基于作物生產水足跡的農業灌溉水價研究

曾彥祖

甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心,甘肅 白銀 730400

0 引言

水資源在農業生產中占據不可替代的地位,而我國作為農業大國,每年農業生產用水量可達總用水量的60%以上,因此,相關部門對農業用水管理提出了明確要求。而水足跡理論在實際應用過程中,可基于生產及消費視角對水資源利用現狀進行評價,為農業用水管理提供新方向與思路,由此,本文基于作物生產水足跡對農業灌溉水價進行分析研究。

1 農業灌溉水價概述

農業灌溉水價是指農民在使用灌溉水資源時需要支付的費用。灌溉水價的構成通常包括多個方面,如水資源費、供水工程水費等。

1)水資源費。水資源費是農民在使用灌溉水資源時需要支付的一種費用,用于補償水資源開發、保護、利用等方面的成本。該費用的數額通常根據地區、水資源類型和質量等因素確定。

2)供水工程及水利工程費用。供水工程水費是指農民在使用供水工程提供的灌溉水時需要支付的費用。該費用用于補償供水工程的運行維護成本,包括水泵站、管道等設施的維護和修理費用[1]。水利工程水費是指農民在使用水利工程提供的灌溉水時需要支付的費用。該費用用于補償水利工程的運行維護成本,包括水庫、水閘等設施的維護和修理費用。

3)設施維護費。設施維護費是指農民在使用灌溉設施時需要支付的費用。該費用用于補償灌溉設施的維護和修理費用,包括水泵、管道、電線等設備的維護和修理[2]。

4)行政管理費。行政管理費是指政府在農業灌溉管理方面需要支付的費用。該費用用于補償政府在灌溉管理方面的成本,包括管理人員工資、辦公經費等方面的費用。

5)其他費用。其他費用是指在農業灌溉過程中可能產生的其他費用,如灌溉用水調度費用、臨時用水費用等。這些費用的數額和具體內容可能因地區和具體情況而異。

2 農業灌溉水價計算模型構建

2.1 成本水價

供水成本是指為用戶提供水資源和供水服務所需要的費用。按照全成本方法來核算給水成本時,要考慮資源費用、工程費用、運行費用等,同時要考慮到合理的利益和稅務等因素。而在小型農田灌溉工程中,用戶可以忽略資源成本和工程成本,主要考慮運行成本,包括設施維護和設備維修成本、放水成本和運行管理成本,其中放水或提水成本主要為電費[3]。這部分費用是需要計算在供水成本中的重要組成部分。農業水利稅收問題可以不予考慮。因此實際對供水成本進行計算的過程主要基于工程成本(C)、管理成本(B)以及電費(D)進行,具體可表示為:

式中:V為成本水價,E為總供水量。

工程成本主要考慮設施日常維護費用,可基于資產原成本固定百分比對維修費用進行計算,工程成本C的計算公式如下:

C=F×δ

式中:F、δ分別表示設備固定總資產以及維修費率。

管理成本計算過程中需要考量的主要環節在于協會工作人員誤工補償費用、薪酬福利以及管理所需經費等[4]。通過對試點區管理資料進行梳理分析可知,協會管理人員年均誤工費、管理經費在24萬元左右,即B為24萬元。

電費主要源于水泵設備運行所需電能購買費用。試點區所用水泵設備電機功率以及機井出水量分別為5.5 kW以及32 m3/h,由此可計算出1 kWh電抽水量為5.8 m3,電費為0.56元/(kW·h)。電費(D)的具體計算公式如下:

結合以上分析內容,最終可得出供水成本(A)的計算公式。

A=C+B+D

2.2 農民承受能力

在對農民承受能力進行計算過程中,需充分結合當地經濟發展實際水平,將承受能力用水費支出占農業生產成本、產值、凈收益等比例,結合世界銀行所給出分析數據,以及我國實際國情與農業生產的重要地位,控制在5.5%～13%。

假定試點區域內的農戶人均純收入是a,在干旱年份(p=75%)下,平均每年灌溉4次,即可獲得供水充足年份最高產量95%左右的水平。因此,如果將平均每年灌溉4次的合理灌溉量設定為q,試點區人均耕地面積為x,由此可以得到合理灌溉水價格范圍γ的計算公式。

2.3 作物生產水足跡

在對作物生產需水量進行計算過程中需要對綠水、藍水以及灰水進行充分考量,其中綠水和藍水屬于作物生長中直接消耗的實際水資源量,具體計算中僅需要對其綠水及藍水足跡進行計算即可得出作物生產足跡,其計算公式如下。

WFPi=WFg+WFb

式中:WFPi表示作物生長足跡;WFg以及WFb分別表示綠水足跡以及藍水足跡。

在對作物生長期需求量ETc進行計算過程中,需要利用作物蒸發蒸騰量數據ET0以及作物系數Kc進行計算,具體公式如下。

ETc=ET0×Kc

式中:ET0計算過程中需要利用Cropwat 8.0軟件進行,同時結合相關數據資料對結果進行調整。

在對作物生長期有效降雨量進行分析時,需要首先明確作物直接吸收利用的降雨量,與扣除地面徑流量及深層滲漏量后的降雨剩余量、土壤深度、土壤持水能力、降雨強度及雨量間有直接關聯[5]。

當Pt≥83,Pe=4.17+0.17Pt

式中:Pt以及Pe分別表示旬降雨量以及旬有效降雨量。

由此可得出如下所示作物生長周期有效降雨量計算公式。

Case 1.The two sources exhibit both uniform distribution.

式中:P表示有效降雨量;n表示生長周期旬數;Pei表示日有效降雨量。

進而可得出作物生長灌溉水量計算公式如下。

W=ETc-P

式中:W表示灌溉水量,即淡水資源。

3 基于水足跡的試點區灌溉水價計算

3.1 案例概述

用水協會承擔收取水費職責,對農用水折算為電力收費,為1.29元/(kW·h),收費率為95%。其中,基礎電價為0.56元/(kW·h),剩余0.73元/(kW·h)作為水費協會員工工資、項目運行管理及維護費用。當前,試點地區可以承擔水務行業工會的員工薪酬及運行成本,卻不能應付大規模維護工作的需要。究其原因,在于農戶環保觀念不強,尤其是旱災期間,協會經營管理工作常陷入困境。

為保證水利設施和協會管理工作的順利進行,并提高農戶用水節水保護的自覺性,需要重新核算水價。如此不僅可以提高水資源的利用效率,還能夠確保協會有足夠的資金來進行設施的維護和維修工作。通過培養農民的水資源保護意識,可以有效減少機電設備超負荷運行的情況,從而降低設備的故障率,減少維修費用。

3.2 灌溉水價計算結果

通過對試點區相關資料進行充分梳理總結,可知其固定資產總額為1 000.13萬元,將其代入工程成本(C)的計算公式中可計算出,C=17萬元。

表1 作物生長需水量 單位:mm

在有效降雨量計算方面,依照所收集資料顯示,試點區多年平均降雨量為599.21 mm,75%年份以及枯水年份降雨量分別為466.5 mm以及294.3 mm,多年平均蒸發量為1 780 mm。實際研究中選取有效降雨量P=75%水文條件為典型年,為保障平均產量達到最高,年均灌溉次數需要控制為4次。小麥及玉米生長期分別為234 d以及98 d,其平均生長期分別為230 d以及95 d。基于試點區近10年來降雨頻率資料,對典型年內小麥及玉米作物降雨量以及有效降雨量分別進行計算,最終結果如表2所示。

表2 作物生長期內有效降雨量 單位:mm

結合上述計算結果可對作物生長消耗水量進行計算,具體結果如表3所示。

表3 作物生長消耗水量 單位:mm

由此結果可得出如表4所示作物生長虛擬含水量。

表4 作物生長虛擬含水量

根據以上資料可以推算出,在試驗區域內,小麥和玉米的水足跡為0.632 m3/kg和0.622 m3/kg。根據藍水足跡可以算出,試點區年需水量是306.8萬m3。因此A=70.46萬元,還可以算出基本價格為0.23元/m3。

依照計算結果可得出如下結論。①由上文中計算結果可知,試點區基礎水價可設定為為0.23元/m3,該價格被農戶接受,其不僅反映水資源的實際價值,也確保了農戶在農業生產中的基本用水需求得到滿足。同時,該價格水平也有助于促進水資源的合理利用和節約,推動農業可持續發展。②預測未來10年的水價變化范圍為0.21～0.497元/m3,因此可以適當提高水費比例,以加快回收供水成本并實現一定盈利用于滿足設備設施大修需求。該調整區間不僅可以滿足供水設施的日常維護和更新需求,也可以為未來的水資源管理和保護提供更多的資金支持。③在保障作物正常用水前提下,采用階梯價格體系,既能對用水大戶進行補償,又能有效地保護用水,提高農戶節水意識,階梯價格體系的實施,將有助于實現水資源的公平分配和高效利用,推動農業生產的綠色轉型。④將電價轉換為電力用戶的最終價格,即基本用電價格為1.33元/(kW·h)。該價格調整充分反映電力生產的實際成本,同時也考慮電力用戶需求和承受能力。通過該價格調整,試點區域管理人員可以對現行電價進行合理優化,促進電力資源的合理利用和節約,推動能源結構的優化和升級。

4 結束語

通過調整水價和實行階梯水價制度,可以保證灌溉用水的合理使用,并提高水費收入,減輕政府的財政負擔。另外,將水價折算成電費形成終端水價也有助于方便收取水費。這些措施將有助于促進水資源的合理利用和保護,以及增強用戶的節水意識。