基于作物生產(chǎn)水足跡的農(nóng)業(yè)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)不可替代的地位,而我國作為農(nóng)業(yè)大國,每年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水量可達總用水量的60%以上,因此,相關(guān)部門對農(nóng)業(yè)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(chǎn)及消費視角對水資源利用現(xiàn)狀進行評價,為農(nóng)業(yè)用水管理提供新方向與思路,由此,本文基于作物生產(chǎn)水足跡對農(nóng)業(yè)灌溉水價進行分析研究。

1 農(nóng)業(yè)灌溉水價概述

農(nóng)業(yè)灌溉水價是指農(nóng)民在使用灌溉水資源時需要支付的費用。灌溉水價的構(gòu)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(nóng)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(fā)、保護、利用等方面的成本。該費用的數(shù)額通常根據(jù)地區(qū)、水資源類型和質(zhì)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(nóng)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(nóng)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(nóng)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(nóng)業(yè)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(jīng)費等方面的費用。

5)其他費用。其他費用是指在農(nóng)業(yè)灌溉過程中可能產(chǎn)生的其他費用,如灌溉用水調(diào)度費用、臨時用水費用等。這些費用的數(shù)額和具體內(nèi)容可能因地區(qū)和具體情況而異。

2 農(nóng)業(yè)灌溉水價計算模型構(gòu)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(nóng)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(nóng)業(yè)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(chǎn)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(chǎn)以及維修費率。

管理成本計算過程中需要考量的主要環(huán)節(jié)在于協(xié)會工作人員誤工補償費用、薪酬福利以及管理所需經(jīng)費等[4]。通過對試點區(qū)管理資料進行梳理分析可知,協(xié)會管理人員年均誤工費、管理經(jīng)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(qū)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(jié)合以上分析內(nèi)容,最終可得出供水成本(A)的計算公式。

A=C+B+D

2.2 農(nóng)民承受能力

在對農(nóng)民承受能力進行計算過程中,需充分結(jié)合當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展實際水平,將承受能力用水費支出占農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本、產(chǎn)值、凈收益等比例,結(jié)合世界銀行所給出分析數(shù)據(jù),以及我國實際國情與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要地位,控制在5.5%～13%。

假定試點區(qū)域內(nèi)的農(nóng)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(chǎn)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(qū)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(chǎn)水足跡

在對作物生產(chǎn)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(chǎn)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(fā)蒸騰量數(shù)據(jù)ET0以及作物系數(shù)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(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)資料對結(jié)果進行調(diào)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(guān)聯(lián)[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(shù);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(qū)灌溉水價計算

3.1 案例概述

用水協(xié)會承擔收取水費職責,對農(nóng)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(xié)會員工工資、項目運行管理及維護費用。當前,試點地區(qū)可以承擔水務行業(yè)工會的員工薪酬及運行成本,卻不能應付大規(guī)模維護工作的需要。究其原因,在于農(nóng)戶環(huán)保觀念不強,尤其是旱災期間,協(xié)會經(jīng)營管理工作常陷入困境。

為保證水利設施和協(xié)會管理工作的順利進行,并提高農(nóng)戶用水節(jié)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(xié)會有足夠的資金來進行設施的維護和維修工作。通過培養(yǎng)農(nóng)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(jié)果

通過對試點區(qū)相關(guān)資料進行充分梳理總結(jié),可知其固定資產(chǎn)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(qū)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(fā)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(chǎn)量達到最高,年均灌溉次數(shù)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(qū)近10年來降雨頻率資料,對典型年內(nèi)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(jié)果如表2所示。

表2 作物生長期內(nèi)有效降雨量 單位:mm

結(jié)合上述計算結(jié)果可對作物生長消耗水量進行計算,具體結(jié)果如表3所示。

表3 作物生長消耗水量 單位:mm

由此結(jié)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(jù)以上資料可以推算出,在試驗區(qū)域內(nèi),小麥和玉米的水足跡為0.632 m3/kg和0.622 m3/kg。根據(jù)藍水足跡可以算出,試點區(qū)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(jié)果可得出如下結(jié)論。①由上文中計算結(jié)果可知,試點區(qū)基礎水價可設定為為0.23元/m3,該價格被農(nóng)戶接受,其不僅反映水資源的實際價值,也確保了農(nóng)戶在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(jié)約,推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)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(xiàn)一定盈利用于滿足設備設施大修需求。該調(diào)整區(qū)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(nóng)戶節(jié)水意識,階梯價格體系的實施,將有助于實現(xiàn)水資源的公平分配和高效利用,推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綠色轉(zhuǎn)型。④將電價轉(zhuǎn)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(diào)整充分反映電力生產(chǎn)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(diào)整,試點區(qū)域管理人員可以對現(xiàn)行電價進行合理優(yōu)化,促進電力資源的合理利用和節(jié)約,推動能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和升級。

4 結(jié)束語

通過調(diào)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(jié)水意識。