宁夏现代化生态灌区水权交易价格研究——以贺兰县为例

魏 欢，冯克鹏，2，3，田军仓，2，3*

（1.宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏银川 750021；2.宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心，宁夏银川 750021；3.旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心，宁夏 银川 750021）

目前我国水资源短缺问题十分严重，宁夏当地水资源尤为匮乏。宁夏经济社会发展主要依靠黄河水，根据黄河水“八七”分水方案，国家分配宁夏仅40 亿m3耗水量。然而，在南水北调工程西线工程未完成和用水指标无法增加的情况下，通过节水灌溉压缩农业用水，进行农业向工业水权交易，是解决工业用水的重要途径之一。计算水权价格则是水权交易的核心内容。

国外的研究主要集中在水权交易中如何定价以及水价的成因讨论和研究。B.G.Colby 等[1]基于对多个案例的分析，总结出水权转换的特性；通过进一步的经济分析，将水价与时间顺序、空间分布以及参与者活跃度之间建立了线性相关关系。J.Y.SHEN 等[2]提出了标准水（SW）的概念，基于对投入产出的研究，借助影子价格模型得到交换水的原始价值，进而建立了利润或成本模型。国内的研究主要集中在对水权概念的剖析、制度成因、水价变化机制和水权交易价格计算方法等方面。吴季松[3]认为，在农业水权转换中水价计算公式为Pw=Pr+Pe+Pn，其中，Pw代表水价；Pr代表单位水量的水资源费（税），Pe代表工程水价，Pn代表环境水价。李肃清[4]提出水权转换价格由7 项内容构成，即水权水价、工程管理补偿水价、新建工程造价水价、新建工程运行管理成本水价、新建工程更新改造投入水价、农灌风险补偿水价和生态补偿水价。裴勇等[5]认为水权转换的价格由以下5 部分组成，即水资源价值的容量价格、水资源价值的计量价格（即目前征收的水资源费）、水权转换的成本价格、水权转换的合理利润和水权转换的税金。汪恕诚[6]认为水价由三个部分组成，即资源水价、工程水价和环境水价。资源水价是水资源费或者水权费，工程水价是生产的成本和产权收益，环境水价指水污染处理费。张建斌等[7]认为当前在水权交易的整个过程里，水量的交易普遍占绝对比重，水质角度的约束和要求较为匮乏，往往会使交易存在风险，建议从推进“二维水权”的初始界定和统一配置，统筹并制定水量水质和水权交易价格，此外还需要补充建设相当批量的计量监测设备以完善对交易水资源的管理。但是针对现代化生态灌区的水权交易价格的计算方法和工程实例鲜见。因此，本文以贺兰县为例，就宁夏现代化生态灌区水权交易价格进行计算确定，以便为水权由农业向工业交易提供理论依据。

1 研究方法

1.1 贺兰县现代化生态灌区水权概况

贺兰县地处宁夏青铜峡灌区中部，四大干渠汉延渠、惠农渠、唐徕渠、西干渠从中穿过，2020 年灌溉面积4 万hm2，有效灌溉面积3.9 万hm2。2020 年贺兰县取水总量5.550 亿m3，确权用水总量（红线指标）为4.693 亿m3，其中农业用水量4.320 亿m3、生态用水量0.093 亿m3、工业用水量0.180 亿m3、生活用水量0.100 亿m3；分配可耗用黄河地表水（初始水权）2.780 亿m3。

1.2 现代化生态灌区水权交易的范围和期限

目前宁夏现代化生态灌区水权交易的范围限于黄河干流取水交易，水权流转方向只可向高效益农业或由农业向第二产业流转，并且要在满足法律法规、可持续发展要求的前提下流转。黄河流域水权交易年限基本为20～30 a。宁夏现代化生态灌区的水权交易项目主要是指现代化生态灌区与工业之间进行的水量交易，工业用水往往需要相对比较久的流量时间序列来满足用水需要，工业工程设施运行年限为15～25 a。根据贺兰县现代化生态灌区的实际情况，本文中水权交易的年限确定为25 a（根据《水利部关于开展水权试点工作的通知》（水资源[2014]222 号）、《黄河水权交易管理实施办法》（水政法[2016]156 号）文件）。

1.3 水权交易价格的费用构成与计算方法[8]

总价计算公式为

式中：C 为现代化生态灌区水权交易总价格，元；Cj为现代化生态灌区工程建设费用，元；Cy为现代化生态灌区工程运行维护费，元；Cx为现代化生态灌区工程更新改造费用，元；Cm为农业风险补偿费，元；Cb为生态补偿费，元。

年交易价格计算公式为

式中：P 为年交易价格，元/（m3·a）；W 为总交易水量，m3；T 为水权交易时间，a。

1.3.1 现代化生态灌区工程建设费 节水工程建设费用计算公式为

式中：Cj为节水工程建设费，万元；Tg为节水工程建设估算投资，万元；Wj为水权工程估算交易水量，万m3；Wz为可交易水量，万/m3。

1.3.2 现代化生态灌区运行维护费 节水工程和量水设施的运行维护费计算公式为

式中：Cy为节水工程和量水设施的运行维护费，万元；k 为运行维护费用的估算系数（2%～3%）；Cj为节水工程建筑费，万元。

根据贺兰县现代化生态灌区的现状，参考政策法规，节水工程的维护费可以按照节水工程建设费的2.0%计算，水权交易的年限为25 a。

1.3.3 现代化生态灌区更新改造费 根据《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》（SL 654—2014）与《灌溉与排水工程设计标准》（GB 50288—2018），结合试验观测和调查结果，现代化生态灌区干渠衬砌后为4 级建筑物，合理使用年限为30 a，支斗渠衬砌后为5 级建筑物，合理使用年限为20 a，测控一体化闸门和田间灌溉管道系统的合理使用年限均为20 a。水权交易的期限小于工程使用寿命时，不涉及节水工程的更新改造费用。在本次设计中干渠、支斗渠不进行更新改造，测控一体化闸门和田间节水灌溉工程均进行更新改造。

1.3.4 现代化生态灌区农业风险补偿费 农业风险补偿费计算公式为

式中：As为灌溉保证率变化引起农业减少的灌溉面积，667 m2；Ws为水权交易合同期内工业用水挤占农业用水量，m3；Dj为节水改造后农业综合灌溉定额，m3/667 m2；Cm为水权交易的农业风险补偿费，万元；Bc为单位面积平均农业作物灌水与不灌水的收入差值，万元。

1.3.5 现代化生态灌区生态补偿费 灌区进行节水改造以后，地下水位基本呈下降趋势，通过监测地下水位的变化，将生态系统受到破坏的程度与不进行节水改造的时候的生态情况进行对比，来确定生态补偿系数。在水权交易工作中，生态补偿费往往由节水工程建设费和生态补偿系数的乘积来确定。生态补偿费按如下公式计算：

式中：Cb为生态补偿费，万元；m 为生态补偿系数；Cj为节水工程建设费，万元。

1.4 可交易水量的计算方法

可交易水量计算公式为

式中：Wz为可交易水量，m3；ΔWj为节约的水量，m3；δ 为交易系数，参考贺兰县渠道的耗水系数，取交易系数为0.49。

现代化生态灌区工程包括渠道衬砌工程、测控一体化闸门、田间高效节水灌溉工程，每个工程环节可交易水量计算如下。

1.4.1 渠道衬砌工程节约水量的计算[9]

（1）渠道断面的平均流量Qp的确定：

式中：Qp为渠道断面流量，m3/s；W引为渠段的平均引水量（取2016—2018 年平均值），m3；T 为渠道行水时间，s。

（2）渠道未砌护输水损失量：

式中：S1为有地下水顶托影响的未砌护输水损失量，m3；γ 为地下水顶托修正系数，按渠道流量和地下水埋深选取；Ql为渠道输水损失流量，m3/s；σ 为每公里渠道输水损失系数；L 为渠道长度，km；Qp为渠道断面流量，m3/s；A 为渠床土壤透水系数，砂壤土取3.4；m 为渠床土壤透水指数，砂壤土取0.4[8]。

（3）渠道砌护后输水损失量：

式中：S2为砌护后的输水损失量，m3；β 为采取防治措施后渠床渗漏水量的折减系数，衬砌后为混凝土护坡及护底，折减系数查表后选为0.1。

（4）通过渠道砌护节约的水量：

式中：ΔWj为节约的水量，m3；T 为行水天数，干渠行水天数处于150～180 d，取180 d，支渠行水天数处于30～60 d，取50 d。

1.4.2 安装测控一体化闸门工程的节约水量 通过闸门调度节约的水量为

式中：ΔWzj为通过闸门调度节约的水量，m3；W引为渠段（2016—2018 年）的平均引水量，m3；ε 为闸门节约水量系数。

1.4.3 实施田间高效节水灌溉工程的节约水量 田间最终节约的水量为

式中：ΔWtj为田间最终节约的水量，m3；W引为渠段（2016—2018 年）的平均引水量，m3；η 为高效灌溉工程节约引水量系数。

据对宁夏水利厅、贺兰县水务局、汉延渠管理处、唐徕渠管理处、惠农渠管理处、西干渠管理处的调查资料分析，可得闸门节约水量系数为0.05，田间高效节水灌溉工程节约引水量系数为0.20。

1.4.4 节水潜力的计算 农业节水潜力可以按照下式进行计算：

式中：W 为农业节水潜力，m3；A0为灌区现状年实际灌溉面积，667 m2；I实为灌区现状年实际灌溉定额，m3/667 m2；η0为灌区现状年灌溉水利用系数；η1为灌区规划年灌溉水利用系数。

2 结果与分析

2.1 贺兰县现代化生态灌区水权交易量结果分析

2.1.1 干渠节约水量与可交易水量计算 根据2016—2018 年各干渠段平均引水量与公式（8）～（14），计算得出现代化生态灌区各干渠的年可交易水量，见表1。

表1 贺兰县灌域各干渠段节水量和可交易水量计算值

2.1.2 支斗渠节约水量与可交易水量计算 贺兰县灌域唐徕渠有74 条支斗渠，汉延渠有61 条支斗渠，惠农渠有92 条支斗渠，西干渠有9 条支斗渠。支斗渠节水量根据支斗渠近三年平均引水量计算。根据2016—2018 年平均引水量与公式（8）～（14），计算得出现代化生态灌区各支斗渠与农渠的年可交易水量，分别见表2 和表3。

表2 贺兰县灌域支斗渠节水量和可交易水量计算值

表3 贺兰县灌域农渠节水量和可交易水量计算值

2.1.3 农业节水潜力计算 根据各渠道的干渠、支斗渠、农渠水利用系数和田间水利用系数，可以计算出各级渠道之间的损失量如表4 所示，其中干渠首水量减去田间净耗水量的值（损失量）为2.37 亿m3，支斗渠首水量减去田间净耗水量的值（损失量）为1.72 亿m3，支斗农渠末水量减去田间净耗水量的值（损失量）为0.52 亿m3。如果要继续增加节水潜力，就需要进一步减少田间净耗水量。

按公式（17）计算，2016—2018 年平均现状灌溉定额为798 m3/（667 m2），实际灌溉面积为3.9 万hm2，灌溉水利用系数为0.511，交易期末即25 a后，预计灌溉水利用系数为0.638，则得出农业节水潜力为1.83 亿m3。

2.1.4 测控一体化闸门实施后的节约水量与可交易水量计算 根据公式（8）与公式（15），计算得到唐徕渠支斗渠实施测控一体化闸门后年可交易水量为965 万m3，汉延渠的年可交易水量为342 万m3，惠农渠的年可交易水量为679 万m3，西干渠的年可交易水量为39 万m3，合计2 025 万m3（表4）。

2.1.5 田间高效节水灌溉工程实施后的节约水量与可交易水量计算 根据公式（8）与公式（16），计算得到高效节水灌溉工程实施后唐徕渠的年可交易水量为2 453 万m3，汉延渠的年可交易水量为859 万m3，惠农渠的年可交易水量为1 723 万m3，西干渠的年可交易水量为97 万m3，合计5 132 万m3（表4）。

表4 贺兰县2016—2018 年各级渠道平均节水潜力计算值

2.2 测控一体化闸门节水交易价格

根据公式（1）～（7），计算得到贺兰县灌域测控一体化闸门安装后的年水权交易价格，结果如表5所示。

2.3 田间高效节水灌溉工程节水交易价格

根据公式（1）～（7），计算得到贺兰县灌域田间高效节水灌溉工程实施后的年水权交易价格，结果如表6 所示。

2.4 水权交易总价格分析

本次计算的水权交易价格不包括贺兰县干渠、支斗渠和农渠衬砌工程的水权交易。根据表5～表6的水权交易价格计算结果，可以得到贺兰县现代化生态灌区的综合水权交易价格，结果见表7。由表7可知，安装测控一体化闸门后节水的水权交易价格为0.25 元/（m3·a），高效节水灌溉工程实施后节水的水权交易价格为1.54 元/（m3·a），现代化生态灌区综合水权交易价格为1.79 元/（m3·a）。

表5 贺兰县灌域安装测控一体化闸门后水权交易价格计算值

表6 贺兰县灌域实施田间高效节水灌溉工程后水权交易价格计算值

表7 贺兰县灌域综合水权交易价格计算值

根据宁夏水资源公报，贺兰县2018，2019，2020年总取水量分别为4.690，6.032，5.592 亿m3，其中地下水取水量分别为0.644，0.867，0.549 亿m3，总取水量减去地下水的值（地表水量）分别为4.05，5.17，5.04 亿m3，计算可得贺兰县2018—2020 年现代化生态灌区综合水权交易价格为1.06 元/（m3·a），比2016—2018 年综合水权交易价格1.79 元/（m3·a）减少41%，其原因主要在于2019 年与2020 年贺兰县引水量的大幅度增加。

3 结论

本文计算分析了贺兰县引黄现代化生态灌区内唐徕渠、汉延渠、惠农渠和西干渠及其支斗渠（唐徕渠74 条、汉延渠61 条、惠农渠92 条、西干渠9 条）、农渠衬砌的节水量、可交易水量，安装测控一体化闸门和实施田间高效节水灌溉后的节水量、可交易水量、工程建设费等，基于2016—2018 年灌溉资料，得出唐徕渠、汉延渠、惠农渠、西干渠实施测控一体化闸门和田间高效节水灌溉工程后可交易水量分别为3 148，1 201，2 402，1 363 万m3，水权交易价格分别为1.05，2.67，1.17，4.45 元/（m3·a），按各干渠段灌溉面积加权平均的综合水权交易价格为1.79 元/（m3·a）。基于2018—2020 年灌溉资料，得出贺兰县现代化生态灌区综合水权交易价格为1.06 元/（m3·a）。研究结果可为宁夏地区编制水权交易办法提供理论

依据和重要参考。