埃及提高水利用效率方法研究

［埃及］ A.A.喬哈爾 等

1 概述

埃及悠長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)、政治、文化成就史都離不開(kāi)尼羅河。灌溉農(nóng)業(yè)在埃及經(jīng)濟(jì)中仍然占居著中心地位。此外，尼羅河河水還是發(fā)電、漁業(yè)和航運(yùn)的重要水源，同時(shí)支撐著旅游和駁船運(yùn)輸。

自19世紀(jì)晚期以來(lái)，在尼羅河流域國(guó)家間就水共享達(dá)成了多個(gè)協(xié)議。迄今為止，10個(gè)流域國(guó)家仍在嘗試一種各方一致接受的尼羅河水分享方案。其中的一個(gè)嘗試是《尼羅河流域動(dòng)議(NBI)》，這向流域合作邁出了一步。埃及與蘇丹1959年簽署的《1959尼羅河水全面控制和利用倡議》具有歷史意義。雙方同意尼羅河多年平均徑流量為阿斯旺高壩(HAD)測(cè)得的840億m3。這個(gè)協(xié)議分配給蘇丹和埃及對(duì)尼羅河流量的分享額度分別為185億m3和555億m3。蒸發(fā)造成的年水損失估計(jì)約為100億m3。

盡管尼羅河流域動(dòng)議取得一些進(jìn)展，但在流域下游用戶(埃及和蘇丹)和其上游國(guó)家特別是埃塞俄比亞之間仍然存在著爭(zhēng)議。很多爭(zhēng)議都圍繞流域水利用分配及其相關(guān)經(jīng)濟(jì)效益。近期提出了一個(gè)《合作框架協(xié)議(CFA)》。2010年5月，5個(gè)上游國(guó)家簽署此協(xié)議以尋求從尼羅河獲得更多的水，這一行動(dòng)遭到埃及和蘇丹的強(qiáng)烈反對(duì)。尼羅河流域國(guó)家之間討論的大多是水的再分配問(wèn)題。流域國(guó)家還沒(méi)有認(rèn)識(shí)到相互合作和擬定更高效水管理政策的潛在效益。上游國(guó)家對(duì)尼羅河水提出了更大份額要求，以便有更多機(jī)會(huì)開(kāi)發(fā)和利用水電。下游國(guó)家視這一提議為對(duì)其歷史用水的威脅。尼羅河流域國(guó)家之間沖突不斷加深，加大了流域所有國(guó)家供水可靠性的不確定性。不斷發(fā)展的沖突給流域所有國(guó)家的決策者們提出了挑戰(zhàn)，凸現(xiàn)了更高效可持續(xù)水管理的重要性。

人口增加、食物安全問(wèn)題、城鎮(zhèn)用水增長(zhǎng)，以及氣候變化的潛在影響等在埃及加大了人們對(duì)于更高效可持續(xù)水管理的關(guān)注。所有這些因素都指向了埃及如何防范水需求速度超過(guò)了水供給速度這方面不斷產(chǎn)生的挑戰(zhàn)。學(xué)者賀和賽門(2004年)對(duì)能改善埃及灌溉水分配效率的各種水定價(jià)政策選擇進(jìn)行了仔細(xì)調(diào)查。學(xué)者西莫諾維其等人(1997年)使用了一個(gè)面向?qū)ο蟮目蚣軄?lái)建立埃及使用尼羅河水的模擬模型，考慮了所有主要水源和用水。學(xué)者馬拉西奇亞(2003年)調(diào)查了可適用于埃及的灌溉節(jié)水措施，特別關(guān)注水定價(jià)和改善用水效率方面的措施。學(xué)者威切恩斯(2002年)對(duì)旨在改善灌溉排水以緩和埃及水澇和鹽堿化問(wèn)題的投資進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)分析。

盡管這些努力取得了一些成就，但似乎到目前為止還沒(méi)有從國(guó)家的角度進(jìn)行過(guò)政策分析，綜合分析能適用于埃及尼羅河用水的政策方案的結(jié)果。為此，本文的目的是對(duì)改善埃及尼羅河用水的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效率和可持續(xù)性的各項(xiàng)措施進(jìn)行調(diào)查，同時(shí)尊重文化、水文、環(huán)境和體制等方面對(duì)城市用水和環(huán)境用水的制約條件。其獨(dú)特性在于對(duì)埃及水源和用水從流域的尺度進(jìn)行綜合分析的系統(tǒng)闡述及應(yīng)用，特別強(qiáng)調(diào)灌溉農(nóng)業(yè)。

2 方法和材料

2.1 概述

此次研究系統(tǒng)地闡述并應(yīng)用了一個(gè)流域綜合框架來(lái)改善埃及尼羅河水用于灌溉農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)率，同時(shí)尊重其他多種限制水的再分配的規(guī)模和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的約束條件。利用全國(guó)農(nóng)業(yè)用水供求數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)優(yōu)化框架來(lái)確定能獲得的農(nóng)業(yè)的最大總效益，同時(shí)也尊重埃及獨(dú)有的重要的水文、環(huán)境和體制方面的約束條件。該模型用通用代數(shù)模型系統(tǒng)(GAMS)寫成。將終末期水庫(kù)蓄水約束在至少與其起始值一樣高，從而維持其可持續(xù)性。

此次研究邏輯上的主要挑戰(zhàn)是將來(lái)自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來(lái)始終如一地通告各種水管理決策。另外一個(gè)挑戰(zhàn)是埃及耕地每年三季耕種，使得收集農(nóng)作物生產(chǎn)、作物用水、尼羅河在埃及全境的測(cè)量流量等方面穩(wěn)定如一的數(shù)據(jù)較為困難。埃及三季耕種期為:冬季(11～5月);夏季(5～9月);nili(9～11月)(聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織，1995年)。有關(guān)農(nóng)場(chǎng)的的預(yù)算數(shù)據(jù)來(lái)自農(nóng)業(yè)及農(nóng)墾部(MALR，2008年)。這些數(shù)據(jù)包括水田、產(chǎn)量、生產(chǎn)成本，以及不同作物、不同季節(jié)和不同地區(qū)的價(jià)格等。這些數(shù)據(jù)由農(nóng)業(yè)及農(nóng)墾部經(jīng)濟(jì)事務(wù)司每年發(fā)布，在各種書卷中都能查閱到。

此外的重要數(shù)據(jù)包括測(cè)得的河流流量數(shù)據(jù)，來(lái)自水利與灌溉部(MWRI)。這些數(shù)據(jù)描述埃及各種不同農(nóng)作物、不同季節(jié)、不同地點(diǎn)的用水要求。水利與灌溉部還有尼羅河在埃及的所有主要測(cè)站的流量數(shù)據(jù)，同時(shí)還收集埃及主要水庫(kù)的蓄水?dāng)?shù)據(jù)，包括納賽爾湖以及阿斯旺低壩形成的尼羅湖。這兩個(gè)主要數(shù)據(jù)源合為一體，當(dāng)認(rèn)識(shí)到對(duì)來(lái)自不同部委的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并的困難時(shí)，盡可能地進(jìn)行合并，這是發(fā)展中國(guó)家面臨的共同挑戰(zhàn)。

對(duì)這些來(lái)自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并用了約3個(gè)月的時(shí)間，以確保數(shù)據(jù)的可靠性和相容性。為了此次研究，對(duì)這些數(shù)據(jù)按主要灌區(qū)而不是按行政區(qū)進(jìn)行了分類。2006年的完整數(shù)據(jù)庫(kù)包括了3個(gè)灌溉季節(jié)、14種作物、13個(gè)主要灌區(qū)，以及10個(gè)測(cè)站各自的季節(jié)總流量。早期的一項(xiàng)重要工作是制訂一個(gè)基準(zhǔn)年的農(nóng)場(chǎng)企業(yè)預(yù)算。

2.2 流域框架

流域范圍的分析是將埃及境內(nèi)的整個(gè)尼羅河流域作為一個(gè)單元來(lái)處理。雖然復(fù)雜，但比起分別單獨(dú)分析政治、水文和形狀邊界，它有很多優(yōu)勢(shì)。它解釋了埃及境內(nèi)不同時(shí)段尼羅河上下游之間的相關(guān)關(guān)系。有了這種關(guān)系，便能綜合且穩(wěn)定地處理各種水分配和管理規(guī)劃方案。流域框架將水文、土地利用、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)、體制等整合在一起來(lái)支持對(duì)政策設(shè)計(jì)、實(shí)施程序和評(píng)價(jià)的改進(jìn)?？赡艿那闆r下，流域框架應(yīng)包括各利益相關(guān)方以改進(jìn)水資源管理的可持續(xù)性。

2.3 模型方法

2.3.1 模型校準(zhǔn)

此次研究提出了一個(gè)埃及尼羅河流域綜合框架，解釋埃及3個(gè)主要灌區(qū)(上埃及、中埃及、下埃及)近年來(lái)的歷史用水。構(gòu)建了一個(gè)綜合的流域數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，闡述埃及尼羅河用水的水文、經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、體制和環(huán)境等方面的特點(diǎn)。并對(duì)模型進(jìn)行了校準(zhǔn)，以便模型預(yù)測(cè)流量接近所有主要測(cè)站的實(shí)測(cè)值。校準(zhǔn)情況表明在水文和流域分析方面存在一些挑戰(zhàn)，為此開(kāi)展了大量研究。

校準(zhǔn)工作在阿斯旺高壩開(kāi)始。以此為起點(diǎn)，農(nóng)作物的用水方式在灌區(qū)根據(jù)季節(jié)進(jìn)行了調(diào)整，這樣模型預(yù)測(cè)的流量值與實(shí)測(cè)值相吻合。當(dāng)預(yù)測(cè)流量太高時(shí)，增加農(nóng)作物的用水效率，這樣就可從河流中取出更多的水用于灌溉。

隨著實(shí)驗(yàn)向下游推進(jìn)，流量觀測(cè)值逐漸比模型預(yù)測(cè)值小。當(dāng)這個(gè)偏差變大時(shí)，有一定量的水從河中取走而未量測(cè)到。這些未測(cè)到的水量由幾個(gè)原因造成，包括未測(cè)到的地下水抽取，未測(cè)到的河流蒸發(fā)，未測(cè)到的城市取水，因?yàn)槟崃_河接近吉薩和開(kāi)羅的市區(qū)城市取水量越來(lái)越大。通過(guò)對(duì)各主要農(nóng)業(yè)用水區(qū)定義“未測(cè)河流引水”的概念，解決了河流流量觀測(cè)值和模型預(yù)測(cè)值之間的偏差問(wèn)題。模型校準(zhǔn)工作的最后一塊是計(jì)算這部分未測(cè)用水量。其計(jì)算通過(guò)定義未測(cè)河流引水來(lái)進(jìn)行，這樣河流流量預(yù)測(cè)值就與實(shí)測(cè)值相吻合，即便是在流域的下端。以這種方式對(duì)程序進(jìn)行校準(zhǔn)，從而在以實(shí)際農(nóng)作物生產(chǎn)和用水方式為特征的基礎(chǔ)政策下，河流流量觀測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)很接近。采用GAMS書寫的完整程序碼以及所用的數(shù)據(jù)和程序輸出，在需要時(shí)可從作者那獲得，也可從以下網(wǎng)址獲得:http://agecon.nmsu.edu/fward/water/。

2.3.2 經(jīng)濟(jì)

水文數(shù)據(jù)按照分水量、耕種形式以及農(nóng)作物用水(按灌區(qū)、作物類型和耕種季節(jié))等進(jìn)行收集整理。將這些數(shù)據(jù)與農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)細(xì)節(jié)(包括作物價(jià)格、生產(chǎn)成本、作物產(chǎn)量等)綜合在一起。明確了按灌區(qū)、作物類型和耕種季節(jié)生產(chǎn)的單位土地及總土地的凈收入。任何單一農(nóng)作物的凈收入定義為價(jià)格乘以產(chǎn)量減去全部投入成本之和，包括可變成本和固定成本。可變成本涵蓋所有隨輸出水平變化的成本，這包括各種耕種成本，如土地整治、收獲、肥料、勞力、灌溉等相關(guān)的費(fèi)用。固定成本一般不隨輸出水平變化，包括貶值、收稅、利息、租地費(fèi)等。

農(nóng)場(chǎng)單位土地凈收入按灌區(qū)、作物類型和耕種季節(jié)進(jìn)行計(jì)算。設(shè)計(jì)這個(gè)有一定限制的優(yōu)化框架是為了調(diào)查尼羅河水在埃及的分配方式，以便在一定約束條件下最大限度地獲取農(nóng)場(chǎng)凈貼現(xiàn)收入(不同作物、耕種季節(jié)、時(shí)限和位置的總和)。這個(gè)凈貼現(xiàn)凈現(xiàn)值在一個(gè)五年計(jì)劃期間進(jìn)行了最大化，時(shí)間步包括如上所述的一年三季。這樣設(shè)計(jì)是為了說(shuō)明各種水文、文化或體制方面的約束條件，與現(xiàn)有用水方式相比，這些條件會(huì)限制潛在可能的水再分配。

2.3.3 水文

埃及悠長(zhǎng)的灌溉史形成了一個(gè)復(fù)雜精細(xì)并經(jīng)過(guò)時(shí)間檢驗(yàn)的灌溉系統(tǒng)。整個(gè)灌溉系統(tǒng)包括埃及3大區(qū)。從納賽爾湖開(kāi)始，上埃及區(qū)包括5條主要渠道:從尼羅河分水的阿斯楓、克拉比亞、東哈哈馬迪和西哈哈馬迪，以及直接從納賽爾湖取水的托西卡渠。中埃及區(qū)包括兩大渠，其中伊布哈西米亞渠從許多子渠之間分水來(lái)灌溉亞希烏特區(qū)多個(gè)地區(qū)。這些子渠包括艾爾-米尼亞、本尼斯韋夫、法友姆和吉薩。中埃及區(qū)另一個(gè)主渠為伊斯邁利亞渠，為蘇伊士運(yùn)河區(qū)和艾爾西爾吉雅部分地區(qū)提供灌溉水。最后為下埃及區(qū)，位于三角洲測(cè)站下游，尼羅河在此形成兩個(gè)分支:羅塞塔和塔米埃塔，形成尼羅河三角洲。羅塞塔支流包括梅努菲亞、貝黑拉、納賽爾和馬莫迪亞渠，而塔米埃塔支流包括脫非吉雅和阿爾薩拉姆渠，它們也有很多子渠。

2.4 政策分析

2.4.1 無(wú)水交易

在埃及盡管水是免費(fèi)的，但是，要將地表水輸送到灌渠以上的田間仍然需要大量抽水成本。再者，直到1999年，埃及的水管理政策是努力滿足所有灌溉用水需求而無(wú)視水的機(jī)會(huì)成本或水在使用過(guò)程中消耗掉的其他資源成本。水的機(jī)會(huì)成本為將水從另外用途、地點(diǎn)或時(shí)段取走所替換的經(jīng)濟(jì)效益。新近，埃及制訂了國(guó)家水資源規(guī)劃(NWRP，2005年)。該項(xiàng)戰(zhàn)略規(guī)劃實(shí)施措施包括:

(1)與尼羅河流域其他國(guó)家合作增加有效供水;

(2)除了利用洪水和沿海海水淡化外，監(jiān)測(cè)、開(kāi)發(fā)和增加對(duì)其他水源，包括淺層地下水、深層地下水和含鹽地下水等;

(3)更好地利用現(xiàn)有水資源，包括通過(guò)維護(hù)渠道和使用當(dāng)代灌溉技術(shù)來(lái)改善灌溉效率，通過(guò)擴(kuò)大廢水回用來(lái)提高排水效率;

(4)與mesqa一級(jí)的水用戶協(xié)會(huì)和灌區(qū)一級(jí)的水管理機(jī)構(gòu)合作進(jìn)行水分配。水將根據(jù)平等機(jī)會(huì)進(jìn)行分配，設(shè)置單位土地用水上限，限制某些高耗水農(nóng)作物生產(chǎn)。

本文進(jìn)行了“有水交易”和“無(wú)水交易”分析。通過(guò)約束流域模型對(duì)無(wú)水交易進(jìn)行模擬，重現(xiàn)歷史用水、河流流量、生產(chǎn)土地和耕種形式，以與2006年的觀測(cè)值相吻合(2006年是能夠收集整理一致且可靠數(shù)據(jù)的唯一一年)。

2.4.2 有水交易

為了反映允許在埃及灌溉農(nóng)業(yè)中比目前實(shí)踐更為廣泛的水交易這一政策的結(jié)果，進(jìn)行了一次平行分析。通過(guò)測(cè)試相比埃及在基線歷史條件下取得的收入是否可能增加埃及農(nóng)業(yè)收入的總經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對(duì)全國(guó)農(nóng)業(yè)總收入增加的潛在可能性進(jìn)行了調(diào)查?！坝兴灰住闭咔樾窝芯糠从沉送ㄟ^(guò)有限的交易對(duì)水進(jìn)行重新分配而產(chǎn)生灌區(qū)、作物和耕種季節(jié)方面更大的總經(jīng)濟(jì)效益從而能獲取潛在收入增益的一種探求。

“有水交易”是在國(guó)家水資源規(guī)劃中更好地利用現(xiàn)有水資源的原則之下提出的(NWRP，2005年)。該原則的實(shí)施增加了可生產(chǎn)土地，達(dá)到了埃及的最大預(yù)期可耕地，目前估計(jì)為462萬(wàn)hm2，比當(dāng)前基準(zhǔn)年生產(chǎn)土地多出105萬(wàn)hm2。盡管還能帶來(lái)更多土地用于生產(chǎn)，但在“有水交易”條件下沒(méi)有額外的水可供灌溉農(nóng)業(yè)，也就是說(shuō)，可用于灌溉的總水量受到限制，比歷史基準(zhǔn)年埃及對(duì)尼羅河水農(nóng)業(yè)實(shí)際總用量小。

在“有水交易”情形研究中，允許灌區(qū)用水有少量減小。然而，通過(guò)減少水田來(lái)減少用水不得超過(guò)基準(zhǔn)年歷史生產(chǎn)用地的10%。即使埃及農(nóng)業(yè)能通過(guò)調(diào)水從大規(guī)模水交易中受益，但從政治和文化上講大量調(diào)水卻無(wú)法讓人接受。在進(jìn)行“有水交易”政策下的用水分析時(shí)考慮了幾種變化。在“有水交易”政策下，埃及全境的尼羅河測(cè)站流量的所有約束條件都被去除。也就是說(shuō)，測(cè)站流量可以任何需要的方式脫離觀測(cè)流量值，只要能增加全國(guó)農(nóng)業(yè)收入，符合上述減少水田的上限條件。

水庫(kù)蓄水量也被認(rèn)為是“有水交易”定義的一攬子計(jì)劃的一部分。尼羅河流域兩大水庫(kù)，即納賽爾湖和尼羅湖的蓄水量都受到限制。設(shè)定限制是為了在五年規(guī)劃范圍的終末期，兩大水庫(kù)至少與基準(zhǔn)年年初實(shí)際蓄水量持平。通過(guò)對(duì)水庫(kù)終末期蓄水設(shè)定這種限制，保證了在“有水交易”和“無(wú)水交易”兩種政策下可持續(xù)的用水方式。此外，尼羅河三角洲兩個(gè)測(cè)站(艾德芬娜和基佛塔)進(jìn)入地中海的環(huán)境流限制在至少不低于其基準(zhǔn)年出流量，為的是保證尼羅河有足夠的流量水平來(lái)支持旅游需求和保護(hù)灌溉環(huán)境防止鹽水入侵。

2.4.3 限量與貿(mào)易

限量與貿(mào)易系統(tǒng)正逐漸成為水管理中常見(jiàn)的水交易機(jī)制，鼓勵(lì)將水用在更高價(jià)值的使用上。學(xué)者司碧德(2009年)撰寫了一篇論文，描寫了中國(guó)水規(guī)劃人員在這方面已經(jīng)開(kāi)始行動(dòng)起來(lái)，開(kāi)發(fā)出了一個(gè)新的水權(quán)轉(zhuǎn)讓系統(tǒng)。

像“限量與貿(mào)易”這樣的推進(jìn)水的再分配的市場(chǎng)體制應(yīng)滿足3個(gè)可接受的標(biāo)準(zhǔn):應(yīng)減少低價(jià)值用水的水消耗，應(yīng)感覺(jué)到公平，且須對(duì)真正缺水情況發(fā)出信號(hào)。一個(gè)水交易體制要求在以水的銷售和購(gòu)買雙方均受益的方式將水轉(zhuǎn)移到高價(jià)值用水之上時(shí)能駕馭所有的市場(chǎng)力量之前水權(quán)系統(tǒng)必須到位。埃及目前尚無(wú)支持定義明確、穩(wěn)妥的、可轉(zhuǎn)讓的水權(quán)分配給農(nóng)戶的法律依據(jù)。水權(quán)以及指導(dǎo)其使用和轉(zhuǎn)讓的規(guī)則條例需要進(jìn)行清晰的定義以便實(shí)施“限量與貿(mào)易”這一系統(tǒng)。

如果在埃及確立了“限量與貿(mào)易”水轉(zhuǎn)讓計(jì)劃，就能提供所有3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。這可能是通過(guò)向埃及灌溉者發(fā)送合適水價(jià)來(lái)減小用水的一個(gè)從文化上可接受的方式。在此計(jì)劃下，所有農(nóng)戶能分配到一個(gè)單位土地灌溉水權(quán)，稱之為限量。該限量可用人們認(rèn)為的公平的基本權(quán)利概念來(lái)確立。例如，每公頃每年1.3 m深水可作為一個(gè)基本灌溉水權(quán)進(jìn)行分配。這種基本權(quán)利可分配給每一個(gè)表明了一定年限灌溉歷史的農(nóng)戶。很顯然，需要對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行仔細(xì)的研究。選取的量可根據(jù)大多數(shù)耗水量最大的作物如甘蔗或水稻等的滿產(chǎn)量漫灌需求量來(lái)確定。因氣溫較高產(chǎn)生較大蒸發(fā)和較高作物蒸騰作用的灌區(qū)的農(nóng)戶可能會(huì)分配到較高的限量。

在“限量與貿(mào)易”設(shè)置下，超出限量的用水都是合法的，但是需要現(xiàn)金交易，從愿意售水者那購(gòu)水。學(xué)者喬哈爾和沃德(2010年)詳細(xì)描述了埃及圍繞水的現(xiàn)金交易的幾種挑戰(zhàn)?！跋蘖颗c貿(mào)易”計(jì)劃避免了最不愿意看到的政府/行政管理價(jià)格的影響，也就是說(shuō)，管理價(jià)格不公平，且很少預(yù)示水的真實(shí)短缺。在埃及誰(shuí)將是“限量與貿(mào)易”計(jì)劃下心甘情愿的供水者?這些供水將來(lái)自那些用水量少于他們分配限量的灌溉者。有些可會(huì)來(lái)自那些在分配限量時(shí)用水超過(guò)限量，但后來(lái)投資節(jié)水措施從而用水低于限量水平的灌溉者。農(nóng)場(chǎng)節(jié)水措施包括非充分灌溉、土地平整、輪作，以及時(shí)空上更為均勻地漫流灌溉等。售水者還可是那些部分土地休耕的農(nóng)戶，允許他們滿供水灌溉來(lái)滿足于應(yīng)用于其他耕地的最大產(chǎn)量作物用水需求。

在這樣一個(gè)“限量與貿(mào)易”設(shè)置下，是市場(chǎng)力量而非政府法令確立了水的價(jià)格?？山灰姿氖袌?chǎng)價(jià)格隨時(shí)間而變，因?yàn)樗狈蚱浣?jīng)濟(jì)價(jià)值發(fā)生了變化。影響作物價(jià)格、產(chǎn)量或生產(chǎn)成本的任何調(diào)整都會(huì)造成這些變化的發(fā)生。而且，減少作物用水或應(yīng)用要求的植物基因或灌溉工程方面的發(fā)展也會(huì)帶來(lái)這些變化。水價(jià)隨時(shí)間產(chǎn)生的變化將預(yù)示水短缺的變化，這就提供了直接的經(jīng)濟(jì)刺激，獎(jiǎng)勵(lì)那些在缺水時(shí)很快調(diào)整、改變他們行為方式的農(nóng)戶。通過(guò)氣候變化或整個(gè)尼羅河流域新的分享協(xié)議等外部力量也能帶來(lái)缺水的變化?？山灰姿妮^高價(jià)格鼓勵(lì)節(jié)約用水，而較低價(jià)格則鼓勵(lì)農(nóng)戶在相對(duì)不缺水時(shí)用水。

3 結(jié)論與討論

3.1 概述

對(duì)兩種政策情形研究的結(jié)果進(jìn)行了描述:無(wú)交易用水和有交易用水，都受上述文化、體制和水文約束條件的影響。兩種政策情形研究顯示了它們各自對(duì)水儲(chǔ)存、水流量、生產(chǎn)用地、耕種形式和農(nóng)業(yè)收入等的影響結(jié)果。

3.2 水儲(chǔ)存和水流量

對(duì)按測(cè)站、季節(jié)和政策情況得出的河流流量進(jìn)行了分析，結(jié)果表明:在“有水交易”政策下上埃及和中埃及冬季河流流量減少，上埃及和中埃及夏季河流流量增加;在nili季節(jié)整個(gè)埃及河流流量減少，這會(huì)在“有水交易”政策下發(fā)生;“有水交易”政策下，從上埃及和中埃及到下埃及，以及從冬季和nili季節(jié)到夏季測(cè)站流量會(huì)有少量增加;在比較“無(wú)水交易”政策和“有水交易”政策時(shí)，只有減少了農(nóng)業(yè)用水或者增加了水庫(kù)泄流或二者都出現(xiàn)的情況下測(cè)站流量才會(huì)發(fā)生正值變化，對(duì)于進(jìn)入納賽爾湖的一個(gè)給定總供水水平來(lái)說(shuō)，較高的水庫(kù)泄放就降低了水庫(kù)蓄水量;在“無(wú)水交易”和“有水交易”兩種情況下，基佛塔和艾德芬娜測(cè)站的出流量都與基準(zhǔn)期出現(xiàn)的流量相吻合，確保在“有水交易”政策下受到保護(hù)的環(huán)境價(jià)值與流入地中海的出流量關(guān)聯(lián)起來(lái)。

按區(qū)、季節(jié)和政策比較了一個(gè)五年平均的灌溉用水情況。總體說(shuō)來(lái)，與“有水交易”政策相關(guān)的較高流量的發(fā)生是為了支持在此政策下更高的農(nóng)作物用水，特別是對(duì)貝哈拉區(qū)和馬赫默迪亞區(qū)。再者，作物用水量增加的情況在夏季特別顯著。“有水交易”政策下上埃及和中埃及的農(nóng)業(yè)用水三季平均下降了10%左右。發(fā)生用水減少是因?yàn)楸容^下埃及灌溉用水的價(jià)值而言，上埃及和中埃及農(nóng)作物用水的經(jīng)濟(jì)價(jià)值普遍較低。

對(duì)于下埃及來(lái)說(shuō)，比較歷史用水形式，在水交易政策下，在nili季節(jié)大多數(shù)地區(qū)的用水減少了約10%。然而，在冬季，納賽爾、馬赫默迪亞和艾爾薩拉姆等地區(qū)的用水增加了，而當(dāng)與“無(wú)水交易”政策條件相比，在“有水交易”政策下其他地區(qū)的用水減少了。在“有水交易”政策下用水增加最多的地區(qū)是艾爾薩拉姆和馬赫默迪亞地區(qū)，在冬季和夏季分別增加122%和49%。艾爾薩拉姆和馬赫默迪亞區(qū)是向歐洲市場(chǎng)出口新鮮食品的主要供應(yīng)源，也是下開(kāi)羅和亞歷山大等大型城市供應(yīng)新鮮食品的主要源地。這些地區(qū)每單位土地和用水生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)收入比其他地區(qū)或季節(jié)的生產(chǎn)收入要高很多。在夏季，納賽爾、貝赫拉和馬赫默迪亞等主要新鮮食品生產(chǎn)灌區(qū)在“有水交易”政策下用水增長(zhǎng)，而該地區(qū)的余下灌區(qū)用水則減少了。

研究了埃及最大水庫(kù)，即納賽爾湖不同季節(jié)、年份和政策下的蓄水量以及蒸發(fā)量?？傮w說(shuō)來(lái)，需要較高的水庫(kù)蓄水量來(lái)支持nili季節(jié)和冬季“有水交易”政策的實(shí)施。這些較高蓄水量要延續(xù)下去以支持整個(gè)埃及夏季農(nóng)作物更高的用水需求。在“有水交易”政策下，水被分配給農(nóng)作物生產(chǎn)也因夏季高水庫(kù)蓄水造成的蒸發(fā)而流失。

“有水交易”政策對(duì)納賽爾湖任何季節(jié)、任何年份的水庫(kù)蓄水水平的影響不大。尼羅湖和納羅爾湖都被迫使其終末期蓄水量在“有水交易”政策下每年每季至少要與基礎(chǔ)政策下同年同季實(shí)際發(fā)生的一樣高。一般說(shuō)來(lái)，在冬季比夏季和nili季節(jié)少量增加蓄水能減少總體蒸發(fā)量。納賽爾湖在“無(wú)水交易”政策和“有水交易”政策條件下全年蒸發(fā)損失量變化不大。兩種政策條件下每年的總蒸發(fā)量約為83.88億m3，稍小于已有估計(jì)值。

3.3 生產(chǎn)用地

研究了不同灌區(qū)、季節(jié)、作物類和政策下的耕地結(jié)果?？傮w說(shuō)來(lái)，強(qiáng)調(diào)了“有水交易”政策對(duì)水進(jìn)行重新分配以增加新鮮食品供應(yīng)的重要性。在此政策下，大量水流經(jīng)上埃及和中埃及為下埃及提供額外供水。在“有水交易”政策下，整個(gè)埃及的糧食、纖維和其他作物顯示出總體下降的趨勢(shì)。這一模式再次反映出相比較于生產(chǎn)水果和蔬菜用水的高價(jià)值，當(dāng)水用于主要食品生產(chǎn)時(shí)經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低。結(jié)果說(shuō)明在“有水交易”政策下，所有地區(qū)用作糧食和纖維生產(chǎn)的灌溉耕地減少。這發(fā)生在埃及所有灌區(qū)，減少量不超過(guò)10%。水果作物在“有水交易”政策下的灌溉田地變化很大。當(dāng)有些地區(qū)出現(xiàn)“有水交易”政策下灌溉田地有很大增長(zhǎng)時(shí)，而其他地區(qū)則顯示灌溉田地減少。灌溉田地增加最大的是馬赫默迪亞和夢(mèng)菲雅，分別增加了約50%和45%。此外，除了托菲吉雅灌溉土地有少量減少外，下埃及的灌區(qū)在水交易管理下得到灌溉的生產(chǎn)用地受益很大。相反，中埃及和上埃及的所有灌區(qū)在水交易政策下灌溉農(nóng)田減少了10%。

在水交易政策下，上埃及所有灌區(qū)的灌溉蔬菜用地減少。整個(gè)地區(qū)減少量為10%。在水交易政策下，中埃及灌區(qū)伊布拉希比亞的蔬菜用地稍有增加，而在伊斯瑪利亞卻減少了9%。在下埃及，有些灌區(qū)蔬菜生產(chǎn)收益很大。增長(zhǎng)最多的是馬赫默迪亞區(qū)，緊隨其后的是貝赫拉、托菲吉雅、納賽爾和夢(mèng)菲雅灌區(qū)，增量次之，而在艾爾薩拉姆灌區(qū)則減少了7%。

研究了不同季節(jié)不同政策下生產(chǎn)耕地情況?？偟哪Ｊ绞窃谒灰渍呦露旧a(chǎn)耕地減少，為下埃及夏季生產(chǎn)耕地增加提供更多用水，特別強(qiáng)調(diào)了貝赫拉灌區(qū)和馬赫默迪亞灌區(qū)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)區(qū)的重要性。研究結(jié)果表明灌溉生產(chǎn)用地因季節(jié)和地區(qū)的不同變化很大。在水交易設(shè)置下，所有地區(qū)的灌溉農(nóng)地在nili季節(jié)都有減少。上埃及和下埃及所有季節(jié)的減幅相同，約10%。相比于基準(zhǔn)年農(nóng)戶大多數(shù)灌溉低價(jià)值作物如糧食和纖維以及三葉草作物，在新政策下各季節(jié)灌溉農(nóng)地都有減少。在水交易政策下大多數(shù)地區(qū)的減幅在6%～10%之間。

水交易政策下下埃及有些灌區(qū)灌溉農(nóng)地增加，而其他地區(qū)在冬季和夏季都有減少。冬季灌溉農(nóng)地漲幅從艾爾薩拉姆灌區(qū)的81%到馬赫默迪亞的4%不等。這些地區(qū)水果蔬菜等高價(jià)值作物占主導(dǎo)地位可說(shuō)明耕地增長(zhǎng)的原因。

3.4 農(nóng)業(yè)收入

比較了不同灌區(qū)、作物類、季節(jié)和政策下農(nóng)業(yè)收入結(jié)果。該結(jié)果與前面研究結(jié)果類似。這再次確認(rèn)了水交易政策的重要意義。這種政策鼓勵(lì)下埃及地區(qū)新鮮食品的生產(chǎn)，隨之而來(lái)的是減少全國(guó)主要糧食作物的水分配量。下埃及地區(qū)在水交易政策下作為水果和蔬菜多產(chǎn)地，有著很大潛力來(lái)極大增加埃及農(nóng)業(yè)收入。

此次研究中，農(nóng)業(yè)收入根據(jù)季節(jié)而非作物類進(jìn)行拆分。結(jié)果顯示在水交易政策下，上埃及大部分地區(qū)各季節(jié)的農(nóng)業(yè)收入幾乎會(huì)減少10%。中埃及除了伊布拉希米亞灌區(qū)冬季會(huì)有少量增長(zhǎng)外，各季節(jié)農(nóng)業(yè)收入會(huì)減少。下埃及在水交易政策下所有地區(qū)在nili季節(jié)農(nóng)業(yè)收入會(huì)減少10%。然而，除了艾爾薩拉姆灌區(qū)夏季在水交易政策下幾乎減少10%外，所有節(jié)點(diǎn)冬季和夏季農(nóng)業(yè)收入都會(huì)增長(zhǎng)。

4 政策意義

世界上干旱地區(qū)維持文化和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)必須有靈活的水資源管理。尼羅河流域居民，不論埃及境內(nèi)還是境外，其經(jīng)濟(jì)和文化未來(lái)將取決于建立能適應(yīng)將來(lái)水的供需上無(wú)法預(yù)知變化的彈性體制。這些體制需要平順地適應(yīng)將來(lái)的氣候變化、人口的增長(zhǎng)以及新出現(xiàn)的尼羅河流域水分享協(xié)議。較好地掌握著可交易水價(jià)信息的灌溉者能對(duì)作物選擇、耕種面積上的水應(yīng)用率、灌溉技術(shù)以及化肥、新作物品種、資本和勞力等非水投入的使用等做出更為明達(dá)的決策。出于氣候和政治方面的原因，埃及很可能在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)從尼羅河獲得的水量將不大于目前的每年555億m3。因此，盡管其人口增長(zhǎng)、政治日趨民主，工業(yè)基地發(fā)展迅速，埃及面臨著更好地利用現(xiàn)有水資源的挑戰(zhàn)。

本文對(duì)埃及水政策分析所采用的方法對(duì)將來(lái)水政策考量有著廣闊的應(yīng)用前景。流域綜合框架展現(xiàn)了一個(gè)跟蹤各地點(diǎn)、各時(shí)段和各作物之間用水的綜合方法。此外，還有擴(kuò)展?jié)摿?，能處理用水和水政策?wèn)題，涉及水電、城市用水、灌溉、環(huán)境用水等。流域尺度框架考慮了埃及所有灌溉水用戶和季節(jié)，該框架還說(shuō)明了主要水庫(kù)的蓄水量，以及埃及幾個(gè)最重要的水文、體制、城市和環(huán)境約束條件。

結(jié)果表明，作為利用埃及現(xiàn)有灌溉水增加全國(guó)農(nóng)業(yè)收入的一種低成本方法，水交易非常重要。分析結(jié)果顯示，在買方和賣方雙贏貿(mào)易的激勵(lì)下對(duì)現(xiàn)有灌溉用水模式進(jìn)行有限調(diào)整能提高灌溉農(nóng)業(yè)的用水效率。在全國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)收入每年增長(zhǎng)28%的同時(shí)，在水交易政策下，必須維持當(dāng)前生產(chǎn)用地90%或以上繼續(xù)生產(chǎn)這一要求，保護(hù)了所有地區(qū)農(nóng)業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)。交易水的買賣雙方將從中獲益:買水方通過(guò)從低價(jià)值向高價(jià)值作物轉(zhuǎn)移的方式增加其農(nóng)業(yè)收入;而那些通過(guò)水交易獲取比當(dāng)前灌溉農(nóng)業(yè)價(jià)值更高的現(xiàn)金收益。部分收益可投資用于節(jié)水灌溉技術(shù)。

結(jié)果顯示，在有限的水交易下，上埃及和中埃及當(dāng)前一些地區(qū)和作物的用水在向上埃及經(jīng)濟(jì)效益更高的作物和地區(qū)轉(zhuǎn)移。此外，水交易計(jì)劃將使用水從低價(jià)值的糧食和纖維作物向經(jīng)濟(jì)價(jià)值更高的作物，如蔬菜和水果轉(zhuǎn)移。研究成果凸顯急需更具創(chuàng)新性的措施來(lái)減少主導(dǎo)上埃及和部分下埃及地區(qū)的水稻和甘蔗這類的高耗水作物的種植。不管怎么說(shuō)，盡管從水交易中能得到潛在收益，埃及目前的水分配系統(tǒng)還沒(méi)有做好實(shí)施水交易的準(zhǔn)備。得到一種更為高效的水配送系統(tǒng)支持的按體積定價(jià)的水價(jià)能減少埃及當(dāng)前水交易上的重要約束條件(NWRP，2005年)。

流域綜合管理(IRBM)工具，如本文建立的這種工具，是對(duì)尼羅河流域國(guó)家對(duì)尼羅河水再分配建議進(jìn)行分析的一個(gè)強(qiáng)力方式。如果在正確的時(shí)間將其交給正確的人，IRBM就能為找到流域國(guó)家之間正在辯論的、各方都能受益的那種水開(kāi)發(fā)、分配或交易建議提供支持。IRBM框架目前僅限于埃及，可擴(kuò)展到其他國(guó)家作為國(guó)家間合作的一步，有助于緩解流域內(nèi)沖突。

本文描述的分析有幾個(gè)限制，都需要繼續(xù)研究。農(nóng)業(yè)以外用水的經(jīng)濟(jì)效益沒(méi)有直接度量。這些用水包括水電、城市和家庭用水、娛樂(lè)、地下水補(bǔ)水、環(huán)境用水等等。所有這些用水都很重要。該研究也未對(duì)建立和維持水交易所需的技術(shù)、財(cái)務(wù)或體制上的要求進(jìn)行分析，也沒(méi)有直接解決與各利益相關(guān)方溝通水交易收益的方法。埃及人需要越來(lái)越多在國(guó)家未來(lái)方面的聲音，因此，在大范圍啟動(dòng)水交易之前需要與埃及水方面的各利益相關(guān)方溝通協(xié)商。

放眼未來(lái)，對(duì)農(nóng)業(yè)目前尚未利用的墾荒的潛在效益更為詳細(xì)的分析將解決埃及當(dāng)前提出的很多問(wèn)題(NWRP，2005年)。應(yīng)調(diào)查能解決埃及食品安全和就業(yè)問(wèn)題的額外約束。水交易產(chǎn)生的水的再分配很可能將減少國(guó)內(nèi)主要糧食的生產(chǎn)，而這些糧食就將需要從國(guó)外進(jìn)口。對(duì)于那些將水交易換錢而減少用水的農(nóng)戶來(lái)說(shuō)，盡管由于水銷售、租借、出租、出借，總收入會(huì)增加，但從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)獲得的收益將減少。特別是上埃及高耗水作物，糧食生產(chǎn)產(chǎn)生的地區(qū)收入和就業(yè)會(huì)受到出口水的負(fù)面影響。

分析方法還有待改進(jìn)。由于還在摸索中，埃及灌溉決策人員通過(guò)使用一種被稱為“正數(shù)學(xué)編程(PMP)”的新分析方法能得到更準(zhǔn)確的信息。PMP在預(yù)測(cè)當(dāng)前農(nóng)作物生產(chǎn)、作物產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)收入、用水等方面超越了傳統(tǒng)的優(yōu)化方法。還避免了在面對(duì)未來(lái)歲月極有可能發(fā)生的各種政策或供水變化時(shí)預(yù)測(cè)作物生產(chǎn)和作物用水方面無(wú)法預(yù)見(jiàn)的大變化。

將水電、娛樂(lè)、城市和環(huán)境用水整合成一個(gè)單一框架有助于對(duì)政策建議更為全面的分析。使用流域綜合框架作為流域各國(guó)在就他們將來(lái)的經(jīng)濟(jì)和發(fā)展過(guò)程進(jìn)行辯論時(shí)相互溝通的一個(gè)工具有著很好的發(fā)展前景(DCBTANBC，2007年)。在將來(lái)的模型中可納入財(cái)務(wù)、貿(mào)易和基礎(chǔ)設(shè)施政策，以評(píng)價(jià)尼羅河流域國(guó)家間更廣泛合作的潛在利益和影響后果。

5 結(jié)論

通過(guò)農(nóng)業(yè)節(jié)水的潛在水量和實(shí)現(xiàn)節(jié)水的最佳措施是全世界持續(xù)已久的爭(zhēng)論問(wèn)題。埃及節(jié)水戰(zhàn)略通常避免噴灌或滴管之類的節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣，因?yàn)榇蠓秶鷮?shí)施這項(xiàng)措施將減少進(jìn)入河流的回流水，由于農(nóng)作物產(chǎn)量的增加，甚至?xí)黾庸喔瓤偤乃?。更確切說(shuō)，埃及大多數(shù)灌溉節(jié)水措施處理的是農(nóng)戶缺少對(duì)供水時(shí)間、時(shí)段和供水量的控制，灌溉太早以及過(guò)量灌溉等問(wèn)題。事實(shí)上，濫灌是減少將來(lái)供水發(fā)生在錯(cuò)誤時(shí)間或者錯(cuò)誤數(shù)量的風(fēng)險(xiǎn)的一種經(jīng)濟(jì)合理措施。

本文研究的目的是查明埃及在實(shí)施有限水交易政策條件下可能出現(xiàn)灌溉農(nóng)業(yè)用水用地方式調(diào)整的經(jīng)濟(jì)和水文影響。像近年來(lái)改善灌溉水管理績(jī)效的其他分析方式一樣，本文研究成果表明，根據(jù)時(shí)間、空間和作物進(jìn)行水的再分配能增加埃及灌溉農(nóng)業(yè)的總體經(jīng)濟(jì)績(jī)效。通過(guò)調(diào)查埃及灌溉農(nóng)業(yè)一種特殊的節(jié)水形式所能產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)潛能，這一目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。此次研究查明了埃及更好地利用現(xiàn)有尼羅河水進(jìn)行農(nóng)作物灌溉能獲取的埃及農(nóng)業(yè)收入的潛在增益，得出以下結(jié)論:

(1)在作物類、耕種季節(jié)和地點(diǎn)之間更好地分配水，在利用現(xiàn)有供水和不改變現(xiàn)有灌溉技術(shù)的條件下，埃及全國(guó)每年農(nóng)業(yè)收入可能增加約28%;

(2)只要沒(méi)有灌區(qū)在任何時(shí)段出口水超過(guò)當(dāng)前用水的10%，灌溉農(nóng)業(yè)所獲得的潛在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)目標(biāo)就能得以實(shí)現(xiàn);

(3)不可能查明什么政策或體制能提供改善埃及農(nóng)作物灌溉經(jīng)濟(jì)績(jī)效的最佳路線圖，但是，水交易是能建立正確激勵(lì)措施使灌溉用水從當(dāng)前水平向更高價(jià)值用水轉(zhuǎn)移的一種體制;

(4)要成功實(shí)施水交易，使灌溉用水向更高價(jià)值用水轉(zhuǎn)移，水權(quán)系統(tǒng)必須到位。由于埃及缺乏全國(guó)統(tǒng)一實(shí)施的一種正式、經(jīng)過(guò)裁決的水權(quán)系統(tǒng)，因此，像斯比德(2009年)描述的那種“限額與交易”設(shè)置潛在發(fā)揮著重要作用。它具有創(chuàng)始一個(gè)切實(shí)可行水權(quán)系統(tǒng)以及充當(dāng)用水在不同時(shí)間、地點(diǎn)和作物類從低價(jià)值向高價(jià)值轉(zhuǎn)移的機(jī)制的雙重功能。

通過(guò)解釋說(shuō)明埃及對(duì)尼羅河用水的所有主要水源和用途，此次研究采取了適度的一步，建立了一個(gè)可供水管理人員和決策人員使用的水文和經(jīng)濟(jì)綜合框架。該研究分析的方法和結(jié)果對(duì)埃及水決策人員和其他相關(guān)人士在水文、文化和環(huán)境限制條件下尋求與經(jīng)濟(jì)目標(biāo)一致的政策手段將有所幫助。