灯塔灌区节水潜力与农业水价承受能力分析

张建华

(灯塔市水利灌溉服务中心，辽宁 灯塔 111300)

水资源是实现农业经济可持续发展的基础性自然资源，未来相当长的时期内仍需要通过节水来解决我国的缺水问题[1-3]。随着水资源管理和国内市场经济体制改革的不断深化，从市场的角度如何提升全民节水意识、实现水资源的可持续利用逐渐引起学术界的广泛关注。农业水价改革是提高灌溉用水效率，加强水资源管理的根本途径，张建国等提出要利用经济手段及科学技术用好水、管好水，管理在一定程度上决定了灌溉节水潜力[4]。在贯彻落实“三条红线”和最严格水资源管理制度的背景下，以促进农业可持续发展、实现地区农业节水为目标，灯塔市制定了适用于当地的农业水价改革实施方案，并要求水价要考虑用户承受力、水资源稀缺程度、供水成本等因素，在用户承受能力强且水资源稀缺的地区逐步将农业水价提高至完全成本水价。以色列等国外发达国家的农业水价非常昂贵，对超过管理定额的实行惩罚性的2.0-3.5倍农业水价，其灌溉水利用率超过80%，而国内还不足50%[5-6]。我国大多数地区的现行水费远远低于成本水价，既不利于资源性缺水灌区的良性循环，也难以调动用水户节水的积极性。

农业灌溉水价的合理制定并非对成本价格的简单核算，还要考虑农民承受力、区域经济发展水平以及水资源条件等因素的影响。农业水价成本测算是加快形成农业完全成本水价的第一步，后期执行过程中既要提升农民节水意识，又要不增加农民负担顺应新形势发展要求，故研究重点是合理分析农户水价承受力。王建浩等提出农民承受力主要取决于收入的高低，收入问题是农民支付能力的关键影响因素；陈德柱等认为农业灌溉水价核算，要设定最高的限度；叶得明等提出水费支付能力的基础是农业纯收入中水价所占的比例；乔旭宁等指出要充分考虑用水户的承受力，在该条件下加快完善水价形成机制[7-10]。水利部发展研究中心认为，我国农业水费占产值比重的5%-15%、占净收益比重的10%-20%、占农业生产成本的20%-30%比较合理[11]。以博弈论和经济学相关理论为基础，国内部分学者运用博弈节水模型探究了不同水价下的节水效益，适当提高水价能够激发用水户节水主动性，迫使其主动节水[12-14]。本研究结合灯塔灌区完全水价成本测算值，运用水价-水量节水博弈模型和意愿调查法评估分析该灌区的节水潜力、用水户灌溉水价承受力，以期为水权市场建设以及灯塔市农业水价综合改革提供科学依据。

1 灌区概况

1.1 基本情况

灯塔灌区地处辽宁省中部，总面积420km2，包括12个乡镇，批复灌溉范围2.6万hm2，实灌面积2.05万hm2，其中小麦1000hm2，水田1.65万hm2，蔬菜大棚1333hm2，菜田1000hm2，其它经济作物667hm2。地势西低东高，西部为北沙河、太子河冲积平原，东部丘陵起伏，境内较大的河流有马峰河、戈西河均属北沙河支流。灌区内多年平均降水量为741mm，蒸发量1367mm，年内降雨量分布不均，其中7-8月降水量481.0mm。灯塔灌区属于北温带大陆性气候，四季分明，春夏秋多西南、东南风，冬季多西北风，平均气温7℃，无霜期160d，年日照时数2541h，平均冻土深度1.2m。

灯塔灌区位于太子河流域，渠首以上多年平均径流量为22.85亿m3，过境水量15.61为亿m3，可利用量2.69亿m3，75%年可供水量2.29亿m3；灌区内五条河流多年平均径流量0.133亿m3，总利用量0.1079亿m3，75%年可利用量0.074亿m3；1996年至1998年三年平均灌区回归水量0.380亿m3，实际利用量0.370亿m3，地下水资源量0.676亿m3，可开发浅层淡水量为0.386亿m3，1996年至1998年实际开采量0.201亿m3，灌区75%年需水量2.74亿m3。

灯塔灌区有效灌溉面积2.17万hm2，其中自流灌溉1.76万hm2，扬水灌溉3400hm2，井灌667hm2。灌区内种植作物以水稻为主，还有部分小麦、菜田、大棚蔬菜、果树、葡萄、西瓜，其中只有大棚蔬菜用地下水灌溉，其余小麦、菜田、果树、葡萄、西瓜用灌区内径流水灌溉，水稻用大库水灌溉，由渠首引水通过总干渠进行灌溉。文章选择灯塔灌区邵二台乡、西马峰乡、大河南乡、灯塔镇、西大窑乡5个样本区开展实地调研，并采用水价-水量节水博弈模型和意愿调查法评估分析该灌区的节水潜力、用水户灌溉水价承受力。

1.2 数据来源

根据相关学者研究资料和灌区实地调研情况，采用意愿调查法收集家庭经济状况、农业生产过程两个准则层的数据。参与调查的指标有农户对水权水价改革的认知程度、水稻销售价格及亩均产量、田块与农户个人基本信息、水稻价格及品种、滴灌设施费、人工机械费、化肥农药费及灌溉水费等。在2020年5月-9月，不间断收集全灌区各样本点水稻的返青期、分蘖初、分蘖盛、分蘖末、拨节孕穗等生育阶段数据[15]。本次发放问卷185份，收回有效问卷181份，其中邵二台乡36份，西马峰乡31份，大河南乡40份，灯塔镇46份，西大窑乡28份。

2 结果与分析

2.1 农业水价核算

实践表明，科学合理的核算农业水价是加快深化水价改革的重要依据。根据灯塔市农业水价改革方案各灌区实行同一水价，即最终测算的水价就等于灯塔农业水价。按照供水价格核算规范，利润、税金、供水生产成本与费用为水利工程供水价格构成要素，农业水价不计税金与利润，核算过程中遵循补偿供水生产成本、费用的原则[16]。以2015-2020年最近5a的平均实际供水量核算农业供水量，利用以下公式计算单方完全成本水价，即：

C=U/W

(1)

式中：W、U为年供水量，万m3和水利工程供水成本，万元；C为单位供水成本，元/m3。

考虑供水成本各项费用数据与灌区农业供水实际情况，可以确定灯塔灌区的农业供水总成本为11 535.75万元，现有水利工程农业供水量29762.0万m3，利用公式(1)可以确定单方完全成本水价0.3876元/m3，灌区现执行水价(0.25元/m3)仅有测算完全成本水价的65%。

2.2 农户水价承受力

为保障农业水价改革的顺利实施必须制定合理水价，制定水费及水价体制时必须考虑水的社会、环境、经济效益以及农户的经济承受力。水费支出水平综合反映了节约用水、心理影响、物质承受力等因素，一般用水费与用户产值或实际收入的比值来衡量，即农业水费占家庭总收入、净收益、农业生产成本等各指标的比重。

结合灌区实地调研情况和农业灌溉水费占各指标的比重构建水费支出水平承受力模型，其数学表达式为：

R=PC/E

(2)

式中：P、C为供水价格(元/m3)和实际供水量(m3)；E、R为用户实际收入(元)与水费支出水平，R就等于各指标中水费的比重[19]。

根据已确定的单方完全成本水价0.3876元/m3和灌区现执行水价0.25元/m3，可以获取提价系数d=0.3875/0.25=1.5504。借鉴文献资料和表1中的调研数据，采用以上构建的水费支出水平承受力模型计算灌区达到完全成本水价时各因素所占比重见图1，在此基础上深入分析灌区用水户承受力水价，以此为基准获取最高承受水价如图2所示。

图2 最高承受力水价

表1 各样本点统计数据 元/hm2

图1 完全成本水价时各因素比重

根据公式(2)分析灯塔灌区的实地调研数据，农业亩均水费占家庭总收入的6.79%处于比较理想的状态，占净收益的12.06%处于合理范围之内，占农业生产成本的15.56%低于下限20%。由图1可以看出，将现行水价提高至0.3876元/m3时农业水费占净收益、家庭总收入、农业生产成本的比值均低于20%、15%、30%的合理范围。图2反映了水费占净收益、家庭总收入、农业生产成本比例最大时，所对应的水价为0.453元/m3、0.519元/m3、0.603元/m3，均明显高于0.3876元/m3。总体而言，灯塔灌区现状农业水费占净收益、家庭总收入、农业生产成本的比重处于偏低水平，农业水费均未超出用水户承受能力，特别是占农业生产成本低于下限值，水价具有一定的上升空间，在不增大农民负担的条件下可以按3个中的最低价0.453元/m3作为最高承受力水价。

2.3 农业水价节水潜力

文章以经济学分析工具—博弈论为手段，准确揭示节水效益与农业灌溉水价间的关系。通过对比分析实地调研现状灌溉水量与承受力水价、完全成本水价下的计算灌水量，进一步探究灌区的最大节水潜力。

1)水量-水价节水博弈模型。该模型应符合以下假设：①最大承受力水价P2要大于完全成本水价P1；②在P1、P2条件下农户的用水量用I1、I2表示；③综合考虑灌区灌溉模式，认为固定投资成本C在生产前后保持不变；④农民收益U不会受水价提高的影响，即符合条件U1=U2=U3=U4，各种水价与水量组合并不改变农民收益。以两年平均值作为商品价格F。

首先，按照以上假设条件建立水量I、水价P和农户收益的关系矩阵，如表2所示。水价过低不利于用水户主动节水，考虑研究目标、实地调研数据和假设条件计算P1、P1条件下的节水效益。实际上，按照运筹学相关知识该方程就是寻求节水量与水价间的最优关系。设定理性人为农户，在提高水价的情况下会农户采取节水措施，并且在不改变农户收益的情况下，在承受力范围内逐步提高农业水价，其表达式为：

表2 用水户收益矩阵

U=FQ-C-PI

(3)

式中：F、Q为水稻销售价格，元/kg与水稻产量，kg；P、I为水价，元/m3以及灌溉水量，m3/hm2；C、U为除水费以外的固定投资成本，元 及近两年农户平均收益，元。

2)灌区节水潜力分析。以斗口出水量作为灯塔灌区现状农业供水方式，该供水方式下的出水量为0.336m3/s，每月按30d计，则一个斗口连续供水3个月的供水量达到261.27万m3。农田灌溉时水稻的出苗水、夏灌水、茬灌水取780m3/hm2、3518m3/hm2、470m3/hm2、则亩均净灌水量达到4768m3/hm2，实况毛灌定额按灌溉水利用系数0.665计算时为7169.9m3/hm2。在不减少农民收益的条件下，结合实地调研数据和利用公式(3)，计算承受力水价P2为0.453元/m3、完成成本水价0.3876元/m3两种情况下，农户用水量I2为5488.30m3/hm2、I1为6024.74m3/hm2。

综上所述，在不改变农户收益的情况下提高水价有利于促进节水。将农业水价增加至完全成本水价时平均灌水量，相对于实际灌水量能够节约1145.16m3/hm2，节约率达到15%；将农业水价增加至承受力水价时平均灌水量，相对于实际灌水量能够节约1681.6m3/hm2，节约率达到25%；在定额管控下的毛灌水量与完全成本水价下50%灌溉保证率的亩均用水量趋于一致。可见，现行水价并未充分调动农民节水的主动性，完全成本水价下具有巨大的节水潜力。

3 结 论

1)文章结合灯塔灌区实际情况和灯塔市农业水价改革实施方案，经计算确定单方完全成本水价0.3876元/m3，灌区现执行水价(0.25元/m3)仅有测算完全成本水价的65%。然后，从农业水费占净收益、家庭总收入、农业生产成本比重的角度构建水费支出水平承受力模型，计算得到在不增大农民负担的条件下可以按最低价0.453元/m3作为最高承受力水价。现行水价低于承受力水价和完全成本水价，具有一定的农业水价提升空间。

2)以博弈论为依据构建水量-水价模型，在不损害农民收益的情况下提升现行水价至完全成本水价，定额管控水量与灌溉水量均低于实际灌水量，节约率可以达到15%以上。

3)为了增强数据的大众化程度剔除了个别贫困户，对贫困用水户建议执行一户一议政策，在提高水价后政府水管部门适当安排补助资金。文章结合实际情况和相关要求，对工程水价岸斗口计量点进行测算，该过程未统计末级渠系，应加快完善终端计量设施和末级渠系建设，为更加全面系统的测算后续水价提供条件。在不断深化农业水价改革时，仍需进一步研究农业节水奖励与补偿机制，为实现资源性缺水地区农业经济持续发展必须实时实地的建立市场化补偿机制。