辽宁省农业水价综合改革计量模式探究

2021-11-24孙丽玲

黑龙江水利科技 2021年11期

孙丽玲

(朝阳市农村水利建设管理局，辽宁朝阳 122000)

0 引言

近年来，随着生态环境意识的不断增强和国民经济的快速发展，各行业对水资源的需求急剧增加，如何有效监控水资源逐渐引起高度重视，同时对监控精度也提出了更高的要求[1]。目前，我国灌区计量设施建设数量、农业用水定额管理体系和农业水价综合改革呈逐年增多、逐步完善、积极推进的发展之势，在灌区量水工作中人们积极应用各种先进计量技术[2]。如环境保护、城镇和农业供水等计量技术，并结合灌区量水特点形成了一系列计量模式或类型，实际应用中取得了明显成效。如王滇红等以里运河沿线灌区为例，调查统计了各级渠道用水计量现状以及用水计量点的布置方法、原则；樊毅等以四川省大中型灌区为例，在全面调查农业用水计量设施建设问题的情况下，提出了按取用水口类型和自动化程度划分的计量监测模式；张骏涛等结合灌溉水源特点，提出了不同形式水费征收管理模式、地表水以及井灌区灌溉用水计量模式；连少伟等考虑井灌区农业灌溉实际情况，提出了以历史数据统计为拓展、以便携式超声波流量计为突出、以水表计量为基础的用水计量模式[3-6]。然而，由于辽宁省灌区较多，其管理水平参差不一，工程类型多样，对于量水设备的要求存在明显差异，现有量水技术和设备已无法达到灌区量水实际要求。辽宁省农业水价综合改革明确提出要坚持群众接受、公开透明、因地制宜的原则，强化终端用水管理、定额用水管理和明确简便节约的用水计量方式。所以，调查分析辽宁省农业用水计量设施、计量模式及其使用范围，对推进农业水价综合改革及加强灌区农业用水管理发挥着积极作用。

1 农业用水计量设施现状

2016年，对全面开展农业水价综合改革《关于推进农业水价综合改革的意见》做出了总体部署。针对农业水价综合改革辽宁省给予了高度重视，并积极探索一系列农业水价改革模式，分2批次先后开展多处改革试点。2018年，全省各地以第一、二批试点和农业水价综合改革实施方案为基础，积极完善农田水利配套计量设施、基础设施和农业水价综合改革工作。截至2020年底，全省累计完成2600多处灌区计量设施建设和1600万余亩农业水价改革工作，实现了各重要取、分水口的基本覆盖，为推进农业水价综合改革及加强灌区农业用水管理提供了强有力的支撑。

1.1 平原型灌区计量设施现状

辽宁省平原型灌区已建各类计量设施1528处，其中以电折水、仪表量水的有1226处，所占比例达到80.23%，以建筑物量水、标准断面量水等其他量水型式的有302处，所占比例为19.77%，农业灌溉水源以泵站提水为主。根据平原区各类计量设施运行状况调查资料以及比测率定成果可知，采用以电折水和流量计量水的泵站平均计量误差为24.0%、4.6%，渠道水工建筑物和渠道标准断面量水的平均误差为28.1%、31.0%。泵站以电折水投资成本小、设备简单而泵站流量计量水的运行稳定、精度较高，所以平原型灌区泵站量水中这两种方法具有广泛适用性。

1.2 山丘型灌区计量设施现状

辽宁省山丘型灌区已建各类计量设施1185处，其中标准断面量水717处，所占比例达60.50%，以电折水、仪表量水、堰槽量水、建筑物量水等其他量水型式的有468处，所占比例为39.50%。根据山丘区各类计量设施运行状况调查资料和比测率定成果可知，采用渠道标准断面量水、渠道堰槽量水、渠道水工建筑物量水的平均误差为9.5%、11.6%、14.8%。自流灌区以山丘型灌区的主要形式，水工建筑物量水、堰槽量水和渠道标准断面量水等具有较高的精度，但取分水口较多且水源复杂，因此以点带面选择典型田块和重要口门进行计量，有利于推进节水奖励以及了解面上用水情况。

1.3 计量设施运行管理现状

总体上，可以将辽宁省灌区计量设施管理主体划分成2种类型：①小型灌区和大中型灌区末级渠系的计量设施由村集体或农民用水合作组织负责日常管理；②大中型灌区骨干工程计量设施由灌区管理单位负责运行管理。大部分农业用水计量设施建于末级渠系，用水小组、合作社、协会、村集体等用水管水组织的管理人员普遍缺少信息化设备管理能力和知识，大多数为本地农民且年岁较大，只能负责计量设施的日常管理和安全巡查，仍需要信息化公司承担计量设施的技术维护工作，并且严重缺乏运行管理经费。除了灌区管理单位负责的大中型灌区骨干及渠首工程计量设施外，其他田间计量设施及末级渠系的运行经费和管理尚无着落。

2 农业水价综合改革计量模式

2.1 “水电结合、首部计量”模式

1)基本模式。泵站提水是辽宁省平原河网区农业灌溉的主要形式，可将管道式流量计安装于泵站首部，从而实现用水量的精准计量。此外，由于用电量、运行时间与灌溉泵站的出水量及出水流量过程存在一定的相关关系，也可以按照“计电”换算的方式确定出水量，这种计量方式易于推广应用，并且比较简便、经济。所以，可将以电折水与智能化仪表量水相结合建立“水电结合、首部计量”的模式，从而提高用水计量的科学合理性。

2)技术特点。泵站是辽宁省平原区灌溉的重要基础，将用水计量设施安装于灌区泵站，可以实现用水的总量控制和泵站首部计量，在每个田块上平均分配用水总量，从而精准计算亩均用水量。其中，电磁流量计和超声波流量计是目前常用的泵站首部用水计量设施，两者的安装维护难易程度、价格、准确性等存在明显差异，具体见表1。

表1 灌溉泵站常用流量计分析表

3)以电折水。从理论上讲，单位时间内灌溉泵站的出水量并不完全一致，主要有效率、扬程、流量等影响因素。在以上因素保持不变的条件下，对于同一台泵站此案去“以电计水”多次参数实测，可以对泵站出水量进行准确估算[7]。泵站出水量利用“以电计水”的方法估算，其表达式为：

K=Q/E

(1)

式中：E、Q为该时段泵站运行所消耗的电量，kWh和泵站提水量，m3；K为“以电折水”参数。

对于辽宁省平原型灌区采用流量计量水与“以电折水”计量精准度存在较大差距，所以符合安装条件的泵站用水计量应选用管道流量计等仪表量水，不符合安装条件的泵站可利用间接计量方式，即“以电折水”。

2.2 “以点带面、典型计量”模式

1)基本模式。渠道自流是辽宁省山丘区农业灌溉的主要方式，灌区存在山塘、堰坝、溪流等次要水源和大中型水库等主要水源，灌区退排水口较多且水源条件较复杂，全部监测难度较大，即通过建设计量设施难以实现所有的监测。所以，有必要结合山丘区特点建立“以点带面、典型计量”的模式，从种植主体、所处位置、作物种类等角度选择灌区内具有一定代表性的田块建设计量设施，灌区亩均用水总体情况用典型田块的用水量衡量，从而提高在用水管理方面用水定额的约束力，推进水资源可持续利用和农业节水发展。

2)技术特点。要全面考虑种植主体、作物种类、行政辖区等因素合理选择典型田块，以大户和散户种植片区确定种植主体，以灌区主要种植作物确定作物种类，以覆盖灌区骨干渠道的下、中、上游确定典型田块所处位置。一般地，山丘型灌区量水包括堰槽量水、水工建筑物量水、标准断面量水三种方式，技术特点如下：

a)堰槽量水主要由下游段、量水建筑物和行近渠槽3部分构成，在顺直渠段设置测流堰槽，并且上游行近渠段壅水高度不能对进水口正常引水造成较大影响，渠床要无淤积、无冲刷、水流平稳、稳定坚固且不受下游建筑物回水影响，行近渠内水流佛汝德数Fr不应超过0.5且长度应不>渠宽的5-15倍。为使得上下游过水断面出现一定水头落差可以合理收缩量主体段过水断面，从而获取相对稳定的流量与水位关系曲线。采用经验公式或通过率定分析上下游实测水位确定效率系数、流量系数，在此基础上利用水力学模型计算用水流量。

b)水工建筑物量水主要是利用湖、库、河、渠上已有的水电站、抽水站、涵洞、堰闸等水工泄水建筑物，其中建筑物本身要无渗水、剥蚀、变形且完整无损，闸门要无损坏、无扭曲变形、不漏水、无歪斜现象，启闭设备灵活完整，调节设备良好；闸槽或闸孔中、建筑物前后无杂物阻水及泥沙淤积；水流呈淹没流状态时的淹没深度≤0.9，水位差>5cm且符合水利计算要求。结合闸门开启高度等水力因素和水头(水头差)实测数据，可采用经验公式或经率定分析确定效率系数、流量系数，在此基础上利用水力学模型计算用水流量。

c)标准断面量水主要适用于存在单一关系，即水流——流量关系稳定的标准断面渠道，符合标准断面量水的渠道应无淤积、无冲刷、水流平稳、渠床稳定坚固、上下游渠道顺直且不受下游建筑物回水影响，渠道长度要不低于渠段20倍最大水深。断面的水位点据和实测流量，在较长时期内呈带状密集分布，可用单一的曲线反映稳定的水位流量关系。采用经验公式或通过率定分析河道、渠道实测水位确定流量系数，然后利用水力学模型计算用水流量。

可以利用超声波、浮子式等自动化水位计测量以上3种山丘区量水方式水位，利用自建光纤或移动网络远程传输至灌区管理平台和数据库，实现水量、流量的自动分析和计算。

2.3 计量设施运行管理模式创新

充分考虑辽宁省不同类型灌区农田水利运行管理情况合理确定计量设施运行管理模式，见图1。

图1 农业用水计量设施运行管理模式

1)管护主体。一般地，日常管理主体和技术管理主体为计量设施运行管理主体的主要构成，其中第三方维保企业接受县级水利行政主管部门统一委托承担技术管理主体，即县域范围内计量设施的技术维护由维保企业负责；所在村委会承担日常管理主体，村集体范围内的计量设施日常维护和巡查由村委会聘用的管水员负责。

2)管护要求。计量设施管理单位要制定管理制度和章程，主要包括计量设施问题处理、运行维护、检查流程、检查内容等方面内容。计量设施技术管理主体和日常管理主体要开展特别检查、常规检查，并生成相应的检查报告，及时有效的处理检查中发现的问题。

3)数据观测与应用。结合灌区实际情况计量设施管理单位要制定有效的量水观测制度，按灌溉期、月和旬统计复核数据，依据用水定额和年度用水量数据县级水行政主管部门合理确定节水奖及综合改革精准补贴金额，将相应标准和制度向社会公示。

4)管护经费。在灌区水费收入、农业水价综合改革精准补贴资金和年度农田水利维修养护资金中可以安排计量设施管护经费。

2.4 对策建议

灌区农业用水计量存在应用条件复杂、覆盖面广等特点，涉及应用、传输、监测等诸多环节，在农业水价综合改革中上述模式都得到了实践应用，并取得良好的成效。然而，实际应用过程中仍存在许多不足，对此提出有针对性的建议：

1)增大平原区泵站直接计量比率，加大计量设施投入。通过有效结合以电折水和流量计量水，辽宁省平原型灌区整体具有较高的用水计量覆盖率，然而可以直接计量的泵站所占比例不高，远远未达到我国农业水价改革要求。这是一项长期的系统工程需要持续的技术和资金投入，相关部门要坚持统筹协调、密切配合、因地制宜的原则，不断加大资金、技术投入和政策支持，对具备条件的泵站尽量安装管道式流量计，进一步提高泵站直接计量比例和灌区取用水计量精准度，为加快推进农业水价改革提供数据支持。

2)增强山丘区以点代面科学性，确保计量设施布局合理。渠道自流为辽宁省山丘区的主要灌溉方式，灌区排、推、取、分水口较多且水源条件复杂，全部监测难度较大，即通过建设计量设施难以实现所有的监测。灌区应综合考虑种植主体、作物种类和行政辖区等因素，对计量设施合理布局，加大对典型田块、重要分水口以及主要水源渠首的计量监测，对支渠以下监测布点密度和计量检测力度合理确定，从而提高灌区量水精度及以点代面的科学性。

3)强化灌区计量数据使用，提升计量设施管护水平。辽宁省灌区计量设施随农业水价改革的全面推进已初具规模，然而因大部分计量站点都分布于野外使管理维护难度较大，加之地方主管部门使用计量数据的频率较低，难以充分发挥在用水管水方面计量设施的约束作用。对此，管理单位应配备专门的站房维护和管理人员，并配套必要的网络条件和电源设备，进一步提升灌区计量数据的使用、分析、采集能力和计量设施运行管护水平，为全面推进节水奖励以及农业用水定额管理提供数据支持。