便装入一个标准容器（每人每天的无味粪便不超过2公斤）用卡车运到堆肥中心，同时还可接纳部分可发酵的生活垃圾。农村和城郊地区可直接在家中院子里堆肥。城市生活污水不含粪便后，经过化粪池的沉淀就可直接用于农业灌溉。
取消冲水厕所，城市用水量就可减少35%。如果再除去污水净化沉淀池的水蒸发和渗透量，沙漠地区的城市实行家庭生活污水分开处理系统后可节水50%~60%，这部分节省下来的水就可用于农业灌溉。由于城市粪便增加了土壤的肥力和存水力，又能节约一部分水。
节水只是该系统的优势之一，更重要的是粪便的净化处理使人脱离了生态系统，而分开处理系统可回收污水中的有机物，使生态系统恢复原状。粪便堆肥利用使水生态系统中的生物群的运动连通起来，构成了封闭的氮生命系统的循环，从而减少了化肥用量或根本不用化肥。使用化肥是导致土壤腐殖土丧失的主要原因。
五、土地恢复政策
合理的水政策始于合理的农业政策。其出发点就是恢复被密集农业技术破坏了农田。今天使用化肥、农药甚至采用转基因作物获得的高产可能就是明天的饥饿；只有生物或有机农业才是养育人类的可持续发展的农业。农作物生产与牲畜饲养相结合的自给自足的地区小型农业是农业可持续性发展的最佳模式。
农业生态系统恢复平衡的结果之一就是恢复水环境，但如果不采用农业生物群管理技术就难以实现。农业生物群管理技术的基本概念是①严格限制或最好禁止使用化肥和杀虫剂。②农业生产与牲畜饲养相结合。③取消单一型农业，大力发展多种经营；农作物和牲畜种类多样化。④选择适合当地动植物群落生存环境的农作物和牲畜种类，运用良种和种畜繁殖生产，恢复当地的动植物种类。⑤坚决禁止种植转基因作物。⑥利用一切可利用的生物群如城市生活垃圾，人类粪便，通过施堆肥恢复土壤的腐殖土。⑦推广地膜覆盖技术，减少土壤水分蒸发。⑧建立野生动植物保护区（生物多样化）目的是为恢复土壤腐植土和发展生物群提供能源。最好的办法是将大规模农业生产转为农林牧相结合的小型农业生产。
六、结论
一切水问题都离不开生物群管理。水管理与生物群管理同等重要。可以使遭到破坏的用以保护生态系统正常运行的生命循环得以恢复（特别是氮和水）。
当某地出现水问题时，不应单从水利工程着手，而应深入研究其生态系统的运行情况，从根本上解决水问题。恢复生物群循环系统可自行恢复水状态的平衡，而且常常不必化巨资建设大型水利工程。
城市污水净化是导致不平衡的主要因素之一，最佳的选择是采用雨水利用和生物旱厕所技术，它是真正符合可持续性发展战略的一项最新技术。
使用雨水处理系统，人人都可拥有高质量的饮用水。
