遼寧省農(nóng)業(yè)水價綜合改革計量模式探究

孫麗玲

(朝陽市農(nóng)村水利建設(shè)管理局，遼寧 朝陽 122000)

0 引 言

近年來，隨著生態(tài)環(huán)境意識的不斷增強和國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，各行業(yè)對水資源的需求急劇增加，如何有效監(jiān)控水資源逐漸引起高度重視，同時對監(jiān)控精度也提出了更高的要求[1]。目前，我國灌區(qū)計量設(shè)施建設(shè)數(shù)量、農(nóng)業(yè)用水定額管理體系和農(nóng)業(yè)水價綜合改革呈逐年增多、逐步完善、積極推進的發(fā)展之勢，在灌區(qū)量水工作中人們積極應(yīng)用各種先進計量技術(shù)[2]。如環(huán)境保護、城鎮(zhèn)和農(nóng)業(yè)供水等計量技術(shù)，并結(jié)合灌區(qū)量水特點形成了一系列計量模式或類型，實際應(yīng)用中取得了明顯成效。如王滇紅等以里運河沿線灌區(qū)為例，調(diào)查統(tǒng)計了各級渠道用水計量現(xiàn)狀以及用水計量點的布置方法、原則；樊毅等以四川省大中型灌區(qū)為例，在全面調(diào)查農(nóng)業(yè)用水計量設(shè)施建設(shè)問題的情況下，提出了按取用水口類型和自動化程度劃分的計量監(jiān)測模式；張駿濤等結(jié)合灌溉水源特點，提出了不同形式水費征收管理模式、地表水以及井灌區(qū)灌溉用水計量模式；連少偉等考慮井灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉實際情況，提出了以歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計為拓展、以便攜式超聲波流量計為突出、以水表計量為基礎(chǔ)的用水計量模式[3-6]。然而，由于遼寧省灌區(qū)較多，其管理水平參差不一，工程類型多樣，對于量水設(shè)備的要求存在明顯差異，現(xiàn)有量水技術(shù)和設(shè)備已無法達到灌區(qū)量水實際要求。遼寧省農(nóng)業(yè)水價綜合改革明確提出要堅持群眾接受、公開透明、因地制宜的原則，強化終端用水管理、定額用水管理和明確簡便節(jié)約的用水計量方式。所以，調(diào)查分析遼寧省農(nóng)業(yè)用水計量設(shè)施、計量模式及其使用范圍，對推進農(nóng)業(yè)水價綜合改革及加強灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水管理發(fā)揮著積極作用。

1 農(nóng)業(yè)用水計量設(shè)施現(xiàn)狀

2016年，對全面開展農(nóng)業(yè)水價綜合改革《關(guān)于推進農(nóng)業(yè)水價綜合改革的意見》做出了總體部署。針對農(nóng)業(yè)水價綜合改革遼寧省給予了高度重視，并積極探索一系列農(nóng)業(yè)水價改革模式，分2批次先后開展多處改革試點。2018年，全省各地以第一、二批試點和農(nóng)業(yè)水價綜合改革實施方案為基礎(chǔ)，積極完善農(nóng)田水利配套計量設(shè)施、基礎(chǔ)設(shè)施和農(nóng)業(yè)水價綜合改革工作。截至2020年底，全省累計完成2600多處灌區(qū)計量設(shè)施建設(shè)和1600萬余畝農(nóng)業(yè)水價改革工作，實現(xiàn)了各重要取、分水口的基本覆蓋，為推進農(nóng)業(yè)水價綜合改革及加強灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水管理提供了強有力的支撐。

1.1 平原型灌區(qū)計量設(shè)施現(xiàn)狀

遼寧省平原型灌區(qū)已建各類計量設(shè)施1528處，其中以電折水、儀表量水的有1226處，所占比例達到80.23%，以建筑物量水、標準斷面量水等其他量水型式的有302處，所占比例為19.77%，農(nóng)業(yè)灌溉水源以泵站提水為主。根據(jù)平原區(qū)各類計量設(shè)施運行狀況調(diào)查資料以及比測率定成果可知，采用以電折水和流量計量水的泵站平均計量誤差為24.0%、4.6%，渠道水工建筑物和渠道標準斷面量水的平均誤差為28.1%、31.0%。泵站以電折水投資成本小、設(shè)備簡單而泵站流量計量水的運行穩(wěn)定、精度較高，所以平原型灌區(qū)泵站量水中這兩種方法具有廣泛適用性。

1.2 山丘型灌區(qū)計量設(shè)施現(xiàn)狀

遼寧省山丘型灌區(qū)已建各類計量設(shè)施1185處，其中標準斷面量水717處，所占比例達60.50%，以電折水、儀表量水、堰槽量水、建筑物量水等其他量水型式的有468處，所占比例為39.50%。根據(jù)山丘區(qū)各類計量設(shè)施運行狀況調(diào)查資料和比測率定成果可知，采用渠道標準斷面量水、渠道堰槽量水、渠道水工建筑物量水的平均誤差為9.5%、11.6%、14.8%。自流灌區(qū)以山丘型灌區(qū)的主要形式，水工建筑物量水、堰槽量水和渠道標準斷面量水等具有較高的精度，但取分水口較多且水源復(fù)雜，因此以點帶面選擇典型田塊和重要口門進行計量，有利于推進節(jié)水獎勵以及了解面上用水情況。

1.3 計量設(shè)施運行管理現(xiàn)狀

總體上，可以將遼寧省灌區(qū)計量設(shè)施管理主體劃分成2種類型：①小型灌區(qū)和大中型灌區(qū)末級渠系的計量設(shè)施由村集體或農(nóng)民用水合作組織負責(zé)日常管理；②大中型灌區(qū)骨干工程計量設(shè)施由灌區(qū)管理單位負責(zé)運行管理。大部分農(nóng)業(yè)用水計量設(shè)施建于末級渠系，用水小組、合作社、協(xié)會、村集體等用水管水組織的管理人員普遍缺少信息化設(shè)備管理能力和知識，大多數(shù)為本地農(nóng)民且年歲較大，只能負責(zé)計量設(shè)施的日常管理和安全巡查，仍需要信息化公司承擔(dān)計量設(shè)施的技術(shù)維護工作，并且嚴重缺乏運行管理經(jīng)費。除了灌區(qū)管理單位負責(zé)的大中型灌區(qū)骨干及渠首工程計量設(shè)施外，其他田間計量設(shè)施及末級渠系的運行經(jīng)費和管理尚無著落。

2 農(nóng)業(yè)水價綜合改革計量模式

2.1 “水電結(jié)合、首部計量”模式

1)基本模式。泵站提水是遼寧省平原河網(wǎng)區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉的主要形式，可將管道式流量計安裝于泵站首部，從而實現(xiàn)用水量的精準計量。此外，由于用電量、運行時間與灌溉泵站的出水量及出水流量過程存在一定的相關(guān)關(guān)系，也可以按照“計電”換算的方式確定出水量，這種計量方式易于推廣應(yīng)用，并且比較簡便、經(jīng)濟。所以，可將以電折水與智能化儀表量水相結(jié)合建立“水電結(jié)合、首部計量”的模式，從而提高用水計量的科學(xué)合理性。

2)技術(shù)特點。泵站是遼寧省平原區(qū)灌溉的重要基礎(chǔ)，將用水計量設(shè)施安裝于灌區(qū)泵站，可以實現(xiàn)用水的總量控制和泵站首部計量，在每個田塊上平均分配用水總量，從而精準計算畝均用水量。其中，電磁流量計和超聲波流量計是目前常用的泵站首部用水計量設(shè)施，兩者的安裝維護難易程度、價格、準確性等存在明顯差異，具體見表1。

表1 灌溉泵站常用流量計分析表

3)以電折水。從理論上講，單位時間內(nèi)灌溉泵站的出水量并不完全一致，主要有效率、揚程、流量等影響因素。在以上因素保持不變的條件下，對于同一臺泵站此案去“以電計水”多次參數(shù)實測，可以對泵站出水量進行準確估算[7]。泵站出水量利用“以電計水”的方法估算，其表達式為：

K=Q/E

(1)

式中：E、Q為該時段泵站運行所消耗的電量，kWh和泵站提水量，m3；K為“以電折水”參數(shù)。

對于遼寧省平原型灌區(qū)采用流量計量水與“以電折水”計量精準度存在較大差距，所以符合安裝條件的泵站用水計量應(yīng)選用管道流量計等儀表量水，不符合安裝條件的泵站可利用間接計量方式，即“以電折水”。

2.2 “以點帶面、典型計量”模式

1)基本模式。渠道自流是遼寧省山丘區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉的主要方式，灌區(qū)存在山塘、堰壩、溪流等次要水源和大中型水庫等主要水源，灌區(qū)退排水口較多且水源條件較復(fù)雜，全部監(jiān)測難度較大，即通過建設(shè)計量設(shè)施難以實現(xiàn)所有的監(jiān)測。所以，有必要結(jié)合山丘區(qū)特點建立“以點帶面、典型計量”的模式，從種植主體、所處位置、作物種類等角度選擇灌區(qū)內(nèi)具有一定代表性的田塊建設(shè)計量設(shè)施，灌區(qū)畝均用水總體情況用典型田塊的用水量衡量，從而提高在用水管理方面用水定額的約束力，推進水資源可持續(xù)利用和農(nóng)業(yè)節(jié)水發(fā)展。

2)技術(shù)特點。要全面考慮種植主體、作物種類、行政轄區(qū)等因素合理選擇典型田塊，以大戶和散戶種植片區(qū)確定種植主體，以灌區(qū)主要種植作物確定作物種類，以覆蓋灌區(qū)骨干渠道的下、中、上游確定典型田塊所處位置。一般地，山丘型灌區(qū)量水包括堰槽量水、水工建筑物量水、標準斷面量水三種方式，技術(shù)特點如下：

a)堰槽量水主要由下游段、量水建筑物和行近渠槽3部分構(gòu)成，在順直渠段設(shè)置測流堰槽，并且上游行近渠段壅水高度不能對進水口正常引水造成較大影響，渠床要無淤積、無沖刷、水流平穩(wěn)、穩(wěn)定堅固且不受下游建筑物回水影響，行近渠內(nèi)水流佛汝德數(shù)Fr不應(yīng)超過0.5且長度應(yīng)不>渠寬的5-15倍。為使得上下游過水斷面出現(xiàn)一定水頭落差可以合理收縮量主體段過水斷面，從而獲取相對穩(wěn)定的流量與水位關(guān)系曲線。采用經(jīng)驗公式或通過率定分析上下游實測水位確定效率系數(shù)、流量系數(shù)，在此基礎(chǔ)上利用水力學(xué)模型計算用水流量。

b)水工建筑物量水主要是利用湖、庫、河、渠上已有的水電站、抽水站、涵洞、堰閘等水工泄水建筑物，其中建筑物本身要無滲水、剝蝕、變形且完整無損，閘門要無損壞、無扭曲變形、不漏水、無歪斜現(xiàn)象，啟閉設(shè)備靈活完整，調(diào)節(jié)設(shè)備良好；閘槽或閘孔中、建筑物前后無雜物阻水及泥沙淤積；水流呈淹沒流狀態(tài)時的淹沒深度≤0.9，水位差>5cm且符合水利計算要求。結(jié)合閘門開啟高度等水力因素和水頭(水頭差)實測數(shù)據(jù)，可采用經(jīng)驗公式或經(jīng)率定分析確定效率系數(shù)、流量系數(shù)，在此基礎(chǔ)上利用水力學(xué)模型計算用水流量。

c)標準斷面量水主要適用于存在單一關(guān)系，即水流——流量關(guān)系穩(wěn)定的標準斷面渠道，符合標準斷面量水的渠道應(yīng)無淤積、無沖刷、水流平穩(wěn)、渠床穩(wěn)定堅固、上下游渠道順直且不受下游建筑物回水影響，渠道長度要不低于渠段20倍最大水深。斷面的水位點據(jù)和實測流量，在較長時期內(nèi)呈帶狀密集分布，可用單一的曲線反映穩(wěn)定的水位流量關(guān)系。采用經(jīng)驗公式或通過率定分析河道、渠道實測水位確定流量系數(shù)，然后利用水力學(xué)模型計算用水流量。

可以利用超聲波、浮子式等自動化水位計測量以上3種山丘區(qū)量水方式水位，利用自建光纖或移動網(wǎng)絡(luò)遠程傳輸至灌區(qū)管理平臺和數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)水量、流量的自動分析和計算。

2.3 計量設(shè)施運行管理模式創(chuàng)新

充分考慮遼寧省不同類型灌區(qū)農(nóng)田水利運行管理情況合理確定計量設(shè)施運行管理模式，見圖1。

圖1 農(nóng)業(yè)用水計量設(shè)施運行管理模式

1)管護主體。一般地，日常管理主體和技術(shù)管理主體為計量設(shè)施運行管理主體的主要構(gòu)成，其中第三方維保企業(yè)接受縣級水利行政主管部門統(tǒng)一委托承擔(dān)技術(shù)管理主體，即縣域范圍內(nèi)計量設(shè)施的技術(shù)維護由維保企業(yè)負責(zé)；所在村委會承擔(dān)日常管理主體，村集體范圍內(nèi)的計量設(shè)施日常維護和巡查由村委會聘用的管水員負責(zé)。

2)管護要求。計量設(shè)施管理單位要制定管理制度和章程，主要包括計量設(shè)施問題處理、運行維護、檢查流程、檢查內(nèi)容等方面內(nèi)容。計量設(shè)施技術(shù)管理主體和日常管理主體要開展特別檢查、常規(guī)檢查，并生成相應(yīng)的檢查報告，及時有效的處理檢查中發(fā)現(xiàn)的問題。

3)數(shù)據(jù)觀測與應(yīng)用。結(jié)合灌區(qū)實際情況計量設(shè)施管理單位要制定有效的量水觀測制度，按灌溉期、月和旬統(tǒng)計復(fù)核數(shù)據(jù)，依據(jù)用水定額和年度用水量數(shù)據(jù)縣級水行政主管部門合理確定節(jié)水獎及綜合改革精準補貼金額，將相應(yīng)標準和制度向社會公示。

4)管護經(jīng)費。在灌區(qū)水費收入、農(nóng)業(yè)水價綜合改革精準補貼資金和年度農(nóng)田水利維修養(yǎng)護資金中可以安排計量設(shè)施管護經(jīng)費。

2.4 對策建議

灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水計量存在應(yīng)用條件復(fù)雜、覆蓋面廣等特點，涉及應(yīng)用、傳輸、監(jiān)測等諸多環(huán)節(jié)，在農(nóng)業(yè)水價綜合改革中上述模式都得到了實踐應(yīng)用，并取得良好的成效。然而，實際應(yīng)用過程中仍存在許多不足，對此提出有針對性的建議：

1)增大平原區(qū)泵站直接計量比率，加大計量設(shè)施投入。通過有效結(jié)合以電折水和流量計量水，遼寧省平原型灌區(qū)整體具有較高的用水計量覆蓋率，然而可以直接計量的泵站所占比例不高，遠遠未達到我國農(nóng)業(yè)水價改革要求。這是一項長期的系統(tǒng)工程需要持續(xù)的技術(shù)和資金投入，相關(guān)部門要堅持統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、密切配合、因地制宜的原則，不斷加大資金、技術(shù)投入和政策支持，對具備條件的泵站盡量安裝管道式流量計，進一步提高泵站直接計量比例和灌區(qū)取用水計量精準度，為加快推進農(nóng)業(yè)水價改革提供數(shù)據(jù)支持。

2)增強山丘區(qū)以點代面科學(xué)性，確保計量設(shè)施布局合理。渠道自流為遼寧省山丘區(qū)的主要灌溉方式，灌區(qū)排、推、取、分水口較多且水源條件復(fù)雜，全部監(jiān)測難度較大，即通過建設(shè)計量設(shè)施難以實現(xiàn)所有的監(jiān)測。灌區(qū)應(yīng)綜合考慮種植主體、作物種類和行政轄區(qū)等因素，對計量設(shè)施合理布局，加大對典型田塊、重要分水口以及主要水源渠首的計量監(jiān)測，對支渠以下監(jiān)測布點密度和計量檢測力度合理確定，從而提高灌區(qū)量水精度及以點代面的科學(xué)性。

3)強化灌區(qū)計量數(shù)據(jù)使用，提升計量設(shè)施管護水平。遼寧省灌區(qū)計量設(shè)施隨農(nóng)業(yè)水價改革的全面推進已初具規(guī)模，然而因大部分計量站點都分布于野外使管理維護難度較大，加之地方主管部門使用計量數(shù)據(jù)的頻率較低，難以充分發(fā)揮在用水管水方面計量設(shè)施的約束作用。對此，管理單位應(yīng)配備專門的站房維護和管理人員，并配套必要的網(wǎng)絡(luò)條件和電源設(shè)備，進一步提升灌區(qū)計量數(shù)據(jù)的使用、分析、采集能力和計量設(shè)施運行管護水平，為全面推進節(jié)水獎勵以及農(nóng)業(yè)用水定額管理提供數(shù)據(jù)支持。

3 結(jié) 論

遼寧省農(nóng)業(yè)用水計量存在涉及環(huán)節(jié)多、應(yīng)用條件復(fù)雜、覆蓋范圍廣泛等特點，農(nóng)業(yè)水價綜合改革中應(yīng)積極推廣“水電結(jié)合、首部計量”、“以點帶面、典型計量”等新模式。文章調(diào)查分析遼寧省農(nóng)業(yè)用水計量設(shè)施、計量模式及其使用范圍，旨在推進農(nóng)業(yè)水價綜合改革及提升灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水管理水平。