以色列为何要极限节水国家?以色列节水技术到底多厉害?
以色列是一个高度发达的资本主义国家, 在促进全球科技发展方面做出了巨大贡献。自开国以来,以色列就一直十分重视科学和工程学的研究, 并投入了大量资源。 以色列人认为发展高科技,就不得不提高教育水平。 因此,在整个中东和西亚地区,以色列国民的平均受教育年数是最高的,即使在亚洲也仅次于日本,在全球范围内,以色列教育始终位列前茅。
以色列的教育制度比较完善,拥有中东地区最好的大学, 在以色列,平均每一万个人中就有145名科学家和工程师,并且科学家比例位列全球第一。
中东几乎是世界上最缺水的地方:人们用水贵如油来形容水的匮乏。中东国家尽管靠出口石油而国力强盛,但绝大多数中东国家的淡水价格都比较贵。以色列在所有的中东国家中是一个特例,因为以色列超过60%的国土面积为沙漠与旱地,是世界上淡水资源最稀缺的国家之一,但以色列的淡水价格却在整个中东地区却是相当低的。
以色列首任总理本.古里安曾说过,以色列的经济未来在南方沙漠地区。在以色列,水是被认为改建沙漠的命脉。以色列从1952年起斥资1.5亿美元,花了11年时间竣工了145公里长的北水南调输水管道,然而传统的灌溉方式使得沙漠改建推进十分缓慢。
1962年,以色列的一位农民偶然发现一个现象,在水管漏水处的庄稼长势非常旺盛,由此,研究人员认为水在同一点上渗透到土壤里是增加冷却、高效灌溉及控制水、肥、农药最有效地的办法。这一颠覆性的灌溉方法立即获得了政府的大力支持,由此,闻名世界的耐特菲姆滴灌公司也于1964年诞生。
滴灌发明之后,以色列农业用水总量30年来一直稳定在13亿立方米左右,但最终农业生产量却翻了5倍以上。
什么是滴灌?
所谓滴灌,其原理很简单,就是让水平衡地滴渗到每颗植株根部。滴灌是一种对于农作物来说最有效的水分和养分输送系统。滴灌在适当的时间将适当的水量和养分直接输送到植物的根部,这样每一株植物都能获得合适的养料和水分,从而获得快速而优质的生长。
使用滴灌,不但农作物可以获得更高的产量和优良品质,还能够最大化的节约用水、极大减少灌溉过程水分的蒸发、流失、最大化地节约肥料及人工。
水和营养物质通过滴灌管输送到整个地块,滴灌管内部每隔一段距离就会配置一个滴头,含有水和肥料的液滴从滴头均匀流出,从而使水和养分均匀地分布到每株植物根部区域。
其实,植物往往是以平衡的方式获得水分和营养,太多太少都对于植物及农作物没有益处,就像人不可能一天就吃掉一年的食物,农作物及植物同样如此,滴灌经常以合适的、小剂量的施用水和养分,确保植物农作物最佳的生长条件,从而帮助农作物、植物达到更高产量。
到2050年,地球上将达100亿人左右,人均可耕地减少约20%,在农作物及植物满足人类生存条件的能量前提下,加上水资源日益短缺,所以,人类急需一种提高农业生产力及生产效率的方法,滴灌也因此显得尤为重要,因为通过滴灌可以帮助农民提高每单位平方米土地农作物的产量,尤其是节约水资源。
以色列滴灌系统目前已发展到了第六代以上,全球80多个国家几乎都采用以色列的滴灌技术,而以色列著名耐特菲姆滴灌企业的年收入一度达到2.3亿美元,并且80%的滴灌设备都用来出口。
滴灌显然颠覆性地改变了传统的浇灌模式,当今的以色列,各地遍布着滴灌管道,尤其公路旁边分布了无数的滴灌系统。特别是田地上的超过1米直径的黑塑料储水罐,滴灌系统的电脑会自动把含有肥料、农药的水渗透到植株根部。
在以色列,水利是农业的命脉不是一句空话,以色列农业重点不在于挖多少沟渠,而在于如何科学地灌溉、高效地节约用水,因此,通过滴灌的方式能够使每一寸土地都能够应用到滴灌的高科技技术。电脑系统控制的水、肥、农药滴喷灌系统已经被以色列特色现代农业广泛使用,产生非常大经济和社会效益,同时以滴灌技术的应用也将大大缓解全球水资源危机。
在滴灌的优势效果上: 1)滴灌技术比漫灌方式节水大约1/3-1/2;2)滴灌还可使单位面积土地扩张到1/3甚至于5倍。3)滴灌可以使得水及肥料的利用率高达90%以上。 最重要的是滴灌能够有效地避免土壤盐碱化和土壤板结。
以色列水资源总共才大约16亿立方米,其用水总量为20亿立方米,因此,水资源严重不足,一直以来需要靠污水处理和海水淡化来补充。
以色列国土面积有三分之二的为沙漠和荒山,土地不但贫瘠且干旱。以色列的北部是高地,中部是丘陵,由中部向南延伸是沙漠地区。所以,以色列的人均水资源只有世界平均水平的大约3%,仅仅相当于江苏的1/10左右,并且全国有2万多平方公里面积严重干旱缺水,适合农业种植的土地面积不足20%,因此,在全球范围内其土地之贫瘠令人咋舌。
19世纪末,美国著名作大作家马克.吐温来到以色列,文章曾经写到:在所有景色凄凉的地方中,这儿首当其冲,这里寸草不生,死气沉沉。
令人称赞的是,100多年后的现在,以色列街头完全是绿草如茵、诗意盎然。因为以色列不仅已经成功摆脱缺水困境,还向欧洲等地区出口大量蔬菜、瓜果、鲜花等高耗水量的农产品,成为欧洲的果园。同时,以色列的水处理技术和水管理经验也为世界其他缺水地区提供了重要借鉴。
以色列出现翻天覆地变化来自于其颠覆性的滴灌技术。滴管技术改变了以色列。可以说,以色列每一棵树、每一朵鲜花、每一个植株,都是滴灌技术的结晶与智慧再现。
以色列是怎样做到水资源的保护及研究的?
一、以色列政府从立法上保护及重视水资源:以色列历届政府建立了相对完善的水资源管理法律法规体系。以色列建国初期就拟定了《水法》草案,并于1959年通过以色列水资源管理基本法《水资源法》,规定以色列境内所有水资源均归国家所有,国家统一管理全国水资源,对各项事业的用水权、用水额度等进行统一安排,人人都有用水的权利,但不能使水资源盐化或者耗尽;
1962年通过《地方政府污水管理法》,规定地方政府在规划、建造和维护污水系统良好运作方面的义务;1971年修订《水资源法》,禁止任何人直接或间接污染水资源;1995年制定《水井控制法》对允许钻井的范围、水设备、罚款等设置明确规定。
二、以色列的滴管技术使得农业呈现根本性变化:在1965年,以色列发明了滴灌技术后,以色列的农业及种植业发生了颠覆性变化。随着计算机科学技术的发展,由计算机精确控制的电脑微灌技术使得滴灌的节水能力不断提高,甚至于发展到可通过检测植物茎和果实直径变化来决定对植物的灌溉时间间隔,这些植物传感器是直接和计算机相连接的。当需要灌溉时,计算机将自动打开灌溉系统进行操作。另一方面,农业科学家还能够根据气象条件、土壤含水量、农作物需水量等参数及时调整滴灌水量和频率,有效避免了水资源浪费。
三、以色列非常注重水资源的循环利用: 以色列人的节水意识非常强,以色列是世界上第一个强制使用双冲式马桶的国家。仅此一项就节约了一半左右的马桶用水,平均到每个国民将节省1700加仑水,总计大约会节省135亿加仑水。
以色列环境保护部在《节约用水的建议》中,规定和建议了很多节水的具体细节及措施:比如空调排水系统的滴水可以用来浇灌家里的盆栽和花园植物;在刷牙、在打肥皂、在洗碗的空隙时间要及时关闭水龙头;在洗碗机装满碗后再启动洗碗机;在洗衣机装满衣服后再启动洗衣机;在厨房及浴室的水龙头上安装控制水流的装置,并且要求定期检查家里的水龙头是否漏水等等,以色列人的水资源节约意识深入人心、细致入微。
以色列水务委员会每年都会制定、分配不同用水户的用水定额。以色列为了鼓励人们节约用水,规定了农业生产者按其用水量占其用水配额的百分比缴纳费用。每年水利委员会都会将70%的配额交给农业经营者,然后再根据总降水量分配剩余的额度。
以色列人真正做到了充分发挥每一滴水的最大价值。以色列的农业专家奥马曾说,清洗土豆的消毒水并不会直接进行排污处理,而是在净化池经过处理净化后再继续用于农场的喷洒灌溉。
以色列的大型畜牧场几乎都采用非常完善的水循环系统,比如动物粪便会被集中运送到垃圾处理器进行水及便分离,净化后的水用来奶牛清洗、牛棚降温,最后经过净化后再用于植被的灌溉,这些水循环再利用的政策措施不仅可以节水,还大大降低了生物污染风险,最大化地保护了生态环境。
以色列的污水回收系统为国家提供了大量淡水资源。根据统计,以色列污水回收利用率高居全球第一! 以色列强大的污水回收处理能力每年都在为以色列提供大量灌溉用淡水资源。
四、以色列研究替代水资源:以色列位于地中海东岸,充足的海水资源和严重匮乏的淡水资源让以色列一直将研究海水淡化作为解决淡水资源的重要手段。以色列目前拥有5家规模较大的海水淡化工厂,年产出淡水资源约占全国可饮用水供应量的70%。
海水淡化主要有两种方式:一种是蒸馏的方式,另外一种是利用反渗透装置淡化的方式。无论何种方式都是将海水中的盐分提取出来。蒸馏装置是通过将海水加热使水蒸气蒸发,然后将冷凝水汇聚到管道中把水收集起来。
反渗透装置,是利用反渗透膜两侧的不同压力使得膜一侧的海水中只有水分子才能够通过反渗透膜。以色列目前使用的主要是反渗透膜装置。
世界上最大的两个海水淡化工厂都位于以色列。自2014年,以色列超过40%的农业用水都来自于淡化处理过的海水和经过处理的城市污水。
根据希伯来大学教授伊多·卡恩的推算:以色列海水淡化厂的生产成本基本保持在每立方米0.5到0.55美元之间,其中有50%左右是电力成本,因此,降低能耗就等同于降低成本。
以色列人降低能耗的一种手段就是自建发电厂,实现电力自给自足,并且通过水电联产将多余电量卖给国家电力公司。此外,以色列海水淡化工厂采取削峰填谷的方式降低用电成本。
随着能规模的不断扩大和成本不断降低,以色列开始反灌淡水湖泊,用以保护淡水湖泊生态环境。以色列海水淡化技术使得以色列摆脱了长期以来严重缺水囧境。
五、以色列研究新兴产水资源:以色列著名水生成技术开发公司Water-Gen Ltd已经研发出能够提取空气中淡水资源的设备,该产品使用一系列过滤器净化空气。抽取空气并冷却来提取其水分,并转化为干净的饮用水,但提取空气中淡水资源的成本高于淡化海水,但优点是这项技术提取的淡水资源受环境和基础设施条件限制非常小,可以随时随地为制造出纯净的饮用水。空气冷却技术产生水的成本取决于电的价格,未来如果成本能够大幅降低,空气淡水资源提取技术将能够为世界各地水资源匮乏地区带来福音。
六、以色列未雨绸缪建全国性水网工程:以色列从1953年起就开始建设全国性的水网工程。1964年耗资1.47亿美元建设了全国性水网工程,工程主管道130公里,共有400个扬水站,5000公里输分水管道,每年输水13.5亿立方米。以色列北部的水源主要是加利利湖,占全国需水量的33%,其余为北部山区和西北部地中海平原地区的地下蓄水层。加利利湖经科学论证每年可再生水资源4.7亿立方米。为保持水量平衡、避免水质恶化每年按时输水,输送率达95%。
值得一提的是,以色列和叙利亚之间争执的戈兰高地淡水丰富。根据统计,戈兰高地大大小小的湖泊储水量相当于北京的密云水库,在严重缺乏水资源的中东地区有中东水塔之称,现在以色列40%的水源都来自于戈兰高地地区。
以色列被全世界誉为创业与智慧的国度
以色列的创新意识不仅来自于生存意识,也来自于学习意识。据有关统计, 在以色列人均年读书量达到64本,以色列人家里的书架一定要放在床头,且是这个民族世代相传的做法,以色列人对书籍及知识是非常渴望和尊重。 在每周的安息日到来时,所有的犹太人都要停止一切商业和娱乐活动,人们只能呆在家中安息祈祷,只有全国所有的书店可以营业,而且这一天光顾书店的人也是最多的。可见,以色列至今产生了14位诺贝尔奖并非是偶然的。
以色列开国之父本-古里安的有一句话:不可能的事情,我们坚持做,困难的事情,我们多花些时间。他教导国人敢于创新,追求卓越,用智慧创造财富与生存。
2019年,以色列GDP总量有3800亿左右。但以色列的人均GDP(国民幸福指数)处于很高水平,达到了4.1万美元左右(IMF数据),以色列的人均GDP在世界上排名一度跻身全球前十!这个成绩很了不起。
以色列对于世界科技的发展贡献相当大。以色列科学家在遗传学、计算机科学、光学、工程学和其他技术产业上都具有杰出贡献。
以色列在生命科学和医疗器械领域是全球公认的领跑者! 以色列是世界上第二大医疗器械供应国。在全世界引起巨大的反响的、世界上第一个胶囊式内窥镜就是以色列发明并率先进入临床使用的。
以色列在美国纳斯达克上市的公司超过了80家,全世界仅次于美国和加拿大,排名世界第三。仅在2016年一年中以色列就诞生了1000多家创新科技公司,平均每天诞生3家新公司。
以色列创建了世界上第一条电气化城市道路。 它将在特拉维夫大学与其主要火车站之间建造2公里的充电公路,在这条公路上把铜线圈安装在路面下,在车辆行驶中,可源源不断地为车辆提供电力。
以色列人均拥有创新企业数量、人均拥有高科技公司均排名世界第一。它的每100万人中就有8000多名研发人员,人均数量几乎是美国的两倍。
世界经济论坛数据统计,以色列企业在获得熟练劳动力方面排名世界第二位。上面说过创新竞争力来源于对研发的大量投入。以色列研发投入占GDP总量中,以色列是全球国家中最高的! 所以,以色列在教育创新方面不但舍得花钱,也不怕花钱。以色列也由此被称为全球创新的国度。(文章数据来自IMF及公开媒体及综合)