东莞市生态型农业灌溉技术及节水补偿实践研究

王海丽，吕 顺，李 铁，詹小米，王小军

(1.广东省水利水电科学研究院，广州 510635；2.广东省水动力学应用研究重点实验室，广州 510635；3.东莞市香蕉蔬菜研究所，广东 东莞 523061)

东莞市位于广东省珠江三角洲地区，地处沿海，常受台风侵袭或影响，雨量丰沛但降雨集中，全市多年(1956-2000年)平均降水量1 693 mm，约85%的降雨集中于4-9月，并以暴雨洪水形式迅速流向大海，难以利用。改革开放以来，东莞市经济社会迅速发展，城市化、工业化加速，用水量急剧增加。与此同时，也带来了对水环境的破坏，近年来东莞市大部分河段均有恶化趋势,东江三角洲网河水质普遍劣于Ⅲ类[1],同时水库富营养化严重。此外，由于所处地理位置的特殊性，以及东江来水量的不均匀性，东莞市历史上曾多次受到咸潮的危害。在2004年冬到2005年春咸潮的影响下，东莞市东城、第三、第二水厂等主力水厂均出现原水含氯度超标而被迫停止取水，造成部分楼房停水，并给工业生产造成重大损失[2]。近年来，由于人类活动的影响，主要是商业性的过量采沙，导致东江下游和三角洲河槽急剧下切，使河槽容积剧增，水面落差减少，潮汐上溯增强，咸潮界上移，东莞市供水受咸潮影响越来越大。东莞市现状经济社会条件下的供水安全已受到严重威胁。

东莞市农业主要以蔬菜、水果种植和水产养殖为主，其灌溉水源主要为水库水和河水。2007年东莞市农田灌溉水有效利用系数为0.54，高于全国平均水平，低于国际先进水平(以色列0.70～0.80)。灌溉渠道的水利用系数不高，粗放型管理的现象仍然存在。根据当地水资源条件、经济发展状况、科学技术水平、水价等因素的综合分析，东莞市水浇地和菜田的灌溉用水毛定额可由2012年的4 313、17 478 m3/hm2，降到2020年的3 343、13 388 m3/hm2，每年节水量可达0.67亿m3，农业节水潜力大。但当前节水工作还没有一套适应市场经济的运行模式。水价偏低是主要原因，许多节水工程直接经济效益有限，更多地体现在社会效益和生态效益、缓解水资源供需矛盾上，而政府又缺乏优惠发展政策。这些原因的存在，致使许多用水户节水积极性不高，节水并没有真正变成自发行动，节水工作处于被动状态。综上所述，东莞市属于典型水质性缺水地区，水质污染严重，咸潮上溯加剧，已严重威胁饮水安全和工、农业用水安全。同时,农业节水潜力大,如果大力推行节水技术，建立生态型农业节水补偿供用水管理机制，可有效缓解东莞市水资源供需矛盾，遏制水环境恶化趋势的发展。

1 东莞市生态型农业节水灌溉技术

东莞市生态型农业节水灌溉技术即集雨灌溉及水循环利用技术。选择东莞市万江区香蕉蔬菜研究所作为高效农业节水示范基地，其建设重点为水资源循环利用及节水灌溉技术推广。该所现有实验田面积约11.33 hm2，为发展节水型农业，该研究所从2000年起兴建了以区域为范围的雨水集蓄和水循环利用工程，该工程主要由水源(集蓄雨水)、供水工程、输配水管网和田间灌水4部分组成(平面布置示意图见图1)。具体技术包括：①雨水集蓄灌溉技术。利用原有鱼塘面积，使集水面积达到11.33 hm2，修建低位集雨蓄水池一座(面积约1.67 hm2)，及高位净化蓄水池2座(容积共约0.3万m3，高度约比灌溉农田高0.5 m)。两个蓄水池均配置水泵，净化池配过滤设备。②水量自动监测技术。配置降雨量记录点、自动水位控制器、自动量水控制仪等，进行智能化自动控制。③水资源循环利用技术。输配水管道按固定式树枝状构建，管网采用Φ254 mm和Φ152 mm PVC塑料输水管道，铺设于路边绿化带下，将经过沉淀过滤的干净水输送到田间；修建硬底化排水沟,将田间多余的灌溉水回流至蓄水池塘，循环利用。④水肥一体化技术。将灌溉与施肥融为一体，根据作物不同生长期的需水、需肥规律和特点，进行不同生育期的需求设计，把水分、养分定时定量，按比例直接提供给作物，省水省肥，提高效率。⑤香蕉蔬菜喷、滴灌技术，进一步高效节约灌溉用水。

图1 东莞市香蕉蔬菜研究所农业节水工程平面布置示意图

工程利用集雨节水池塘蓄水，滤水池净化沉淀，PVC塑料低压管道输水，并配置水肥一体化设备，采用喷灌、滴灌等节水灌溉方式，减少了水分的渗漏和蒸发，渠系水的利用系数可达0.90以上。与此同时，该系统工程还利用周围的硬底化排水沟将田间多余的灌溉水回流到蓄水池塘，经过滤沉淀重新使用，避免了因灌溉排水带来的农业面源污染。工程达到了雨水有效利用、节约用水、无污染灌溉的目的，大大提高了水资源的有效利用率，同时提高了农产品的产量、质量以及农田的生产效益，具有良好的社会效益和经济效益。

2 生态型农业节水补偿机制分析

2.1 生态型农业节水补偿模式建立

雨水集蓄和水循环利用工程建成前，农田灌溉主要依靠河水，每年从河里取水约30万m3。工程建成后，试验基地生产用水循环利用率和污水处理回用率均为100%，除冬季需从东江支流取水3～4次补充水量约3万m3外，基本能满足试验基地用水需要，每年从河道少取水约27万m3，节水达90%。利用PVC低压管道输水能有效减少输水过程水的损耗(比土渠减少50%以上)，并且省时、省力、省地、美观、管理方便；与沟灌每年灌水量12万m3相比，项目区滴灌每年可节约水量8万m3；不同灌溉方式下菜心、丝瓜、冬瓜、香蕉等作物的产量对比结果表明，工程运行后作物一般可增产12.6%～18%、增加收益57.6%～72.9%[3],基地香蕉蔬菜总产量约250 t/a，年产值为60万元左右，工程效益之大是显而易见的。将每年节约下来的农业用水补给环境生态用水，并减少面源污染排放以节省污水处理费用,政府再以支持农业节水灌溉工程的形式反哺农业,形成生态型农业节水补偿模式(见图2)。实践证明，该节水补偿模式节水防污效果明显，增产效益显著。

图2 东莞市香蕉蔬菜研究所农业节水补偿存取水流程框架图

2.2 生态型农业节水补偿效益分析

将农业用水补给生态环境用水后，按照取水权有偿转让原则，生态用水部门(政府)应对农业节水工程(集雨灌溉及水循环利用工程)进行补偿。

2.2.1农业节水补偿费计算

农业节水补偿费主要包括工程建设费、运行维护费、更新改造费、风险补偿费、经济利益补偿费、水质水量监测费等。

(1)工程建设费。工程建设直接投资为110万元，其中雨水集蓄工程3.2万元，水循环利用工程5.7万元，低压管道输水工程13.2万元，雨量站及水量统计系统48万元，喷、滴灌工程39.9万元。费用由财政支出。

(2)运行维护费。节水工程的运行维护费是指日常维护费用，参照《水利建设项目经济评价规范》(SL72-2013)，取本工程总投资的4%计，为110×4%=4.4万元/a。

(3)更新改造费。节水工程的更新改造费用是指节水工程的设计使用年限短于影响补偿期限所增加的费用，根据水利工程折旧年限的规定，综合取折旧年限为10 a。补偿期限暂取为10 a。则更新改造费为0元。

(4)水质水量监测费。参考类似工程，根据本工程实际情况，按0.6%计算水质水量监测费，为110×0.6%=0.66万元/a。

本节水工程较为简单，不考虑风险补偿费和经济利益补偿费。故算得农业节水补偿费总费用为160.6万元，则每年农业节水补偿费用为160.6/10=16.06万元/a。

2.2.2单位水量价格计算

采用公式(1)进行单位水量价格计算。

单位水量价格=每年农业节水补偿费/年均节水量

(1)

工程每年节水补偿费用16.06万元，年均节水27万m3，则单位水量价格为：16.06/27=0.595元/m3。

上述价格，即为节约每立方水量，需要的节水补偿费, 即农业节水补偿价格。

2.2.3节水效益分析

从生态环境用水和农业用水两方面进行分析。一方面，生态环境用水，得到了未经农业面源污染的原灌溉用水，不需进行污水处理。东莞市目前污水处理费居民用水0.9元/m3，非居民用水价格1.17元/m3, 特种用水价格1.35元/m3。将农业节水补偿费与污水处理费对比发现，节水补偿水价0.595元/m3远小于现状污水处理水价0.9～1.35元/m3，说明该农业节水工程比水质污染后再进行污水处理要经济,且有利于生态环境发展。另一方面,从农业用水角度分析。国内研究表明，农业水费占产值的比例以5%～15%较合理[4]。在本工程中，按香蕉水分生产率2.83 kg/m3(根据广东高州灌溉试验站数据)，单价3元/kg计算，不考虑复种指数，即使全部的农业节水补偿费均由农民支付，其水费成本占产出的比例为7%，在合理范围5%～15%内，农民可以承受,并可促进农民节水积极性。此外，灌溉用水基本可以靠雨水集蓄和自循环满足，无需从已经污染的外江引水，也防止了污水灌溉问题。可见，无论从节水防污经济效益，还是从农民可承受能力角度分析，该生态型农业节水补偿模式都值得推行,具有良好的社会、环境和经济效益。

3 结 语

东莞市属于典型的水质性缺水地区，水质污染严重，咸潮上溯加剧，用水安全受到威胁。各行业用水在大力节水的前提下，更要注重防污技术采用，迫切需要建立生态型节水补偿供用水管理机制。针对东莞降雨集中、水质性缺水严重的特点，香蕉蔬菜研究所建设雨水集蓄和水循环利用工程，利用集雨池塘蓄水、滤水池净化沉淀、低压管道输水，采用水肥一体化和喷灌、滴灌技术进行田间灌溉，实现了对农田灌溉水的循环利用和节水，解决了降雨集中、灌溉水紧缺、污水灌溉、污染排放的难题。采取上述节水防污措施后，节约出水量供生态用水，并减少农业灌溉面源污染物排放，改善了生态环境。政府通过补贴雨水集蓄和水循环利用工程经费，形成农业节水补偿生态公益用水，政府补偿农业节水的生态型节水补偿模式。在东莞这种水质性缺水严重和暴雨洪水高度集中的地区，该模式的效益不仅在于节省用水和用肥，更大的意义在于解决降雨集中、污水灌溉和农业面源污染物排放问题，从而实现清洁灌溉、减少环境污染。

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