潘少斌，劉路廣，董 葦，吳 瑕，張建濤，王麗紅，朱 梅，劉訓(xùn)宏

（1.湖北省水利水電科學(xué)研究院，武漢 430070；2.湖北省節(jié)約用水研究中心，武漢 430070；3.湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，武漢 430070）

0 引 言

當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)灌溉用水方式還比較粗放，節(jié)水潛力較大，實施農(nóng)業(yè)水權(quán)分配確權(quán)是農(nóng)業(yè)水價綜合改革和農(nóng)業(yè)水權(quán)轉(zhuǎn)讓的基礎(chǔ)[1-4]，對促進農(nóng)戶采用節(jié)水灌溉技術(shù)、提高農(nóng)戶節(jié)水意識、促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整影響顯著[5,6]。

根據(jù)現(xiàn)有的研究成果，適用于農(nóng)業(yè)水權(quán)分配的模式主要有以下幾種：一是灌溉面積分配模式，以用水戶所轄灌溉面積占水資源轄區(qū)總灌溉面積的權(quán)重來分配水量[7]，該模式的局限性在于未考慮不同作物灌溉用水需求的差異；二是灌溉需水量分配模式，根據(jù)用水戶需水量占總需水量的權(quán)重來分配水量[8,9]，該模式的局限性在于現(xiàn)狀種植結(jié)構(gòu)不一定是最合理和公平的；三是現(xiàn)狀分配模式，以近一段考察期內(nèi)的用水量的加權(quán)平均值為標(biāo)準(zhǔn)，在認可用水戶用水現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上進行水權(quán)的分配，該模式難以體現(xiàn)現(xiàn)有用水的效率與公平兼顧原則，也加大潛在競爭者進入市場的障礙，阻礙了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化完善；四是綜合分析方法，采用成熟的數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法進行初始水權(quán)的分配，主要包括層次分析法、模糊優(yōu)選法等[10-13]，實施的關(guān)鍵在于權(quán)重等系數(shù)的確定，而權(quán)重等系數(shù)的大小則取決于各方的談判能力和決策者偏好。

以上分配方法難以解決農(nóng)業(yè)水權(quán)分配過程中存在的以下問題：一是農(nóng)業(yè)灌溉需水量受降雨、蒸發(fā)等氣象因素影響較大，農(nóng)業(yè)水權(quán)分配如何考慮氣象因素的影響；二是計量設(shè)施作為農(nóng)業(yè)水權(quán)分配落地的硬件基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)水權(quán)分配如何與計量設(shè)施計量級別相匹配?；诂F(xiàn)狀及存在的問題，本研究選擇湖北省引丹灌區(qū)李樓鎮(zhèn)為例，開展農(nóng)業(yè)水權(quán)分配方法研究。

1 研究區(qū)介紹

研究區(qū)為2018年度引丹灌區(qū)農(nóng)業(yè)水價綜合改革試點項目區(qū)，該項目區(qū)位于老河口市李樓鎮(zhèn)，涉及李樓鎮(zhèn)李樓、傅家堤、黃龍廟等21 個村。項目區(qū)主要種植作物為中稻、玉米和小麥，其中小麥種植面積為3 524 hm2，中稻種植面積為1 487 hm2（含蝦稻共作面積244 hm2），玉米種植面積為2 037 hm2，主要采用中稻-小麥和玉米-小麥輪種方式。

項目區(qū)主要通過引丹三干渠向唐溝水庫、新黑龍溝水庫、楊山一庫、楊山二庫等水庫補水，再從水庫引水灌溉。根據(jù)水利普查成果，結(jié)合實地調(diào)研，項目區(qū)內(nèi)部水庫作為引丹灌區(qū)結(jié)瓜水庫，庫容和匯流面積小，僅起一定的調(diào)蓄作用，歷年充庫水量與出庫水量基本相當(dāng)，項目區(qū)實際灌溉水源為引丹三干渠。因此，本次研究項目區(qū)水權(quán)及水權(quán)分配均指項目區(qū)及不同用水戶可從引丹三干渠取水的水資源使用權(quán)。

2 項目區(qū)農(nóng)業(yè)總水權(quán)確定

由于最嚴(yán)格水資源管理制度中老河口用水總量紅線指標(biāo)并未劃分到行業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)及水源，引丹灌區(qū)的取水許可也僅僅是全灌區(qū)的總量，對于本研究確定項目區(qū)用水總量控制指標(biāo)指導(dǎo)意義不強，因此，本研究農(nóng)業(yè)總水權(quán)確定采用現(xiàn)狀分配模式，根據(jù)引丹三干渠向項目區(qū)歷史供水量確定用水總量控制指標(biāo)。

（1）引丹三干渠向項目區(qū)實際供水統(tǒng)計。本研究共收集了1979-2018年（缺1992、2010、2012 和2013年）共36年引丹三干渠向項目區(qū)供水資料。年供水量與年降雨量關(guān)系見圖1。據(jù)統(tǒng)計，引丹三干渠向項目區(qū)多年平均供水量為1 490 萬m3。由圖1可知，供水量呈現(xiàn)出先增加，后減少的變化趨勢，這與灌溉面積、作物類型、灌溉用水效率、氣象等因素有關(guān)。供水量與降雨量呈現(xiàn)一定負相關(guān)，降雨量大，供水量相對減少，但供水量與降雨相關(guān)關(guān)系并不明顯。

圖1 引丹三干渠向李樓鎮(zhèn)年供水量與年降雨量

（2）供水量與降雨量、干旱指數(shù)關(guān)系分析。將引丹三干渠向項目區(qū)年供水量與降雨量、干旱指數(shù)（水面蒸發(fā)與降雨量比值）進行相關(guān)關(guān)系分析。年供水量與年降雨量、主要灌溉作物水稻生育期降雨量、年干旱指數(shù)、水稻生育期干旱指數(shù)的關(guān)系分別見圖2～圖5。由圖2～圖5可知，引丹三干渠年供水量與年降雨量、水稻生育期降雨量呈現(xiàn)負相關(guān)；引丹三干渠年供水量與年干旱指數(shù)、水稻生育期干旱指數(shù)呈現(xiàn)正相關(guān)。但總體上，年供水量與降雨量、干旱指數(shù)相關(guān)性并不顯著，主要原因是供水量不僅受降雨、蒸發(fā)等氣象因素影響，也受項目區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)（特別是水稻種植面積）、灌溉面積、灌溉用水效率、管理水平等因素的影響。

圖2 年供水量與年降雨量關(guān)系

圖3 年供水量與水稻生育期降雨量關(guān)系

圖4 年供水量與年干旱指數(shù)關(guān)系

圖5 年供水量與水稻生育期干旱指數(shù)關(guān)系

（3）近10年供水量與降雨量、干旱指數(shù)關(guān)系。為了更好地反映種植結(jié)構(gòu)、灌溉工程現(xiàn)狀，對近10年供水量與降雨量、干旱指數(shù)相關(guān)性進行對比分析。引丹三干渠向項目區(qū)近10年供水與降雨量關(guān)系見圖6；引丹三干渠向項目區(qū)近10年供水與干旱指數(shù)關(guān)系見圖7。由圖6和圖7可知，引丹三干渠近10年供水量與年降雨量成負相關(guān)，與年干旱指數(shù)呈正相關(guān)，相關(guān)性有了顯著提高。其中，引丹三干渠近10年供水量與年干旱指數(shù)的相關(guān)性更好。根據(jù)近10年供水量與年降雨量或年干旱指數(shù)的相關(guān)性，近10年供水量在一定程度上反映了現(xiàn)狀灌溉面積、灌溉工程及用水效率條件下的供水量。

圖6 近10年供水與年降雨量關(guān)系

圖7 近10年供水與年干旱指數(shù)關(guān)系

（4）供水量理論推導(dǎo)值。由于近10年供水量系列較短，為反映多年供水水平，根據(jù)近10年供水量與年降雨量、年干旱指數(shù)的關(guān)系，推求了多年（1973-2005年、2010年、2012年、2013年）的供水量，其他年份（2006-2009年、2011年、2014-2018年）采用實測值。由于2019年項目區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化，244.4 hm2水田改為蝦稻共作，由于項目區(qū)缺乏蝦稻共作用水量實測資料，且蝦稻種植年限較短，本研究根據(jù)劉路廣等提出的蝦稻共作灌溉定額確定方法[14]，計算得到項目區(qū)在現(xiàn)狀蝦稻共作種植條件下1973-2018年逐年灌溉需水量，其多年平均灌水量將增加422 萬m3。將通過降雨量或干旱指數(shù)推求的供水量與蝦稻共作增加的供水量相加，得到了反映現(xiàn)狀灌溉工程及種植結(jié)構(gòu)等條件下供水水平，稱為“供水量理論推導(dǎo)值”。供水量理論推導(dǎo)值與年降雨量、年干旱指數(shù)的相關(guān)關(guān)系分別見圖8和圖9。根據(jù)年降雨量推導(dǎo)供水量，多年均值為1 510萬m3；根據(jù)干旱指數(shù)推導(dǎo)供水量，多年均值為1 519 萬m3。

圖8 供水量理論推導(dǎo)值與年降雨量關(guān)系

圖9 供水量理論推導(dǎo)值與年干旱指數(shù)關(guān)系

（5）項目區(qū)農(nóng)業(yè)水權(quán)。項目區(qū)農(nóng)業(yè)用水總量指標(biāo)，即項目區(qū)農(nóng)業(yè)水權(quán)，受氣象等客觀因素影響顯著，因此采用動態(tài)控制指標(biāo)，即提出項目區(qū)農(nóng)業(yè)動態(tài)總水權(quán)。項目區(qū)農(nóng)業(yè)用水總量指標(biāo)基本值（也稱“項目區(qū)農(nóng)業(yè)基本水權(quán)”）采用多年平均值；實際每年項目區(qū)農(nóng)業(yè)用水總量指標(biāo)（也稱“項目區(qū)農(nóng)業(yè)動態(tài)水權(quán)”）采用動態(tài)值；項目區(qū)最大農(nóng)業(yè)水權(quán)取85%灌溉保證率的水權(quán)（或85%降雨頻率對應(yīng)的水權(quán)）。

由于本項目區(qū)干旱指數(shù)與供水量相關(guān)性更好，因此，項目區(qū)農(nóng)業(yè)水權(quán)根據(jù)年干旱指數(shù)推求的供水量理論推導(dǎo)值確定，項目區(qū)農(nóng)業(yè)基本水權(quán)取供水量理論推導(dǎo)值多年均值1 519 萬m3；項目區(qū)農(nóng)業(yè)動態(tài)水權(quán)根據(jù)年降雨量或年干旱指數(shù)推求，項目區(qū)最大農(nóng)業(yè)水權(quán)為1 708 萬m3。若項目區(qū)具有年干旱指數(shù)指標(biāo)觀測資料，則建議采用干旱指數(shù)模型，具體計算模型如下：

降雨模型：

干旱指數(shù)模型：

式中：W 為項目區(qū)農(nóng)業(yè)動態(tài)水權(quán)，萬m3；P為項目區(qū)年降雨量，mm；α為項目區(qū)年干旱指數(shù)，年水面蒸發(fā)量與年降雨量比值。

3 項目區(qū)農(nóng)業(yè)水權(quán)分配

項目區(qū)農(nóng)業(yè)水權(quán)分配應(yīng)與計量設(shè)施配套建設(shè)情況相適應(yīng)，根據(jù)計量設(shè)施配套情況逐級分解。目前項目區(qū)農(nóng)業(yè)用水計量到村，因此，現(xiàn)階段項目區(qū)農(nóng)業(yè)水權(quán)分配確權(quán)到村。村級農(nóng)業(yè)水權(quán)同樣也采用農(nóng)業(yè)動態(tài)水權(quán)，村級農(nóng)業(yè)基本水權(quán)采用項目區(qū)農(nóng)業(yè)基本水權(quán)進行分配。

3.1 農(nóng)業(yè)水權(quán)分配方法

項目區(qū)農(nóng)業(yè)水權(quán)分配首先采用灌溉面積分配模式和灌溉需水量分配模式進行分配。灌溉面積分配模式更多考慮了公平性，即相同灌溉面積應(yīng)該享有相同的水權(quán)，但忽視了不同作物對水資源需求不同。灌溉需水量分配模式是基于現(xiàn)狀種植結(jié)構(gòu)進行水量分配，考慮了不同作物需水量的不同，但現(xiàn)狀種植結(jié)構(gòu)不一定是最合理和公平的。

綜合考慮灌溉面積分配模式和灌溉需水量分配模式優(yōu)缺點，本研究提出混合分配模式，將灌溉面積分配模式和灌溉需水量分配模式分配的水權(quán)進行算術(shù)平均，確定最終的項目區(qū)村級農(nóng)業(yè)基本水權(quán)。

3.2 項目區(qū)村級農(nóng)業(yè)基本水權(quán)分配

（1）灌溉面積分配模式。由于項目區(qū)主要灌溉作物為水稻，旱作物灌溉較少，因此選擇水稻種植面積近似為實際灌溉面積進行分配，具體分配成果見圖10。

（2）灌溉需水量分配模式。由于項目區(qū)各用水戶供水量實測資料缺乏，本研究通過理論計算獲取用水戶長系列需水量?；诂F(xiàn)狀種植結(jié)構(gòu)，對不同村莊灌溉需水量進行計算[15]，按照灌溉需水量分配模式，對項目區(qū)農(nóng)業(yè)基本水權(quán)進行分配，具體分配成果見圖10。

（3）混合分配模式。采用混合分配模式，將基于灌溉面積分配模式和灌溉需水量分配模式的分配成果進行算術(shù)平均得到了項目區(qū)最終村級農(nóng)業(yè)基本水權(quán)分配成果，具體見圖10。

圖10 項目區(qū)村級農(nóng)業(yè)基本水權(quán)分配

3.3 項目區(qū)村級農(nóng)業(yè)動態(tài)水權(quán)

項目區(qū)村級農(nóng)業(yè)水權(quán)采用動態(tài)水權(quán)。村級農(nóng)業(yè)動態(tài)水權(quán)根據(jù)村級農(nóng)業(yè)基本水權(quán)、年降雨量或年干旱指數(shù)進行推求。有年干旱指數(shù)觀測資料時，建議采用村級農(nóng)業(yè)基本水權(quán)和年干旱指數(shù)進行推求。村級農(nóng)業(yè)動態(tài)水權(quán)計算模型如下：

降雨模型：

干旱指數(shù)模型：

式中：W村為村級農(nóng)業(yè)動態(tài)水權(quán)，萬m3；W基本為村級農(nóng)業(yè)基本水權(quán)，萬m3。

4 結(jié)論和建議

本文結(jié)合農(nóng)業(yè)灌溉用水受氣象因素影響較大的特點，提出農(nóng)業(yè)水權(quán)應(yīng)采用動態(tài)水權(quán)，并提出了農(nóng)業(yè)動態(tài)水權(quán)計算方法。結(jié)合項目區(qū)降雨、蒸發(fā)、種植結(jié)構(gòu)、歷史供水等資料，計算得到了項目區(qū)農(nóng)業(yè)基本水權(quán)為1 519 萬m3，提出了基于降雨或干旱指數(shù)的農(nóng)業(yè)動態(tài)水權(quán)計算模型。結(jié)合項目區(qū)農(nóng)業(yè)用水計量到村的現(xiàn)狀，提出農(nóng)業(yè)水權(quán)分配確權(quán)到村，綜合考慮灌溉面積分配模式和灌溉需水量分配模式的優(yōu)缺點，提出了混合分配模式，并確定了村級農(nóng)業(yè)基本水權(quán)和農(nóng)業(yè)動態(tài)水權(quán)。本文的研究成果可為其他區(qū)域確定和分配農(nóng)業(yè)水權(quán)提供借鑒。建議如下：

（1）隨著工程建設(shè)的不斷完善、管理水平的不斷提升、種植結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化，農(nóng)業(yè)用水效率、灌溉面積、作物的灌溉定額都在不斷變化，因此建議定期修訂農(nóng)業(yè)水權(quán)。

（2）目前，在灌溉工程建設(shè)中，計量設(shè)施普遍配套不到位，不利于農(nóng)業(yè)水權(quán)制度落實，因此需不斷完善計量設(shè)施配套、合理設(shè)置計量點，為農(nóng)業(yè)水權(quán)的分配、管理乃至轉(zhuǎn)讓交易夯實基礎(chǔ)。