自然能提水技術解決飲水安全問題的實踐與成效

摘要 一直以來，云貴山區結構性缺水嚴重，廣大農民生活、生產面臨巨大困難。保證建檔立卡貧困戶飲水安全是實現習近平總書記提出的脫貧攻堅“兩不愁、三保障”總體目標中“不愁吃”的重點工作。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自然能提水工程徹底解決了農民飲水安全問題，破解了“苦不有水久矣”難題，在健康、經濟、環境等方面取得良好效益。對該村相關實踐及其成效的總結與分析，并指出成功的原因是利用了技術、產品和實踐三重創新，目的是為其他地方提供行動參考。

關鍵詞 飲水安全問題;自然能提水;創新實踐;顯著效果

中圖分類號 TV 93 ?文獻標識碼 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 “long 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，從事農村減貧脫貧、公共政策研究。

收稿日期 2020-12-03

改進水資源管理、獲得充足的供水對解決各種社會、經濟不平等現象至關重要[1]。黨和國家一直特別重視農村飲水安全問題，截至2015年，我國農村供水先后經歷自然發展、飲水起步、飲水解困、飲水安全4個階段，農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、經濟與社會等方面的原因，農村飲水安全水平存在地區差異[4]，在一些地區，尤其是貧困山區，飲水安全問題仍嚴重制約著農民對美好生活的向往與追求。

2018年，國家發布通知[5]強調解決建檔立卡貧困戶飲水安全問題是實現習近平總書記所提出脫貧攻堅“兩不愁、三保障”總體目標中“不愁吃”的重點工作，指出盡管近年來各地農村飲水安全脫貧攻堅總體進展順利，但部分地區還存在一些突出問題，當前處于“啃硬骨頭”的關鍵時期，各地必須全力攻克貧困地區飲水安全問題堡壘。可見，解決飲水安全問題任重道遠。

研究其他領域、機構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。在公共管理領域，上述做法被稱為“最好的實踐研究”[6]。在“最好的實踐研究”思想指引下，基于通過田野調查、半結構式訪談、互聯網檢索和圖書館文獻查閱等方法所收集的翔實、豐富數據資料，筆者對云南省劍川縣清坪村運用自然能提水技術解決飲水安全問題的成功實踐展開研究，總結經驗，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提供行動參考。

1 清坪村自然能提水工程建設背景與內容

1.1 工程建設背景：劍川縣清坪村村情

1.1.1 地理環境、人口與社會經濟發展。

清坪村為云南省大理州劍川縣金華鎮下轄行政村，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，屬高山區村。清坪村年平均氣溫11.5 ℃，年降水量750 mm。村區下主要是出露新生界下第三系漸新統地層，巖性為細砂質泥巖、泥質粉砂巖夾細砂巖，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沖洪積地層，厚約1～10 m。在受地層巖性控制的基礎上，受地質構造、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。總體上，地下水水位高于河水，為地下水補給河水——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）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服務區域為煉坪和清水江自然村。這2個自然村世居白族，建村歷史均超過400年。據統計，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367%、人口數的35.9%）。受自然環境（主要是水資源匱乏）和農業技術水平限制，過去2個自然村主要種植馬鈴薯。近幾年，當地開始種植高原中藥材和發展高山養殖業。以清水江為例，2017年該自然村種植續斷、重樓、白芨、附子、獨定子共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。

精準扶貧以來，在多重因素推動下，煉坪與清坪經濟社會快速發展，人民生活水平大幅提高。但截至2017年末，“兩不愁、三保障”基本目標依舊未能完全實現——主要表現在飲水安全問題突出。

為了在特殊地形、地勢、地質約束條件下獲得最大程度生產生活便利，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域。“人往高處走、水往低處流”，結果當地人畜飲水取水點十分稀少。據現場調查，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，當地村民鋪設水管，先將山泉水導入蓄水池，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地村民的實際需求量實在太小了。監測數據顯示，即便在豐水期，上述取水點每日水量也不超過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，這與現有任一居民生活用水量標準值都相差甚遠，僅為各種推薦標準中最低值60 L/（人·d）的1/3左右。若考慮農作物、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行的。據現任村支部書記李某介紹，實際上上述取水點大部分時間水量都遠遠小于這一極值。尤其春節過后、春雨來臨之前與夏季干旱時節共約4個月左右的時間里，當地人民群眾用水須實行定量供給——村集體的運水車（馬車或拖拉機）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地人民群眾的健康發展。此外，水資源是農業可持續發展的核心[8]，可用水匱乏導致產業發展滯后，落后的經濟及社會發展又使得當地人民群眾缺乏解決用水短缺問題所必需的資源，最終形成了一個惡性循環。事實上，云、貴2省降水量不小，水資源總量豐沛，但因為雨旱轉換、高原山地等氣候地理特點，水資源區域、時段分布不均，季節性、工程性缺水問題嚴重[9]。從技術操作層面看，問題的關鍵在于如何經濟、高效地把低處優質水資源提升和引入分散居住于高處的各農戶家。

在我國東漢時期，勞動人民就開始運用水車等設施把水提向高處;進入工業時代，使用電能或者燃燒柴、汽油的各種機器更好地完成了此類任務。當地河谷水量充足，“苦不有水久矣”的農民也曾想過使用燒油或者用電的水泵提水或進行過其他類似嘗試。據被訪群眾回憶，當地曾先后多次嘗試運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;二是工程建成后運行成本高;三是工程建設或運行破壞環境。

精準扶貧以來，特別是在國家提出堅決打贏脫貧攻堅戰之后，各級政府大大加強了對貧困村基礎設施投資力度，解決初始資金短缺問題的“窗口”已然打開，降低運行成本與提升工程建設、運行的環境友好度成為提水上高處的關鍵。

1.2 清坪村自然能提水工程建設內容

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

1.2.1 關鍵技術與設施：淼匯牌“水車”。

整個提水工程最為關鍵的設施為上海淼匯能源科技有限公司設計生產的、擁有多項專利技術的自然能提水設備。作為政策研究者與扶貧工作者們可能非常關心該項技術的基本工作原理，進而增強成功實踐的信心。下面對此進行詳細說明。

如圖1所示，工程設施主要利用勢能與動能之間的轉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，當地百姓和官員也稱之為淼匯水車。不同的是，自然能提水設備的高技術能夠極大降低轉換過程中的能量損耗，進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施建設。

工程建于流經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;提水管設計采用108 mm無縫鋼管，從自然能提水設備出水口接出，鋪設1 800 ?m 108無縫鋼管至山頂最高處，然后再從最高處鋪設約6 500 m DN110PE管至終端水池，把水送到清坪村。提水管設計提水流量25 m3/h，管道總長約1 800 m，前半段至高位過渡水池垂直揚程約270 m，依靠自然能提水設備將水提上去;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。

目標提水量決定管徑選擇。工程目標保障區2018年常住人口為872人，設計水平年擬定為2028年，結合當地人口增長趨勢（人口增長率按12‰每年計算），確定項目區規劃供水人口為900人。另外根據《云南省地方標準用水定額》，劍川縣屬于滇西北區（V區），每人每天60～80 L，取80 L/人設計，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業反季節有機蔬菜274.67 hm2，每天用水需求量約為500 m3。生活、生產總用水需求量為600 m3/d。最終工程設計提水量峰值為600 m3/d（經工程師們現場踏勘與入戶調查，歷史數據顯示，即便是枯水時節，工程所選動力水水源以及供提升的水量也完全滿足目標提水量）。而垂直高差、揚程以及高山頂蓄水池的位置依據供水動力目標值、農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行效果

據調查，提水工程建成運行兩年來，產生了良好的社會、經濟與環境效應。

2.1 社會效應

事實證明，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用原有供水設施、枯水期啟用自然能提水工程的用水習慣，實現了“一年四季，擰開水龍頭就有水”（被訪村民B）。有效促進了健康和節約了時間。被訪劍川縣金華鎮副鎮長表示，“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，一旦雨水存儲時間稍長，就容易生蟲、變混，結果損害人畜健康。現在自然能提水設施將‘龍潭水送到村民家中，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，再不用為喝水發愁了”。

2.2 經濟效應

體現在用水成本節約、用水效率提升。相較于使用電泵抽水上山需花費3元/m3，自然能提水僅需要1元/m3（計算方法是將工程建設成本除以設計年限內的提水總量），費用直接節約2/3。設備運行和維護幾乎是零費用。工作時，設備不用油、不耗電，唯一的電氣設備——手機信號放大器使用太陽能電池。設備操作也幾乎不花費任何時間——1部普通智能手機既可遠程開啟、關閉機器，又可遠程監測設備運行狀態和工況。相關操作十分簡單易學。據介紹，提水設備目前由農民出身、僅有小學文化的村支部李書記操作運行。唯一可能需要現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擔。被訪村支部書記李某說，“工程設施位于村民生產區，建成兩年來，自己從未清理過滾水壩的雜物，因為均被每天路過的村民們自發地清理得干干凈凈，自己沒有機會（清理）”。還有，在以前干旱時節，為保證農田灌溉，山民們不得不去山下雇車拉水上山，每立方米用水成本曾高達幾十元。而自然能提水設施的投用節約了該筆巨額費用，且用水效率大大提升。

2.3 生態效應

一方面體現在設備運行過程不用油、不用電——零排放、零污染;另一方面體現在雖然建設了攔水壩，但是由于取水點選取合理、自然能提水設備技術先進，動力水流量占河流徑流量不足1/10，且僅在枯水期間取水，結果是生態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可能影響的區域較小。

3 成功原因：技術、產品、實踐三重創新

下面分析清坪村運用自然能提水設備成功解決飲水安全問題的基本機制。筆者認為，技術、產品與實踐的三重創新是最為重要的原因。

蘇塞克斯大學科學政策研究所（Science Policy Research Unit，簡稱SPRU）曾根據重要性將創新進行過劃分，劃分結果廣受認可。依據該所的劃分，漸進性的、連續的小創新被稱為漸進性創新，開拓全新領域、有重大技術突破的創新屬于根本性創新。清坪村自然能提水工程首先體現了技術與產品的雙重根本性創新。資料顯示，淼匯自然能提水裝置由企業和大學于2013年合作研發而成。該裝置運用了多項創新技術，其中一些技術已獲得國家專利技術認證，而裝置本身也是通過國家認證的專利產品。基于技術創新而實現的產品創新為減少資源消費、能源消耗、人工耗費以及提高作業速度提供了物質基礎。

創新活動規律表明，僅有技術創新或產品創新是不夠的，把承載了諸多創新技術的創新產品引入實踐、對生產生活產生實質影響才是創新的出發點和最終落腳點。由于制度慣性和可能的創新風險，“引入”過程通常需要相關行動者極大的勇氣和出色的才能。

“技術設備這么貴，動輒百萬，夠我們開挖幾百個窖井了。要是建成后引不來水，我們不僅要被嚴肅問責，在百姓面前（也會）成為千古罪人”（被訪官員a語）。這段話集中表現了當地各級官員面對淼匯自然能提水裝置的矛盾心理。一方面，在傳統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施效果缺乏信心。據一名負責項目實施的官員介紹，政府部門和2個自然村的村民都非常關心項目建設情況，但是由于大家都缺乏相關技術知識，清坪村自然能提水工程曾一度面臨流產的危險。舉個例子，在淼匯科技公司提交項目設計方案請求論證時，當地政府數次陷入找不到相應領域的專家開展項目論證的困境。面對諸如此類的困難和挑戰，當地政府部門、上海援助干部和遠在上海負責對口幫扶的干部采取的方法是開展廣泛而細致的調查研究，既尊重科學理論，又堅持實踐是檢驗真理的唯一標準，利用上級部門和上海援助干部的社會關系請求國內知名技術專家參與論證、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施并取得上述良好效果。

4 總結與展望

該研究細致呈現了云南省劍川縣清坪村解決飲水安全問題的實踐方案，并指出成功的原因是利用了自然能技術、產品和實踐三方面的創新。《2019年世界水資源發展報告》指出自20世紀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，全球范圍內的用水壓力將持續增加。而應對的有效策略是科學研究、發展、創新以及基于社區的行動。清坪村自然能提水方案不僅包含了科學研究、發展和創新要素，同時又是基于社區所采取的行動，并經實踐檢驗是行之有效的。據此有理由認為，以自然能提水技術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，還存在為更多地區或國家解決飲水難問題的可能性，具有一定的學習和推廣價值。當然，參考借鑒時不能忘記“從一個國家的行政環境歸納出來的概論，不能立刻予以普遍化，或應用到另外一個不同的環境的行政管理上去。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]。

參考文獻

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