王海麗，呂 順，李 鐵，詹小米，王小軍

(1.廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣州 510635；2.廣東省水動(dòng)力學(xué)應(yīng)用研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510635；3.東莞市香蕉蔬菜研究所，廣東 東莞 523061)

東莞市位于廣東省珠江三角洲地區(qū)，地處沿海，常受臺(tái)風(fēng)侵襲或影響，雨量豐沛但降雨集中，全市多年(1956-2000年)平均降水量1 693 mm，約85%的降雨集中于4-9月，并以暴雨洪水形式迅速流向大海，難以利用。改革開(kāi)放以來(lái)，東莞市經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅速發(fā)展，城市化、工業(yè)化加速，用水量急劇增加。與此同時(shí)，也帶來(lái)了對(duì)水環(huán)境的破壞，近年來(lái)東莞市大部分河段均有惡化趨勢(shì),東江三角洲網(wǎng)河水質(zhì)普遍劣于Ⅲ類(lèi)[1],同時(shí)水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重。此外，由于所處地理位置的特殊性，以及東江來(lái)水量的不均勻性，東莞市歷史上曾多次受到咸潮的危害。在2004年冬到2005年春咸潮的影響下，東莞市東城、第三、第二水廠等主力水廠均出現(xiàn)原水含氯度超標(biāo)而被迫停止取水，造成部分樓房停水，并給工業(yè)生產(chǎn)造成重大損失[2]。近年來(lái)，由于人類(lèi)活動(dòng)的影響，主要是商業(yè)性的過(guò)量采沙，導(dǎo)致東江下游和三角洲河槽急劇下切，使河槽容積劇增，水面落差減少，潮汐上溯增強(qiáng)，咸潮界上移，東莞市供水受咸潮影響越來(lái)越大。東莞市現(xiàn)狀經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件下的供水安全已受到嚴(yán)重威脅。

東莞市農(nóng)業(yè)主要以蔬菜、水果種植和水產(chǎn)養(yǎng)殖為主，其灌溉水源主要為水庫(kù)水和河水。2007年?yáng)|莞市農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)為0.54，高于全國(guó)平均水平，低于國(guó)際先進(jìn)水平(以色列0.70～0.80)。灌溉渠道的水利用系數(shù)不高，粗放型管理的現(xiàn)象仍然存在。根據(jù)當(dāng)?shù)厮Y源條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、科學(xué)技術(shù)水平、水價(jià)等因素的綜合分析，東莞市水澆地和菜田的灌溉用水毛定額可由2012年的4 313、17 478 m3/hm2，降到2020年的3 343、13 388 m3/hm2，每年節(jié)水量可達(dá)0.67億m3，農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力大。但當(dāng)前節(jié)水工作還沒(méi)有一套適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行模式。水價(jià)偏低是主要原因，許多節(jié)水工程直接經(jīng)濟(jì)效益有限，更多地體現(xiàn)在社會(huì)效益和生態(tài)效益、緩解水資源供需矛盾上，而政府又缺乏優(yōu)惠發(fā)展政策。這些原因的存在，致使許多用水戶(hù)節(jié)水積極性不高，節(jié)水并沒(méi)有真正變成自發(fā)行動(dòng)，節(jié)水工作處于被動(dòng)狀態(tài)。綜上所述，東莞市屬于典型水質(zhì)性缺水地區(qū)，水質(zhì)污染嚴(yán)重，咸潮上溯加劇，已嚴(yán)重威脅飲水安全和工、農(nóng)業(yè)用水安全。同時(shí),農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力大,如果大力推行節(jié)水技術(shù)，建立生態(tài)型農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償供用水管理機(jī)制，可有效緩解東莞市水資源供需矛盾，遏制水環(huán)境惡化趨勢(shì)的發(fā)展。

1 東莞市生態(tài)型農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)

東莞市生態(tài)型農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)即集雨灌溉及水循環(huán)利用技術(shù)。選擇東莞市萬(wàn)江區(qū)香蕉蔬菜研究所作為高效農(nóng)業(yè)節(jié)水示范基地，其建設(shè)重點(diǎn)為水資源循環(huán)利用及節(jié)水灌溉技術(shù)推廣。該所現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)田面積約11.33 hm2，為發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)，該研究所從2000年起興建了以區(qū)域?yàn)榉秶挠晁詈退h(huán)利用工程，該工程主要由水源(集蓄雨水)、供水工程、輸配水管網(wǎng)和田間灌水4部分組成(平面布置示意圖見(jiàn)圖1)。具體技術(shù)包括：①雨水集蓄灌溉技術(shù)。利用原有魚(yú)塘面積，使集水面積達(dá)到11.33 hm2，修建低位集雨蓄水池一座(面積約1.67 hm2)，及高位凈化蓄水池2座(容積共約0.3萬(wàn)m3，高度約比灌溉農(nóng)田高0.5 m)。兩個(gè)蓄水池均配置水泵，凈化池配過(guò)濾設(shè)備。②水量自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)。配置降雨量記錄點(diǎn)、自動(dòng)水位控制器、自動(dòng)量水控制儀等，進(jìn)行智能化自動(dòng)控制。③水資源循環(huán)利用技術(shù)。輸配水管道按固定式樹(shù)枝狀構(gòu)建，管網(wǎng)采用Φ254 mm和Φ152 mm PVC塑料輸水管道，鋪設(shè)于路邊綠化帶下，將經(jīng)過(guò)沉淀過(guò)濾的干凈水輸送到田間；修建硬底化排水溝,將田間多余的灌溉水回流至蓄水池塘，循環(huán)利用。④水肥一體化技術(shù)。將灌溉與施肥融為一體，根據(jù)作物不同生長(zhǎng)期的需水、需肥規(guī)律和特點(diǎn)，進(jìn)行不同生育期的需求設(shè)計(jì)，把水分、養(yǎng)分定時(shí)定量，按比例直接提供給作物，省水省肥，提高效率。⑤香蕉蔬菜噴、滴灌技術(shù)，進(jìn)一步高效節(jié)約灌溉用水。

圖1 東莞市香蕉蔬菜研究所農(nóng)業(yè)節(jié)水工程平面布置示意圖

工程利用集雨節(jié)水池塘蓄水，濾水池凈化沉淀，PVC塑料低壓管道輸水，并配置水肥一體化設(shè)備，采用噴灌、滴灌等節(jié)水灌溉方式，減少了水分的滲漏和蒸發(fā)，渠系水的利用系數(shù)可達(dá)0.90以上。與此同時(shí)，該系統(tǒng)工程還利用周?chē)挠驳谆潘疁蠈⑻镩g多余的灌溉水回流到蓄水池塘，經(jīng)過(guò)濾沉淀重新使用，避免了因灌溉排水帶來(lái)的農(nóng)業(yè)面源污染。工程達(dá)到了雨水有效利用、節(jié)約用水、無(wú)污染灌溉的目的，大大提高了水資源的有效利用率，同時(shí)提高了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量以及農(nóng)田的生產(chǎn)效益，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2 生態(tài)型農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償機(jī)制分析

2.1 生態(tài)型農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償模式建立

雨水集蓄和水循環(huán)利用工程建成前，農(nóng)田灌溉主要依靠河水，每年從河里取水約30萬(wàn)m3。工程建成后，試驗(yàn)基地生產(chǎn)用水循環(huán)利用率和污水處理回用率均為100%，除冬季需從東江支流取水3～4次補(bǔ)充水量約3萬(wàn)m3外，基本能滿(mǎn)足試驗(yàn)基地用水需要，每年從河道少取水約27萬(wàn)m3，節(jié)水達(dá)90%。利用PVC低壓管道輸水能有效減少輸水過(guò)程水的損耗(比土渠減少50%以上)，并且省時(shí)、省力、省地、美觀、管理方便；與溝灌每年灌水量12萬(wàn)m3相比，項(xiàng)目區(qū)滴灌每年可節(jié)約水量8萬(wàn)m3；不同灌溉方式下菜心、絲瓜、冬瓜、香蕉等作物的產(chǎn)量對(duì)比結(jié)果表明，工程運(yùn)行后作物一般可增產(chǎn)12.6%～18%、增加收益57.6%～72.9%[3],基地香蕉蔬菜總產(chǎn)量約250 t/a，年產(chǎn)值為60萬(wàn)元左右，工程效益之大是顯而易見(jiàn)的。將每年節(jié)約下來(lái)的農(nóng)業(yè)用水補(bǔ)給環(huán)境生態(tài)用水，并減少面源污染排放以節(jié)省污水處理費(fèi)用,政府再以支持農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程的形式反哺農(nóng)業(yè),形成生態(tài)型農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償模式(見(jiàn)圖2)。實(shí)踐證明，該節(jié)水補(bǔ)償模式節(jié)水防污效果明顯，增產(chǎn)效益顯著。

圖2 東莞市香蕉蔬菜研究所農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償存取水流程框架圖

2.2 生態(tài)型農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償效益分析

將農(nóng)業(yè)用水補(bǔ)給生態(tài)環(huán)境用水后，按照取水權(quán)有償轉(zhuǎn)讓原則，生態(tài)用水部門(mén)(政府)應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)節(jié)水工程(集雨灌溉及水循環(huán)利用工程)進(jìn)行補(bǔ)償。

2.2.1農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償費(fèi)計(jì)算

農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償費(fèi)主要包括工程建設(shè)費(fèi)、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)、更新改造費(fèi)、風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償費(fèi)、經(jīng)濟(jì)利益補(bǔ)償費(fèi)、水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)費(fèi)等。

(1)工程建設(shè)費(fèi)。工程建設(shè)直接投資為110萬(wàn)元，其中雨水集蓄工程3.2萬(wàn)元，水循環(huán)利用工程5.7萬(wàn)元，低壓管道輸水工程13.2萬(wàn)元，雨量站及水量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)48萬(wàn)元，噴、滴灌工程39.9萬(wàn)元。費(fèi)用由財(cái)政支出。

(2)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)。節(jié)水工程的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)是指日常維護(hù)費(fèi)用，參照《水利建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)范》(SL72-2013)，取本工程總投資的4%計(jì)，為110×4%=4.4萬(wàn)元/a。

(3)更新改造費(fèi)。節(jié)水工程的更新改造費(fèi)用是指節(jié)水工程的設(shè)計(jì)使用年限短于影響補(bǔ)償期限所增加的費(fèi)用，根據(jù)水利工程折舊年限的規(guī)定，綜合取折舊年限為10 a。補(bǔ)償期限暫取為10 a。則更新改造費(fèi)為0元。

(4)水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)費(fèi)。參考類(lèi)似工程，根據(jù)本工程實(shí)際情況，按0.6%計(jì)算水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)費(fèi)，為110×0.6%=0.66萬(wàn)元/a。

本節(jié)水工程較為簡(jiǎn)單，不考慮風(fēng)險(xiǎn)補(bǔ)償費(fèi)和經(jīng)濟(jì)利益補(bǔ)償費(fèi)。故算得農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償費(fèi)總費(fèi)用為160.6萬(wàn)元，則每年農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償費(fèi)用為160.6/10=16.06萬(wàn)元/a。

2.2.2單位水量?jī)r(jià)格計(jì)算

采用公式(1)進(jìn)行單位水量?jī)r(jià)格計(jì)算。

單位水量?jī)r(jià)格=每年農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償費(fèi)/年均節(jié)水量

(1)

工程每年節(jié)水補(bǔ)償費(fèi)用16.06萬(wàn)元，年均節(jié)水27萬(wàn)m3，則單位水量?jī)r(jià)格為：16.06/27=0.595元/m3。

上述價(jià)格，即為節(jié)約每立方水量，需要的節(jié)水補(bǔ)償費(fèi), 即農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償價(jià)格。

2.2.3節(jié)水效益分析

從生態(tài)環(huán)境用水和農(nóng)業(yè)用水兩方面進(jìn)行分析。一方面，生態(tài)環(huán)境用水，得到了未經(jīng)農(nóng)業(yè)面源污染的原灌溉用水，不需進(jìn)行污水處理。東莞市目前污水處理費(fèi)居民用水0.9元/m3，非居民用水價(jià)格1.17元/m3, 特種用水價(jià)格1.35元/m3。將農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償費(fèi)與污水處理費(fèi)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，節(jié)水補(bǔ)償水價(jià)0.595元/m3遠(yuǎn)小于現(xiàn)狀污水處理水價(jià)0.9～1.35元/m3，說(shuō)明該農(nóng)業(yè)節(jié)水工程比水質(zhì)污染后再進(jìn)行污水處理要經(jīng)濟(jì),且有利于生態(tài)環(huán)境發(fā)展。另一方面,從農(nóng)業(yè)用水角度分析。國(guó)內(nèi)研究表明，農(nóng)業(yè)水費(fèi)占產(chǎn)值的比例以5%～15%較合理[4]。在本工程中，按香蕉水分生產(chǎn)率2.83 kg/m3(根據(jù)廣東高州灌溉試驗(yàn)站數(shù)據(jù))，單價(jià)3元/kg計(jì)算，不考慮復(fù)種指數(shù)，即使全部的農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償費(fèi)均由農(nóng)民支付，其水費(fèi)成本占產(chǎn)出的比例為7%，在合理范圍5%～15%內(nèi)，農(nóng)民可以承受,并可促進(jìn)農(nóng)民節(jié)水積極性。此外，灌溉用水基本可以靠雨水集蓄和自循環(huán)滿(mǎn)足，無(wú)需從已經(jīng)污染的外江引水，也防止了污水灌溉問(wèn)題?？梢?jiàn)，無(wú)論從節(jié)水防污經(jīng)濟(jì)效益，還是從農(nóng)民可承受能力角度分析，該生態(tài)型農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償模式都值得推行,具有良好的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié) 語(yǔ)

東莞市屬于典型的水質(zhì)性缺水地區(qū)，水質(zhì)污染嚴(yán)重，咸潮上溯加劇，用水安全受到威脅。各行業(yè)用水在大力節(jié)水的前提下，更要注重防污技術(shù)采用，迫切需要建立生態(tài)型節(jié)水補(bǔ)償供用水管理機(jī)制。針對(duì)東莞降雨集中、水質(zhì)性缺水嚴(yán)重的特點(diǎn)，香蕉蔬菜研究所建設(shè)雨水集蓄和水循環(huán)利用工程，利用集雨池塘蓄水、濾水池凈化沉淀、低壓管道輸水，采用水肥一體化和噴灌、滴灌技術(shù)進(jìn)行田間灌溉，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)田灌溉水的循環(huán)利用和節(jié)水，解決了降雨集中、灌溉水緊缺、污水灌溉、污染排放的難題。采取上述節(jié)水防污措施后，節(jié)約出水量供生態(tài)用水，并減少農(nóng)業(yè)灌溉面源污染物排放，改善了生態(tài)環(huán)境。政府通過(guò)補(bǔ)貼雨水集蓄和水循環(huán)利用工程經(jīng)費(fèi)，形成農(nóng)業(yè)節(jié)水補(bǔ)償生態(tài)公益用水，政府補(bǔ)償農(nóng)業(yè)節(jié)水的生態(tài)型節(jié)水補(bǔ)償模式。在東莞這種水質(zhì)性缺水嚴(yán)重和暴雨洪水高度集中的地區(qū)，該模式的效益不僅在于節(jié)省用水和用肥，更大的意義在于解決降雨集中、污水灌溉和農(nóng)業(yè)面源污染物排放問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)清潔灌溉、減少環(huán)境污染。

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