河北省農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水工程模式成本分析

□吳 美 劉曉亮

河北省農(nóng)業(yè)用水量占全省用水總量的70%左右，節(jié)水潛力巨大，是河北省節(jié)約用水的關鍵。不同的農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水工程模式均能提高農(nóng)業(yè)水資源的利用效率，但都需要投入一定的資金進行工程建設、設備購置、生產(chǎn)管理等。農(nóng)業(yè)灌溉模式資金投入量如果超過了農(nóng)戶承受能力，將會直接影響農(nóng)戶對灌溉模式的選擇。因此，對河北省農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水工程模式的成本進行調(diào)研分析很有必要。

1.河北省主要農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水工程模式

河北省農(nóng)業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展與變革，形成了以工程措施為主，農(nóng)藝措施、管理措施緊密結合的4 種主要灌溉節(jié)水工程模式，主要包括“管灌工程技術配合畦田灌溉和水肥一體化等農(nóng)藝措施和管理措施”“噴灌工程技術配合水肥一體化等農(nóng)藝措施和管理措施”“微灌工程技術配合水肥一體化等農(nóng)藝措施和管理措施”“渠道防滲工程技術配合土地平整、配方施肥等農(nóng)藝措施和管理措施”的綜合節(jié)水技術集成模式，分別簡稱為管灌、噴灌、微灌和渠道防滲。其中，管灌廣泛應用于大田作物，普遍適用于一家一戶的種植模式；噴灌得到果樹、糧食規(guī)?；N植大戶的認可；微灌在設施蔬菜、果樹灌溉等經(jīng)濟作物灌溉中發(fā)揮了優(yōu)勢；近年來淺埋滴灌在大田作物種植中節(jié)水效果較好，在河北省平原小麥玉米種植區(qū)發(fā)展最快；渠道防滲在石津灌區(qū)、冶河灌區(qū)等有地表水的區(qū)域得到了很好的應用，目前大部分支渠進行了防滲改造，灌區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件得到了很大的改善。

2.河北省農(nóng)業(yè)灌溉分區(qū)

不同農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水工程模式的成本受種植結構、土壤類型、水資源現(xiàn)狀、土地經(jīng)營模式等因素影響，因此，結合氣候、作物、土壤、種植習慣，參照《河北省土壤水資源評價分區(qū)》及《農(nóng)業(yè)用水定額第1 部分：種植業(yè)》，將河北省劃分為7 個農(nóng)業(yè)灌溉分區(qū)進行節(jié)水成本分析，即：Ⅰ壩上內(nèi)陸河區(qū)；Ⅱ冀西北山間盆地區(qū)；Ⅲ燕山山區(qū)；Ⅳ太行山山區(qū)；Ⅴ太行山山前平原區(qū)；Ⅵ燕山丘陵平原區(qū)；Ⅶ黑龍港低平原區(qū)。

3.成本分析

農(nóng)業(yè)灌溉分區(qū)的管灌、噴灌、微灌、渠道防滲畝均投資主要針對田間工程。畝均單方水節(jié)水成本計算公式如下：

式中：

W—畝均單方水節(jié)水成本（以下簡稱節(jié)水成本），元/m3；

A—畝均年費用，元；

Q—畝均年節(jié)水量，m3。

3.1 畝均年費用計算

畝均年費用包括畝均年折舊費、動力費、維修費、運行管理費等，計算方法如下。

3.1.1 畝均年折舊費

折舊費按靜態(tài)法計算，則：畝均年折舊費為畝均投資÷工程折舊年限。

畝均投資以2014 年—2019 年調(diào)研縣的地下水超采項目實施情況數(shù)據(jù)為基礎，共查閱調(diào)研七個農(nóng)業(yè)灌溉分區(qū)59 個縣總投資及節(jié)水灌溉模式實施面積，其中包括Ⅰ區(qū)的3 個縣；Ⅱ區(qū)的3 個縣；Ⅲ區(qū)的8 個縣；Ⅳ的5 個縣；Ⅴ區(qū)的16 個 縣；Ⅵ區(qū) 的5 個 縣；Ⅶ區(qū) 的19 個縣。根據(jù)畝均投資為總投資除以農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水工程模式實施面積方法計算并匯總了各灌溉分區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉模式的畝均投資。農(nóng)業(yè)灌溉分區(qū)畝均投資及畝均年費用見表1。

3.1.2 畝均年動力費

畝均年動力費計算以田間供水耗電費用為基準，則畝均年動力費可由下式求出：

式中：

C—畝均年動力費，元；

H—水泵總揚程，m；

V—畝均年供水量，km3（參照《農(nóng)業(yè)用水定額第1 部分：種植業(yè)》）；

P—電價（含基本電價和管理費），元/kW·h；

η—水泵效率。

其中H 為揚水高度與水頭損失的和，揚水高度參照“河北省地下水超采區(qū)地下水位監(jiān)測情況通報2019 年12期”監(jiān)測結果中的2019 年12 月31 日調(diào)研縣的地下水位平均埋深。

畝均年維修費按畝均年折舊費的1.5%計算。畝均年運行管理費按畝均年動力費的20%計算。

根據(jù)畝均投資計算畝均年折舊費、畝均年維修費，并與畝均年動力費、畝均年運行管理費求和得到畝均年費用，計算結果見表1 農(nóng)業(yè)灌溉分區(qū)畝均投資及畝均年費用。

3.2 畝均年節(jié)水量計算

共調(diào)研管灌、噴灌、微灌、渠道防滲各47 個、40 個、45 個、8 個縣，其中包括小麥玉米淺埋滴灌8 個縣。范圍涉及Ⅰ區(qū)的3 個縣；Ⅱ區(qū)的8 個縣；Ⅲ區(qū)的11 個 縣；Ⅳ區(qū) 的8 個 縣；Ⅴ區(qū) 的20 個縣；Ⅵ區(qū)的6 個縣；Ⅶ區(qū)的22 個縣。調(diào)研內(nèi)容包括50%水文年和75%水文年土壟溝灌畝均年灌溉水量和實施管灌、噴灌、微灌、渠道防滲后畝均年灌溉水量。通過實施節(jié)水灌溉工程模式后畝均年灌溉水量減去土壟溝灌畝均年灌溉水量即是相應水文年畝均年節(jié)水量。50%水文年和75%水文年畝均年節(jié)水量見表2。

3.3 計算結果

根據(jù)表1 中畝均年費用和表2 中畝均年節(jié)水量按公式（1）計算不同水文年各灌溉分區(qū)的節(jié)水成本見表3 農(nóng)業(yè)灌溉分區(qū)節(jié)水成本分析，根據(jù)表3 繪制了圖1 農(nóng)業(yè)灌溉分區(qū)50%水文年節(jié)水成本分析圖、圖2 農(nóng)業(yè)灌溉分區(qū)75%水文年節(jié)水成本分析圖。

圖2 農(nóng)業(yè)灌溉分區(qū)75%水文年節(jié)水成本分析 單位：元/m3

表3 農(nóng)業(yè)灌溉分區(qū)節(jié)水成本分析 單位：元/m3

3.4 結果分析

通過分析圖1、圖2 發(fā)現(xiàn)50%水文年全省微灌、噴灌、管灌、渠道防滲節(jié)水成本分別為2.72 元/畝、1.38 元/畝、0.95元/畝、0.75 元/畝。75%水文年全省微灌、噴灌、管灌、渠道防滲節(jié)水成本分別為2.66 元/畝、1.36 元/畝、0.94 元/畝、0.74 元/畝。50%水文年和75%水文年中微灌節(jié)水成本最高，其次是噴灌和管灌，渠道防滲最低，且在7 個灌溉分區(qū)中4 種灌溉工程模式的節(jié)水成本大小變化趨勢和全省總體保持一致。同一灌溉分區(qū)，管灌、噴灌、微灌、渠道防滲的節(jié)水成本在75%水文年均低于50%水文年。

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在同一水文年中，微灌節(jié)水成本高的主要原因是微灌的滴灌帶、滴灌管等灌水器使用壽命短、更換頻率高，噴灌則需要購買噴灌機械、噴灌立桿。并且微灌、噴灌需要高素質人員操作，運行維護成本高。因此，微灌、噴灌畝均投資高，畝均年費用也高。相比之下，管灌輸水管道使用時間長、成本低，渠道防滲材料來源廣泛、施工簡便。并且管灌、渠道防滲使用管理簡單，維護成本低，畝均年費用低很多。不同水文年中，農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水工程模式在75% 水文年的畝均年節(jié)水量大，效果更優(yōu)，故比50%水文年的節(jié)水成本小。

4.結論

在同一水文年中微灌節(jié)水成本最高，其次是噴灌和管灌，渠道防滲最低。在同一灌溉分區(qū)管灌、噴灌、微灌、渠道防滲的節(jié)水成本在75%水文年均低于50%水文年。