河北省农业灌溉节水工程模式成本分析

□吴 美 刘晓亮

河北省农业用水量占全省用水总量的70%左右，节水潜力巨大，是河北省节约用水的关键。不同的农业灌溉节水工程模式均能提高农业水资源的利用效率，但都需要投入一定的资金进行工程建设、设备购置、生产管理等。农业灌溉模式资金投入量如果超过了农户承受能力，将会直接影响农户对灌溉模式的选择。因此，对河北省农业灌溉节水工程模式的成本进行调研分析很有必要。

1.河北省主要农业灌溉节水工程模式

河北省农业经过多年的发展与变革，形成了以工程措施为主，农艺措施、管理措施紧密结合的4 种主要灌溉节水工程模式，主要包括“管灌工程技术配合畦田灌溉和水肥一体化等农艺措施和管理措施”“喷灌工程技术配合水肥一体化等农艺措施和管理措施”“微灌工程技术配合水肥一体化等农艺措施和管理措施”“渠道防渗工程技术配合土地平整、配方施肥等农艺措施和管理措施”的综合节水技术集成模式，分别简称为管灌、喷灌、微灌和渠道防渗。其中，管灌广泛应用于大田作物，普遍适用于一家一户的种植模式；喷灌得到果树、粮食规模化种植大户的认可；微灌在设施蔬菜、果树灌溉等经济作物灌溉中发挥了优势；近年来浅埋滴灌在大田作物种植中节水效果较好，在河北省平原小麦玉米种植区发展最快；渠道防渗在石津灌区、冶河灌区等有地表水的区域得到了很好的应用，目前大部分支渠进行了防渗改造，灌区农业生产条件得到了很大的改善。

2.河北省农业灌溉分区

不同农业灌溉节水工程模式的成本受种植结构、土壤类型、水资源现状、土地经营模式等因素影响，因此，结合气候、作物、土壤、种植习惯，参照《河北省土壤水资源评价分区》及《农业用水定额第1 部分：种植业》，将河北省划分为7 个农业灌溉分区进行节水成本分析，即：Ⅰ坝上内陆河区；Ⅱ冀西北山间盆地区；Ⅲ燕山山区；Ⅳ太行山山区；Ⅴ太行山山前平原区；Ⅵ燕山丘陵平原区；Ⅶ黑龙港低平原区。

3.成本分析

农业灌溉分区的管灌、喷灌、微灌、渠道防渗亩均投资主要针对田间工程。亩均单方水节水成本计算公式如下：

式中：

W—亩均单方水节水成本（以下简称节水成本），元/m3；

A—亩均年费用，元；

Q—亩均年节水量，m3。

3.1 亩均年费用计算

亩均年费用包括亩均年折旧费、动力费、维修费、运行管理费等，计算方法如下。

3.1.1 亩均年折旧费

折旧费按静态法计算，则：亩均年折旧费为亩均投资÷工程折旧年限。

亩均投资以2014 年—2019 年调研县的地下水超采项目实施情况数据为基础，共查阅调研七个农业灌溉分区59 个县总投资及节水灌溉模式实施面积，其中包括Ⅰ区的3 个县；Ⅱ区的3 个县；Ⅲ区的8 个县；Ⅳ的5 个县；Ⅴ区的16 个 县；Ⅵ区 的5 个 县；Ⅶ区 的19 个县。根据亩均投资为总投资除以农业灌溉节水工程模式实施面积方法计算并汇总了各灌溉分区的农业灌溉模式的亩均投资。农业灌溉分区亩均投资及亩均年费用见表1。

3.1.2 亩均年动力费

亩均年动力费计算以田间供水耗电费用为基准，则亩均年动力费可由下式求出：

式中：

C—亩均年动力费，元；

H—水泵总扬程，m；

V—亩均年供水量，km3（参照《农业用水定额第1 部分：种植业》）；

P—电价（含基本电价和管理费），元/kW·h；

η—水泵效率。

其中H 为扬水高度与水头损失的和，扬水高度参照“河北省地下水超采区地下水位监测情况通报2019 年12期”监测结果中的2019 年12 月31 日调研县的地下水位平均埋深。

亩均年维修费按亩均年折旧费的1.5%计算。亩均年运行管理费按亩均年动力费的20%计算。

根据亩均投资计算亩均年折旧费、亩均年维修费，并与亩均年动力费、亩均年运行管理费求和得到亩均年费用，计算结果见表1 农业灌溉分区亩均投资及亩均年费用。

3.2 亩均年节水量计算

共调研管灌、喷灌、微灌、渠道防渗各47 个、40 个、45 个、8 个县，其中包括小麦玉米浅埋滴灌8 个县。范围涉及Ⅰ区的3 个县；Ⅱ区的8 个县；Ⅲ区的11 个 县；Ⅳ区 的8 个 县；Ⅴ区 的20 个县；Ⅵ区的6 个县；Ⅶ区的22 个县。调研内容包括50%水文年和75%水文年土垄沟灌亩均年灌溉水量和实施管灌、喷灌、微灌、渠道防渗后亩均年灌溉水量。通过实施节水灌溉工程模式后亩均年灌溉水量减去土垄沟灌亩均年灌溉水量即是相应水文年亩均年节水量。50%水文年和75%水文年亩均年节水量见表2。

3.3 计算结果

根据表1 中亩均年费用和表2 中亩均年节水量按公式（1）计算不同水文年各灌溉分区的节水成本见表3 农业灌溉分区节水成本分析，根据表3 绘制了图1 农业灌溉分区50%水文年节水成本分析图、图2 农业灌溉分区75%水文年节水成本分析图。

图2 农业灌溉分区75%水文年节水成本分析 单位：元/m3

表3 农业灌溉分区节水成本分析 单位：元/m3

3.4 结果分析

通过分析图1、图2 发现50%水文年全省微灌、喷灌、管灌、渠道防渗节水成本分别为2.72 元/亩、1.38 元/亩、0.95元/亩、0.75 元/亩。75%水文年全省微灌、喷灌、管灌、渠道防渗节水成本分别为2.66 元/亩、1.36 元/亩、0.94 元/亩、0.74 元/亩。50%水文年和75%水文年中微灌节水成本最高，其次是喷灌和管灌，渠道防渗最低，且在7 个灌溉分区中4 种灌溉工程模式的节水成本大小变化趋势和全省总体保持一致。同一灌溉分区，管灌、喷灌、微灌、渠道防渗的节水成本在75%水文年均低于50%水文年。

通过调研发现，在同一水文年中，微灌节水成本高的主要原因是微灌的滴灌带、滴灌管等灌水器使用寿命短、更换频率高，喷灌则需要购买喷灌机械、喷灌立杆。并且微灌、喷灌需要高素质人员操作，运行维护成本高。因此，微灌、喷灌亩均投资高，亩均年费用也高。相比之下，管灌输水管道使用时间长、成本低，渠道防渗材料来源广泛、施工简便。并且管灌、渠道防渗使用管理简单，维护成本低，亩均年费用低很多。不同水文年中，农业灌溉节水工程模式在75% 水文年的亩均年节水量大，效果更优，故比50%水文年的节水成本小。

4.结论

在同一水文年中微灌节水成本最高，其次是喷灌和管灌，渠道防渗最低。在同一灌溉分区管灌、喷灌、微灌、渠道防渗的节水成本在75%水文年均低于50%水文年。