自然能提水技術(shù)解決飲水安全問題的實(shí)踐與成效

摘要 一直以來，云貴山區(qū)結(jié)構(gòu)性缺水嚴(yán)重，廣大農(nóng)民生活、生產(chǎn)面臨巨大困難。保證建檔立卡貧困戶飲水安全是實(shí)現(xiàn)習(xí)近平總書記提出的脫貧攻堅(jiān)“兩不愁、三保障”總體目標(biāo)中“不愁吃”的重點(diǎn)工作。在對口幫扶城市上海的幫助下，云南省劍川縣清坪村通過建設(shè)自然能提水工程徹底解決了農(nóng)民飲水安全問題，破解了“苦不有水久矣”難題，在健康、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面取得良好效益。對該村相關(guān)實(shí)踐及其成效的總結(jié)與分析，并指出成功的原因是利用了技術(shù)、產(chǎn)品和實(shí)踐三重創(chuàng)新，目的是為其他地方提供行動參考。

關(guān)鍵詞 飲水安全問題;自然能提水;創(chuàng)新實(shí)踐;顯著效果

中圖分類號 TV 93 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A ?文章編號 0517-6611（2021）15-0188-04

Abstract Mountainous areas in Yunnan and Guizhou have always suffered a severe structural water shortage， and the life and production of the great masses of peasants are confronted with great difficulties. Ensuring filing for drinking water safety of povertystricken households is a key task to realize “no need to worry about food” among overall poverty alleviation goals of “two assurances and three guarantees” proposed by General Secretary Xi Jinping. With the help of Shanghai， a counterpart city which offers assistance， Jianchuan County， Yunnan Province， completely solved drinking water safety problem for peasants by constructing a natural energybased water lifting project， addressed the difficult problem of “l(fā)ong suffering water shortage”， and achieved positive results in health， economy， environment and other aspects. This article is a summary and analysis of relevant practices in Jianchuan County and their effects， and points out that the reason behind the success is the use of threefold innovation in technology， product and practice， for the purpose of providing other places with references for action.

Key words Drinking water safety problem;Natural energybased water lifting;Innovative practice;Remarkable results

作者簡介 杜玉春（1991—），男，湖南湘西人，在讀博士，從事農(nóng)村減貧脫貧、公共政策研究。

收稿日期 2020-12-03

改進(jìn)水資源管理、獲得充足的供水對解決各種社會、經(jīng)濟(jì)不平等現(xiàn)象至關(guān)重要[1]。黨和國家一直特別重視農(nóng)村飲水安全問題，截至2015年，我國農(nóng)村供水先后經(jīng)歷自然發(fā)展、飲水起步、飲水解困、飲水安全4個階段，農(nóng)村飲水安全工作取得巨大成就[2-3]。與此同時，由于歷史、自然、經(jīng)濟(jì)與社會等方面的原因，農(nóng)村飲水安全水平存在地區(qū)差異[4]，在一些地區(qū)，尤其是貧困山區(qū)，飲水安全問題仍嚴(yán)重制約著農(nóng)民對美好生活的向往與追求。

2018年，國家發(fā)布通知[5]強(qiáng)調(diào)解決建檔立卡貧困戶飲水安全問題是實(shí)現(xiàn)習(xí)近平總書記所提出脫貧攻堅(jiān)“兩不愁、三保障”總體目標(biāo)中“不愁吃”的重點(diǎn)工作，指出盡管近年來各地農(nóng)村飲水安全脫貧攻堅(jiān)總體進(jìn)展順利，但部分地區(qū)還存在一些突出問題，當(dāng)前處于“啃硬骨頭”的關(guān)鍵時期，各地必須全力攻克貧困地區(qū)飲水安全問題堡壘?？梢?，解決飲水安全問題任重道遠(yuǎn)。

研究其他領(lǐng)域、機(jī)構(gòu)或地方采取的解決方案是非常明智的。人們總是希望去尋找那些成功的解決方案，試圖準(zhǔn)確了解它們獲取成功的方式和原因，并且評估它們對自身所處情境的適用性。在公共管理領(lǐng)域，上述做法被稱為“最好的實(shí)踐研究”[6]。在“最好的實(shí)踐研究”思想指引下，基于通過田野調(diào)查、半結(jié)構(gòu)式訪談、互聯(lián)網(wǎng)檢索和圖書館文獻(xiàn)查閱等方法所收集的翔實(shí)、豐富數(shù)據(jù)資料，筆者對云南省劍川縣清坪村運(yùn)用自然能提水技術(shù)解決飲水安全問題的成功實(shí)踐展開研究，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，分析成功原因，以期為其他所處情境相似、同樣面臨飲水安全問題而又尚未妥善解決的地區(qū)提供行動參考。

1 清坪村自然能提水工程建設(shè)背景與內(nèi)容

1.1 工程建設(shè)背景：劍川縣清坪村村情

1.1.1 地理環(huán)境、人口與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

清坪村為云南省大理州劍川縣金華鎮(zhèn)下轄行政村，由煉坪、清水江、高山頂3個自然村組成。該村位于劍川、麗江、鶴慶3縣交界處，全村土地總面積為38.69 km2，平均海拔2 700 m，屬高山區(qū)村。清坪村年平均氣溫11.5 ℃，年降水量750 mm。村區(qū)下主要是出露新生界下第三系漸新統(tǒng)地層，巖性為細(xì)砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾細(xì)砂巖，厚度大于2 670 m，緩傾角單斜式分布。地表山坡多為第四系全新統(tǒng)殘坡積覆蓋層，厚度在0.5～5.0 m，河谷及階地堆積有第四系全新統(tǒng)沖洪積地層，厚約1～10 m。在受地層巖性控制的基礎(chǔ)上，受地質(zhì)構(gòu)造、地貌、氣象等多種因素影響，該村主要賦存3種含水巖組，地下水量和水位隨降水量與地形變化而變化?？傮w上，地下水水位高于河水，為地下水補(bǔ)給河水——泉水和散流狀分布于溝谷或地表[7]。

空間分布方面，煉坪與清水江自然村（指相對集中的聚居區(qū)）相距較近，高山頂自然村距上述2村大約16 km，清坪村自然能提水工程目標(biāo)服務(wù)區(qū)域?yàn)闊捚汉颓逅匀淮?。這2個自然村世居白族，建村歷史均超過400年。據(jù)統(tǒng)計，2018年煉坪、清水江2個自然村共有188戶、900余人（其中建檔立卡貧困戶69戶、323人，分別占2自然村總戶數(shù)367%、人口數(shù)的35.9%）。受自然環(huán)境（主要是水資源匱乏）和農(nóng)業(yè)技術(shù)水平限制，過去2個自然村主要種植馬鈴薯。近幾年，當(dāng)?shù)亻_始種植高原中藥材和發(fā)展高山養(yǎng)殖業(yè)。以清水江為例，2017年該自然村種植續(xù)斷、重樓、白芨、附子、獨(dú)定子共13.34 hm2，黑山羊存欄2 000余只;肉牛800余頭;生豬500多頭，農(nóng)民人均純收入約3 200元。

1.1.2 “苦不有水久矣”，亟需提水上高處。

精準(zhǔn)扶貧以來，在多重因素推動下，煉坪與清坪經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，人民生活水平大幅提高。但截至2017年末，“兩不愁、三保障”基本目標(biāo)依舊未能完全實(shí)現(xiàn)——主要表現(xiàn)在飲水安全問題突出。

為了在特殊地形、地勢、地質(zhì)約束條件下獲得最大程度生產(chǎn)生活便利，煉坪和清水江村民主要分散居住在各座大山的山腰及以上區(qū)域?！叭送咛幾?、水往低處流”，結(jié)果當(dāng)?shù)厝诵箫嬎∷c(diǎn)十分稀少。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，工程建成前2個自然村人畜飲水主要來自5.3 km外一處自流山泉水——在政府和村集體的幫助下，當(dāng)?shù)卮迕皲佋O(shè)水管，先將山泉水導(dǎo)入蓄水池，后將池水引入各家各戶。但始終存在一個巨大問題：那處自流山泉水水量相對于當(dāng)?shù)卮迕竦膶?shí)際需求量實(shí)在太小了。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，即便在豐水期，上述取水點(diǎn)每日水量也不超過20 m3。按兩村常住人口900人計算，平均每位村民可獲得22.2 L水，這與現(xiàn)有任一居民生活用水量標(biāo)準(zhǔn)值都相差甚遠(yuǎn)，僅為各種推薦標(biāo)準(zhǔn)中最低值60 L/（人·d）的1/3左右。若考慮農(nóng)作物、家禽牲畜等需水量，22.2 L的水量更顯不足。

上述分析是在一種極大值情境下進(jìn)行的。據(jù)現(xiàn)任村支部書記李某介紹，實(shí)際上上述取水點(diǎn)大部分時間水量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于這一極值。尤其春節(jié)過后、春雨來臨之前與夏季干旱時節(jié)共約4個月左右的時間里，當(dāng)?shù)厝嗣袢罕娪盟殞?shí)行定量供給——村集體的運(yùn)水車（馬車或拖拉機(jī)）從10 km外的平原、河谷取水，然后集中分配，極端缺水時平均每位村民獲得用水不足3 L。正如被訪村民A所言，“我們村民苦不（沒）有水久矣！”

飲用水的缺乏直接危害群眾生存，其他各類生活用水短缺直接或間接影響著當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷慕】蛋l(fā)展。此外，水資源是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心[8]，可用水匱乏導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后，落后的經(jīng)濟(jì)及社會發(fā)展又使得當(dāng)?shù)厝嗣袢罕娙狈鉀Q用水短缺問題所必需的資源，最終形成了一個惡性循環(huán)。事實(shí)上，云、貴2省降水量不小，水資源總量豐沛，但因?yàn)橛旰缔D(zhuǎn)換、高原山地等氣候地理特點(diǎn)，水資源區(qū)域、時段分布不均，季節(jié)性、工程性缺水問題嚴(yán)重[9]。從技術(shù)操作層面看，問題的關(guān)鍵在于如何經(jīng)濟(jì)、高效地把低處優(yōu)質(zhì)水資源提升和引入分散居住于高處的各農(nóng)戶家。

在我國東漢時期，勞動人民就開始運(yùn)用水車等設(shè)施把水提向高處;進(jìn)入工業(yè)時代，使用電能或者燃燒柴、汽油的各種機(jī)器更好地完成了此類任務(wù)。當(dāng)?shù)睾庸人砍渥悖翱嗖挥兴靡印钡霓r(nóng)民也曾想過使用燒油或者用電的水泵提水或進(jìn)行過其他類似嘗試。據(jù)被訪群眾回憶，當(dāng)?shù)卦群蠖啻螄L試運(yùn)用水泵提水或者開挖窖井蓄水。但是不論何種努力，最終均以失敗告終。未能取得成功的原因概括起來有3條：一是初始資金短缺;二是工程建成后運(yùn)行成本高;三是工程建設(shè)或運(yùn)行破壞環(huán)境。

精準(zhǔn)扶貧以來，特別是在國家提出堅(jiān)決打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)之后，各級政府大大加強(qiáng)了對貧困村基礎(chǔ)設(shè)施投資力度，解決初始資金短缺問題的“窗口”已然打開，降低運(yùn)行成本與提升工程建設(shè)、運(yùn)行的環(huán)境友好度成為提水上高處的關(guān)鍵。

1.2 清坪村自然能提水工程建設(shè)內(nèi)容

該提水工程主要建設(shè)內(nèi)容有：滾水壩及緩沖水池一座;鋪設(shè)426 mm螺旋鋼管（動力鋼管）800 m;鋪設(shè)DN110PE管（引水管）800 m;修建設(shè)備安裝間1間;安裝自然能提水設(shè)備1套;鋪設(shè)108 mm無縫鋼管（提水管）1 800 m;鋪設(shè)DN110PE管（輸水管）6 500 m。設(shè)備房頂安裝手機(jī)信號放大器1個。它們相應(yīng)完成提水上高處的取水、引水、動力轉(zhuǎn)換、提水、蓄水、送水等功能。

1.2.1 關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)施：淼匯牌“水車”。

整個提水工程最為關(guān)鍵的設(shè)施為上海淼匯能源科技有限公司設(shè)計生產(chǎn)的、擁有多項(xiàng)專利技術(shù)的自然能提水設(shè)備。作為政策研究者與扶貧工作者們可能非常關(guān)心該項(xiàng)技術(shù)的基本工作原理，進(jìn)而增強(qiáng)成功實(shí)踐的信心。下面對此進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，工程設(shè)施主要利用勢能與動能之間的轉(zhuǎn)換把低處水提升至高處。因其所用基本原理與常見水車的工作原理相同，當(dāng)?shù)匕傩蘸凸賳T也稱之為淼匯水車。不同的是，自然能提水設(shè)備的高技術(shù)能夠極大降低轉(zhuǎn)換過程中的能量損耗，進(jìn)而將水有效地提升至更高處。

1.2.2 清坪村自然能提水工程設(shè)施建設(shè)。

工程建于流經(jīng)清水江自然村的清水河上，一處叫北山菁的地方。

如圖2所示，清坪村自然能提水工程所用動力水管采用規(guī)格426 mm的螺旋鋼管，管道長度約800 m，垂直高差約30 m;引水（供村民使用的）管采用DN110PE管，長800 m;提水管設(shè)計采用108 mm無縫鋼管，從自然能提水設(shè)備出水口接出，鋪設(shè)1 800 ?m 108無縫鋼管至山頂最高處，然后再從最高處鋪設(shè)約6 500 m DN110PE管至終端水池，把水送到清坪村。提水管設(shè)計提水流量25 m3/h，管道總長約1 800 m，前半段至高位過渡水池垂直揚(yáng)程約270 m，依靠自然能提水設(shè)備將水提上去;輸水管從高位過渡水池至終端水池6 500 m，落差約300 m，采用有壓重力輸水將水送至終端水池。

目標(biāo)提水量決定管徑選擇。工程目標(biāo)保障區(qū)2018年常住人口為872人，設(shè)計水平年擬定為2028年，結(jié)合當(dāng)?shù)厝丝谠鲩L趨勢（人口增長率按12‰每年計算），確定項(xiàng)目區(qū)規(guī)劃供水人口為900人。另外根據(jù)《云南省地方標(biāo)準(zhǔn)用水定額》，劍川縣屬于滇西北區(qū)（V區(qū)），每人每天60～80 L，取80 L/人設(shè)計，則總生活用水為72 m3/d。煉坪與清水江計劃種植高原特色農(nóng)業(yè)反季節(jié)有機(jī)蔬菜274.67 hm2，每天用水需求量約為500 m3。生活、生產(chǎn)總用水需求量為600 m3/d。最終工程設(shè)計提水量峰值為600 m3/d（經(jīng)工程師們現(xiàn)場踏勘與入戶調(diào)查，歷史數(shù)據(jù)顯示，即便是枯水時節(jié)，工程所選動力水水源以及供提升的水量也完全滿足目標(biāo)提水量）。而垂直高差、揚(yáng)程以及高山頂蓄水池的位置依據(jù)供水動力目標(biāo)值、農(nóng)戶居住高度以及耕地分布情況決定。

2 清坪村自然能提水工程運(yùn)行效果

據(jù)調(diào)查，提水工程建成運(yùn)行兩年來，產(chǎn)生了良好的社會、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效應(yīng)。

2.1 社會效應(yīng)

事實(shí)證明，該工程完全滿足了煉坪、清水江兩個自然村將近900位居民的用水需求，形成了降水豐富時節(jié)用原有供水設(shè)施、枯水期啟用自然能提水工程的用水習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)了“一年四季，擰開水龍頭就有水”（被訪村民B）。有效促進(jìn)了健康和節(jié)約了時間。被訪劍川縣金華鎮(zhèn)副鎮(zhèn)長表示，“在過去，清坪村村民幾乎家家戶戶都建有雨水池，目的是接雨水緩解用水困難。但在高溫時節(jié)，一旦雨水存儲時間稍長，就容易生蟲、變混，結(jié)果損害人畜健康?，F(xiàn)在自然能提水設(shè)施將‘龍?zhí)端偷酱迕窦抑?，讓大家喝上了健康好水。很多在旱季不得不走幾十里山路去山腳背水的老人，也終于卸下了背簍，再不用為喝水發(fā)愁了”。

2.2 經(jīng)濟(jì)效應(yīng)

體現(xiàn)在用水成本節(jié)約、用水效率提升。相較于使用電泵抽水上山需花費(fèi)3元/m3，自然能提水僅需要1元/m3（計算方法是將工程建設(shè)成本除以設(shè)計年限內(nèi)的提水總量），費(fèi)用直接節(jié)約2/3。設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)幾乎是零費(fèi)用。工作時，設(shè)備不用油、不耗電，唯一的電氣設(shè)備——手機(jī)信號放大器使用太陽能電池。設(shè)備操作也幾乎不花費(fèi)任何時間——1部普通智能手機(jī)既可遠(yuǎn)程開啟、關(guān)閉機(jī)器，又可遠(yuǎn)程監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和工況。相關(guān)操作十分簡單易學(xué)。據(jù)介紹，提水設(shè)備目前由農(nóng)民出身、僅有小學(xué)文化的村支部李書記操作運(yùn)行。唯一可能需要現(xiàn)場操作的是清理引水口滾水壩的樹枝雜草。但這也尚未造成任何負(fù)擔(dān)。被訪村支部書記李某說，“工程設(shè)施位于村民生產(chǎn)區(qū)，建成兩年來，自己從未清理過滾水壩的雜物，因?yàn)榫幻刻炻愤^的村民們自發(fā)地清理得干干凈凈，自己沒有機(jī)會（清理）”。還有，在以前干旱時節(jié)，為保證農(nóng)田灌溉，山民們不得不去山下雇車?yán)仙?，每立方米用水成本曾高達(dá)幾十元。而自然能提水設(shè)施的投用節(jié)約了該筆巨額費(fèi)用，且用水效率大大提升。

2.3 生態(tài)效應(yīng)

一方面體現(xiàn)在設(shè)備運(yùn)行過程不用油、不用電——零排放、零污染;另一方面體現(xiàn)在雖然建設(shè)了攔水壩，但是由于取水點(diǎn)選取合理、自然能提水設(shè)備技術(shù)先進(jìn)，動力水流量占河流徑流量不足1/10，且僅在枯水期間取水，結(jié)果是生態(tài)流量始終能夠得到充分保證。此外，動力水管長度不足800 m，垂直高差不足30 m，河流徑流量減少1/10可能影響的區(qū)域較小。

3 成功原因：技術(shù)、產(chǎn)品、實(shí)踐三重創(chuàng)新

下面分析清坪村運(yùn)用自然能提水設(shè)備成功解決飲水安全問題的基本機(jī)制。筆者認(rèn)為，技術(shù)、產(chǎn)品與實(shí)踐的三重創(chuàng)新是最為重要的原因。

蘇塞克斯大學(xué)科學(xué)政策研究所（Science Policy Research Unit，簡稱SPRU）曾根據(jù)重要性將創(chuàng)新進(jìn)行過劃分，劃分結(jié)果廣受認(rèn)可。依據(jù)該所的劃分，漸進(jìn)性的、連續(xù)的小創(chuàng)新被稱為漸進(jìn)性創(chuàng)新，開拓全新領(lǐng)域、有重大技術(shù)突破的創(chuàng)新屬于根本性創(chuàng)新。清坪村自然能提水工程首先體現(xiàn)了技術(shù)與產(chǎn)品的雙重根本性創(chuàng)新。資料顯示，淼匯自然能提水裝置由企業(yè)和大學(xué)于2013年合作研發(fā)而成。該裝置運(yùn)用了多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，其中一些技術(shù)已獲得國家專利技術(shù)認(rèn)證，而裝置本身也是通過國家認(rèn)證的專利產(chǎn)品。基于技術(shù)創(chuàng)新而實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品創(chuàng)新為減少資源消費(fèi)、能源消耗、人工耗費(fèi)以及提高作業(yè)速度提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

創(chuàng)新活動規(guī)律表明，僅有技術(shù)創(chuàng)新或產(chǎn)品創(chuàng)新是不夠的，把承載了諸多創(chuàng)新技術(shù)的創(chuàng)新產(chǎn)品引入實(shí)踐、對生產(chǎn)生活產(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響才是創(chuàng)新的出發(fā)點(diǎn)和最終落腳點(diǎn)。由于制度慣性和可能的創(chuàng)新風(fēng)險，“引入”過程通常需要相關(guān)行動者極大的勇氣和出色的才能。

“技術(shù)設(shè)備這么貴，動輒百萬，夠我們開挖幾百個窖井了。要是建成后引不來水，我們不僅要被嚴(yán)肅問責(zé)，在百姓面前（也會）成為千古罪人”（被訪官員a語）。這段話集中表現(xiàn)了當(dāng)?shù)馗骷壒賳T面對淼匯自然能提水裝置的矛盾心理。一方面，在傳統(tǒng)方案不能解決飲水安全問題的情況下，自然能提水裝置讓大家看到了希望;另一方面，各級官員對裝置本身的陌生使得對實(shí)施效果缺乏信心。據(jù)一名負(fù)責(zé)項(xiàng)目實(shí)施的官員介紹，政府部門和2個自然村的村民都非常關(guān)心項(xiàng)目建設(shè)情況，但是由于大家都缺乏相關(guān)技術(shù)知識，清坪村自然能提水工程曾一度面臨流產(chǎn)的危險。舉個例子，在淼匯科技公司提交項(xiàng)目設(shè)計方案請求論證時，當(dāng)?shù)卣當(dāng)?shù)次陷入找不到相應(yīng)領(lǐng)域的專家開展項(xiàng)目論證的困境。面對諸如此類的困難和挑戰(zhàn)，當(dāng)?shù)卣块T、上海援助干部和遠(yuǎn)在上海負(fù)責(zé)對口幫扶的干部采取的方法是開展廣泛而細(xì)致的調(diào)查研究，既尊重科學(xué)理論，又堅(jiān)持實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，利用上級部門和上海援助干部的社會關(guān)系請求國內(nèi)知名技術(shù)專家參與論證、要求淼匯科技公司制作模型展示等方法，最終推動工程順利實(shí)施并取得上述良好效果。

4 總結(jié)與展望

該研究細(xì)致呈現(xiàn)了云南省劍川縣清坪村解決飲水安全問題的實(shí)踐方案，并指出成功的原因是利用了自然能技術(shù)、產(chǎn)品和實(shí)踐三方面的創(chuàng)新?！?019年世界水資源發(fā)展報告》指出自20世紀(jì)80年代開始，全球用水量每年增長1%[1]。隨著需水量不斷增長以及氣候變化影響愈加顯著，全球范圍內(nèi)的用水壓力將持續(xù)增加。而應(yīng)對的有效策略是科學(xué)研究、發(fā)展、創(chuàng)新以及基于社區(qū)的行動。清坪村自然能提水方案不僅包含了科學(xué)研究、發(fā)展和創(chuàng)新要素，同時又是基于社區(qū)所采取的行動，并經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)是行之有效的。據(jù)此有理由認(rèn)為，以自然能提水技術(shù)為核心的安全飲水方案不僅可以為云貴兩省解決飲水安全問題，還存在為更多地區(qū)或國家解決飲水難問題的可能性，具有一定的學(xué)習(xí)和推廣價值。當(dāng)然，參考借鑒時不能忘記“從一個國家的行政環(huán)境歸納出來的概論，不能立刻予以普遍化，或應(yīng)用到另外一個不同的環(huán)境的行政管理上去。一個理論是否適用于另一個場合，必須先把那個特殊場合加以研究之后才可以判定”[10]。

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