楠木軒

以色列的節水技術到底多發達?

由 烏雅建義 發佈於 科技

以色列是一個高度發達的資本主義國家, 在促進全球科技發展方面做出了巨大貢獻。自開國以來,以色列就一直十分重視科學和工程學的研究, 並投入了大量資源。 以色列人認為發展高科技,就不得不提高教育水平。 因此,在整個中東和西亞地區,以色列國民的平均受教育年數是最高的,即使在亞洲也僅次於日本,在全球範圍內,以色列教育始終位列前茅。


以色列的教育制度比較完善,擁有中東地區最好的大學, 在以色列,平均每一萬個人中就有145名科學家和工程師,並且科學家比例位列全球第一。

中東幾乎是世界上最缺水的地方:人們用“水貴如油”來形容水的匱乏。中東國家儘管靠出口石油而國力強盛,但絕大多數中東國家的淡水價格都比較貴。以色列在所有的中東國家中是一個特例,因為以色列超過60%的國土面積為沙漠與旱地,是世界上淡水資源最稀缺的國家之一,但以色列的淡水價格卻在整個中東地區卻是相當低的。


以色列首任總理本.古裏安曾説過,以色列的經濟未來在南方沙漠地區。在以色列,水是被認為改建沙漠的命脈。以色列從1952年起斥資1.5億美元,花了11年時間竣工了145公里長的“北水南調”輸水管道,然而傳統的灌溉方式使得沙漠改建推進十分緩慢。

1962年,以色列的一位農民偶然發現一個現象,在水管漏水處的莊稼長勢非常旺盛,由此,研究人員認為水在同一點上滲透到土壤裏是增加冷卻、高效灌溉及控制水、肥、農藥最有效地的辦法。這一顛覆性的灌溉方法立即獲得了政府的大力支持,由此,聞名世界的耐特菲姆滴灌公司也於1964年誕生。

滴灌發明之後,以色列農業用水總量30年來一直穩定在13億立方米左右,但最終農業生產量卻翻了5倍以上。


所謂滴灌,其原理很簡單,就是讓水平衡地滴滲到每顆植株根部。滴灌是一種對於農作物來説最有效的水分和養分輸送系統。滴灌在適當的時間將適當的水量和養分直接輸送到植物的根部,這樣每一株植物都能獲得合適的養料和水分,從而獲得快速而優質的生長。

使用滴灌,不但農作物可以獲得更高的產量和優良品質,還能夠最大化的節約用水、極大減少灌溉過程水分的蒸發、流失、最大化地節約肥料及人工。


水和營養物質通過滴灌管輸送到整個地塊,滴灌管內部每隔一段距離就會配置一個滴頭,含有水和肥料的液滴從滴頭均勻流出,從而使水和養分均勻地分佈到每株植物根部區域。

其實,植物往往是以平衡的方式獲得水分和營養,太多太少都對於植物及農作物沒有益處,就像人不可能一天就吃掉一年的食物,農作物及植物同樣如此,滴灌經常以合適的、小劑量的施用水和養分,確保植物農作物最佳的生長條件,從而幫助農作物、植物達到更高產量。


到2050年,地球上將達100億人左右,人均可耕地減少約20%,在農作物及植物滿足人類生存條件的能量前提下,加上水資源日益短缺,所以,人類極需一種提高農業生產力及生產效率的方法,滴灌也因此顯得尤為重要,因為通過滴灌可以幫助農民提高每單位平方米土地農作物的產量,尤其是節約水資源。

以色列滴灌系統目前已發展到了第六代以上,全球80多個國家幾乎都採用以色列的滴灌技術,而以色列著名耐特菲姆滴灌企業的年收入一度達到2.3億美元,並且80%的滴灌設備都用來出口。


滴灌顯然顛覆性地改變了傳統的澆灌模式,當今的以色列,各地遍佈着滴灌管道,尤其公路旁邊分佈了無數的滴灌系統。特別是田地上的超過1米直徑的黑塑料儲水罐,滴灌系統的電腦會自動把含有肥料、農藥的水滲透到植株根部。   

在以色列,“水利是農業的命脈”不是一句空話,以色列農業重點不在於挖多少溝渠,而在於如何科學地灌溉、高效地節約用水,因此,通過滴灌的方式能夠使每一寸土地都能夠應用到滴灌的高科技技術。電腦系統控制的水、肥、農藥滴噴灌系統已經被以色列特色現代農業廣泛使用,產生非常大經濟和社會效益,同時以滴灌技術的應用也將大大緩解全球水資源危機。   


在滴灌的優勢效果上: 1)滴灌技術比漫灌方式節水大約1/3-1/2;2)滴灌還可使單位面積土地擴張到1/3甚至於5倍。3)滴灌可以使得水及肥料的利用率高達90%以上。 最重要的是滴灌能夠有效地避免土壤鹽鹼化和土壤板結。

以色列水資源總共才大約16億立方米,其用水總量為20億立方米,因此,水資源嚴重不足,一直以來需要靠污水處理和海水淡化來補充。

以色列國土面積有三分之二的為沙漠和荒山,土地不但貧瘠且乾旱。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區。所以,以色列的人均水資源只有世界平均水平的大約3%,僅僅相當於江蘇的1/10左右,並且全國有2萬多平方公里面積嚴重乾旱缺水,適合農業種植的土地面積不足20%,因此,在全球範圍內其土地之貧瘠令人咋舌。

19世紀末,美國著名作大作家馬克.吐温來到以色列,文章曾經寫到:在所有景色淒涼的地方中,這兒首當其衝,這裏寸草不生,死氣沉沉。


令人稱讚的是,100多年後的現在,以色列街頭完全是綠草如茵、詩意盎然。因為以色列不僅已經成功擺脱缺水困境,還向歐洲等地區出口大量蔬菜、瓜果、鮮花等高耗水量的農產品,成為歐洲的“果園”。同時,以色列的水處理技術和水管理經驗也為世界其他缺水地區提供了重要借鑑。

以色列出現翻天覆地變化來自於其顛覆性的滴灌技術。滴管技術改變了以色列。可以説,以色列每一棵樹、每一朵鮮花、每一個植株,都是滴灌技術的結晶與智慧再現。


一、

1962年通過《地方政府污水管理法》,規定地方政府在規劃、建造和維護污水系統良好運作方面的義務;1971年修訂《水資源法》,禁止任何人直接或間接污染水資源;1995年制定《水井控制法》對允許鑽井的範圍、水設備、罰款等設置明確規定。

二、


三、

以色列環境保護部在《節約用水的建議》中,規定和建議了很多節水的具體細節及措施:比如空調排水系統的滴水可以用來澆灌家裏的盆栽和花園植物;在刷牙、在打肥皂、在洗碗的空隙時間要及時關閉水龍頭;在洗碗機裝滿碗後再啓動洗碗機;在洗衣機裝滿衣服後再啓動洗衣機;在廚房及浴室的水龍頭上安裝控制水流的裝置,並且要求定期檢查家裏的水龍頭是否漏水等等,以色列人的水資源節約意識深入人心、細緻入微。

以色列水務委員會每年都會制定、分配不同用水户的用水定額。以色列為了鼓勵人們節約用水,規定了農業生產者按其用水量佔其用水配額的百分比繳納費用。每年水利委員會都會將70%的配額交給農業經營者,然後再根據總降水量分配剩餘的額度。


以色列人真正做到了充分發揮每一滴水的最大價值。以色列的農業專家奧馬曾説,清洗土豆的消毒水並不會直接進行排污處理,而是在淨化池經過處理淨化後再繼續用於農場的噴灑灌溉。

以色列的大型畜牧場幾乎都採用非常完善的水循環系統,比如動物糞便會被集中運送到垃圾處理器進行水及便分離,淨化後的水用來奶牛清洗、牛棚降温,最後經過淨化後再用於植被的灌溉,這些水循環再利用的政策措施不僅可以節水,還大大降低了生物污染風險,最大化地保護了生態環境。


以色列的污水回收系統為國家提供了大量淡水資源。根據統計,以色列污水回收利用率高居全球第一! 以色列強大的污水回收處理能力每年都在為以色列提供大量灌溉用淡水資源。

四、


海水淡化主要有兩種方式:一種是蒸餾的方式,另外一種是利用反滲透裝置淡化的方式。無論何種方式都是將海水中的鹽分提取出來。蒸餾裝置是通過將海水加熱使水蒸氣蒸發,然後將冷凝水匯聚到管道中把水收集起來。

反滲透裝置,是利用反滲透膜兩側的不同壓力使得膜一側的海水中只有水分子才能夠通過反滲透膜。以色列目前使用的主要是反滲透膜裝置。

世界上最大的兩個海水淡化工廠都位於以色列。自2014年,以色列超過40%的農業用水都來自於淡化處理過的海水和經過處理的城市污水。

根據希伯來大學教授伊多·卡恩的推算:以色列海水淡化廠的生產成本基本保持在每立方米0.5到0.55美元之間,其中有50%左右是電力成本,因此,降低能耗就等同於降低成本。


以色列人降低能耗的一種手段就是自建發電廠,實現電力自給自足,並且通過水電聯產將多餘電量賣給國家電力公司。此外,以色列海水淡化工廠採取“削峯填谷”的方式降低用電成本。

隨着能規模的不斷擴大和成本不斷降低,以色列開始反灌淡水湖泊,用以保護淡水湖泊生態環境。以色列海水淡化技術使得以色列擺脱了長期以來嚴重缺水囧境。



值得一提的是,以色列和敍利亞之間爭執的戈蘭高地淡水豐富。根據統計,戈蘭高地大大小小的湖泊儲水量相當於北京的密雲水庫,在嚴重缺乏水資源的中東地區有“中東水塔”之稱,現在以色列40%的水源都來自於戈蘭高地地區。

以色列的創新意識不僅來自於生存意識,也來自於學習意識。據有關統計, 在以色列人均年讀書量達到64本,以色列人家裏的書架一定要放在牀頭,且是這個民族世代相傳的做法,以色列人對書籍及知識是非常渴望和尊重。 在每週的“安息日”到來時,所有的猶太人都要停止一切商業和娛樂活動,人們只能呆在家中“安息”祈禱,只有全國所有的書店可以營業,而且這一天光顧書店的人也是最多的。可見,以色列至今產生了14位諾貝爾獎並非是偶然的。

以色列“開國之父”本-古裏安的有一句話:“不可能的事情,我們堅持做,困難的事情,我們多花些時間。”他教導國人敢於創新,追求卓越,用智慧創造財富與生存。


2019年,以色列GDP總量有3800億左右。但以色列的人均GDP(國民幸福指數)處於很高水平,達到了4.1萬美元左右(IMF數據),以色列的人均GDP在世界上排名一度躋身全球前十!這個成績很了不起。

以色列對於世界科技的發展貢獻相當大。以色列科學家在遺傳學、計算機科學、光學、工程學和其他技術產業上都具有傑出貢獻。

以色列在生命科學和醫療器械領域是全球公認的領跑者! 以色列是世界上第二大醫療器械供應國。在全世界引起巨大的反響的、世界上第一個膠囊式內窺鏡就是以色列發明並率先進入臨牀使用的。


以色列在美國納斯達克上市的公司超過了80家,全世界僅次於美國和加拿大,排名世界第三。僅在2016年一年中以色列就誕生了1000多家創新科技公司,平均每天誕生3家新公司。

以色列創建了世界上第一條電氣化城市道路。 它將在特拉維夫大學與其主要火車站之間建造2公里的充電公路,在這條公路上把銅線圈安裝在路面下,在車輛行駛中,可源源不斷地為車輛提供電力。

以色列人均擁有創新企業數量、人均擁有高科技公司均排名世界第一。它的每100萬人中就有8000多名研發人員,人均數量幾乎是美國的兩倍。


世界經濟論壇數據統計,以色列企業在獲得熟練勞動力方面排名世界第二位。上面説過創新競爭力來源於對研發的大量投入。以色列研發投入佔GDP總量中,以色列是全球國家中最高的! 所以,以色列在教育創新方面不但捨得花錢,也不怕花錢。以色列也由此被稱為全球“創新的國度”。