劉暢 閆晉陽 周龍偉 范澤華 楊智淵

關(guān)鍵詞：水權(quán)分配；邊際效益；農(nóng)業(yè)用水；河套灌區(qū)

我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展導(dǎo)致水資源需求量急劇增大。水資源供需矛盾嚴(yán)重限制了干旱地區(qū)經(jīng)濟社會與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。水資源是基礎(chǔ)性的自然資源和戰(zhàn)略性的經(jīng)濟資源，區(qū)域的水資源稟賦往往難以顯著提高。因此，加強水資源管理，科學(xué)合理地利用有限的水資源是緩解水資源供需矛盾的關(guān)鍵。水權(quán)管理是水資源管理的重要內(nèi)容，而初始水權(quán)分配是水權(quán)管理的基礎(chǔ)［１］。初始水權(quán)分配是指水資源管理部門將水的使用權(quán)分配給工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)和生活等用水行業(yè)，一般由流域管理機構(gòu)或者政府部門進行初始水權(quán)的確權(quán)［２－６］。灌區(qū)是開展農(nóng)業(yè)節(jié)水、農(nóng)業(yè)水權(quán)轉(zhuǎn)讓和農(nóng)業(yè)水價改革的重要區(qū)域，農(nóng)業(yè)灌溉水源集中且用水量較大，因而灌區(qū)農(nóng)業(yè)水權(quán)分配是農(nóng)業(yè)水權(quán)分配的重要組成部分［７］。灌區(qū)灌溉實時信息獲取能力不足、水權(quán)行使情況監(jiān)管困難，研究建立適宜的農(nóng)業(yè)用水戶水權(quán)確權(quán)方法對于農(nóng)業(yè)用水戶水權(quán)管理具有重要的理論意義與實踐價值。

目前國內(nèi)外學(xué)者在農(nóng)業(yè)水權(quán)確權(quán)方法研究方面已經(jīng)取得較為豐富的成果，但灌區(qū)水權(quán)分配模型方法及確權(quán)的理論體系仍需進一步探索。Ｄｅｌｏｒｉｔ等［８］提出參與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的水權(quán)持有者可以利用水資源協(xié)同決策來解決水權(quán)分配的不確定性問題，提高農(nóng)業(yè)用水的經(jīng)濟和社會效益。潘少斌等［９］構(gòu)建灌溉面積和灌溉需水量相結(jié)合的混合分配模式，確定了農(nóng)業(yè)基本水權(quán)和動態(tài)水權(quán)，以保證農(nóng)業(yè)水權(quán)分配的科學(xué)合理。張丹等［１０］采用基于用戶滿意度的綜合加權(quán)模型，完成了農(nóng)戶間農(nóng)業(yè)水權(quán)的初始分配，兼顧了農(nóng)業(yè)水權(quán)初始分配的個體公平與整體公平。高娟娟等［１１］針對灌區(qū)內(nèi)不同支渠基礎(chǔ)條件和種植結(jié)構(gòu)的差異，結(jié)合灌區(qū)工程條件、社會、經(jīng)濟及生態(tài)等方面的實際情況，提出一種在灌區(qū)現(xiàn)狀約束條件下使經(jīng)濟效益達(dá)到最優(yōu)的灌區(qū)各支渠間農(nóng)業(yè)水權(quán)分配方法。管新建等［１２］基于灌區(qū)農(nóng)業(yè)人口和灌溉面積，運用基尼系數(shù)法對灌區(qū)農(nóng)戶間農(nóng)業(yè)水權(quán)進行初始分配，使分配結(jié)果更具公平性。賀天明等［１３］運用投影尋蹤混沌粒子群優(yōu)化模型，構(gòu)建農(nóng)業(yè)水權(quán)初始分配體系，對灌區(qū)農(nóng)業(yè)水權(quán)進行深層次初始分配，實現(xiàn)灌區(qū)農(nóng)業(yè)水權(quán)分配到戶，為農(nóng)業(yè)水權(quán)界定到戶奠定了基礎(chǔ)。王婭［１４］在分析運城市灌區(qū)水權(quán)交易潛力、核定水權(quán)交易水價的基礎(chǔ)上，引入水權(quán)交易機制，提出了地表水灌區(qū)和地下水井灌區(qū)水權(quán)確權(quán)分配方法。已有水權(quán)分配研究大多在宏觀方面構(gòu)建了比較完備的水權(quán)分配模型，但是在灌區(qū)農(nóng)戶間的微觀分配模型的構(gòu)建方面鮮有研究，因此如何結(jié)合灌區(qū)特點，提出合理的灌區(qū)水權(quán)分配的多層級結(jié)構(gòu)和適合不同層級的水權(quán)分配方法是值得研究的重要課題。

本研究將確權(quán)田塊水權(quán)拆分為使用水權(quán)和占有水權(quán)，以不同農(nóng)作物邊際效益相等為準(zhǔn)則分配確權(quán)田塊使用水權(quán)，以同一渠系級別田塊的單位渠道長度滲漏損失系數(shù)相同為準(zhǔn)則分配確權(quán)田塊占有水權(quán)，從使用水權(quán)和占有水權(quán)兩個方面提升水權(quán)分配的公平性。

１研究區(qū)概況

烏蘭布和灌域是河套灌區(qū)五大灌域之一，位于三盛公水利樞紐西北部，南邊界為烏蘭布和沙漠穿沙公路，北邊界為磴口縣與杭錦后旗行政區(qū)界，東起河套總干渠及烏拉河干渠，西至狼山?jīng)_洪積坡地邊界。烏蘭布和灌域地處烏蘭布和沙漠東北部，主要地貌有內(nèi)陸高平原、河套盆地，海拔為１０３０～１０６０ｍ，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬寒夏炎，四季分明，日光充足，溫差大，光能豐富、積溫高，降水稀少，蒸發(fā)強烈。灌域總的地勢自西南向東北微傾，地勢平坦開闊，局部有起伏，形成崗丘和洼地。

２０１４年，水利部將內(nèi)蒙古自治區(qū)列為全國７個水權(quán)試點之一，試點目標(biāo)為在河套灌區(qū)烏蘭布和灌域推行節(jié)水工程，在巴彥淖爾市、鄂爾多斯市、阿拉善盟開展水權(quán)轉(zhuǎn)讓，建立健全水權(quán)交易平臺，建設(shè)水權(quán)交易制度，探索相關(guān)改革［１５－１６］。目前內(nèi)蒙古河套灌區(qū)水利發(fā)展中心以直口渠（一般為斗渠）為單元，對烏蘭布和灌域內(nèi)的４６１個群管組織發(fā)放了《引黃水資源管理權(quán)證》、對１６０３７個終端用水戶發(fā)放了《引黃水資源使用權(quán)證》，完成了直口渠灌溉用水初始水權(quán)分配和計量設(shè)施體系建設(shè)。烏蘭布和灌域水權(quán)分配試點在國內(nèi)水權(quán)管理方面取得了良好的引領(lǐng)效果，為繼續(xù)推進灌區(qū)水資源高效利用和精細(xì)化管理，有必要探索將直口渠的初始水權(quán)分配延伸到農(nóng)業(yè)用水戶層級的方案。

２研究方法

根據(jù)水權(quán)的“四權(quán)說”理論，水權(quán)是指水資源的所有權(quán)、占有權(quán)、支配權(quán)和使用權(quán)組成的權(quán)利束。根據(jù)農(nóng)業(yè)水權(quán)行使過程特征，本研究將確權(quán)田塊水權(quán)拆分為使用水權(quán)和占有水權(quán)，分別代表田間用水量和渠系滲漏損失量。本研究提出基于灌溉系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)和邊際效益的田塊水權(quán)分配方法：以不同農(nóng)作物邊際效益相等為準(zhǔn)則，分配確權(quán)田塊使用水權(quán)；以同一渠系級別田塊的單位渠道長度滲漏損失系數(shù)相同為準(zhǔn)則，分配確權(quán)田塊占有水權(quán)。

２．１使用水權(quán)分配方法

基于公平性原則，本研究以不同農(nóng)作物邊際效益相等為目標(biāo)，利用作物水分生產(chǎn)函數(shù)構(gòu)建確權(quán)田塊使用水權(quán)分配模型，實現(xiàn)最優(yōu)的水權(quán)分配［１７］。對于灌溉用水戶來說，水分生產(chǎn)函數(shù)能很好符合灌溉用水戶的用水邊際效益遞減特點以及反映用水效益和用水量之間的關(guān)系［１８－１９］。由水分生產(chǎn)函數(shù)的性質(zhì)可知，當(dāng)不同作物用水邊際效益相等時，所有田塊總體效益最大。因此，分配模型可以表示為式中：Ｖｉ為第ｉ種作物的收益，ｎ為作物種類數(shù)，Ｖ′ｉ為第ｉ種作物的邊際收益，ｘｉ為第ｉ種作物的灌溉定額，Ａｉ為第ｉ種作物的種植面積，ｐｉ為第ｉ種作物的單價，ｆ（ｘｉ）為第ｉ種作物的水分生產(chǎn)函數(shù)，Ｗｃ為田塊使用水權(quán)總量，Ｗｔ為渠首確權(quán)水量，ｍ為渠道級數(shù)，ηｊ為第ｊ級渠道的渠系水利用系數(shù)。

２．２占有水權(quán)分配方法

確權(quán)田塊水資源占有權(quán)計算方法：假設(shè)同一等級渠道的單位長度滲漏損失系數(shù)相同，確權(quán)田塊單位灌溉面積所分配的水資源占有權(quán)應(yīng)與對應(yīng)等級渠道的輸水長度、灌溉定額成正比例函數(shù)關(guān)系。因此，基于某一等級渠道在灌溉系統(tǒng)中的滲漏損失總量，求得灌溉系統(tǒng)單位灌溉面積單位渠道輸水長度的滲漏損失系數(shù)，然后乘以對應(yīng)等級渠道的輸水長度即可求得確權(quán)田塊單位灌溉面積在該等級渠道的水資源占有權(quán)，將所有等級渠道水資源占有權(quán)求和得到最終分配的水資源占有權(quán)，其計算公式為

３研究結(jié)果分析

以河套灌區(qū)烏蘭布和灌域巴彥套海農(nóng)場新三斗渠確權(quán)田塊為例，對基于灌溉系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)和邊際效益的田塊水權(quán)分配方法進行實例應(yīng)用。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，２０１２年巴彥套海農(nóng)場新三斗渠確權(quán)水量為１０．９１萬ｍ３，灌溉總面積為３６．６ｈｍ２（玉米種植面積為３３．０ｈｍ２、向日葵種植面積為３．６ｈｍ２），灌溉水量由斗渠口引入。巴彥套海農(nóng)場新三斗渠確權(quán)田塊種植結(jié)構(gòu)和灌溉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖１（圖中數(shù)字為地塊編號）。

３．１使用水權(quán)分配結(jié)果

根據(jù)河套灌區(qū)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗值和參考文獻［２０］確定農(nóng)作物的水分生產(chǎn)函數(shù)。玉米、向日葵的水分生產(chǎn)函數(shù)分別為

由水分生產(chǎn)函數(shù)可知，當(dāng)農(nóng)作物產(chǎn)量達(dá)到理論最大值時，玉米和向日葵的最佳灌溉定額分別為３５５８、４２３１ｍ３／ｈｍ２，分別乘以玉米和向日葵的種植面積，累加求得新三斗渠最佳灌溉水量為１３．２６萬ｍ３，而２０１２年新三斗渠實際確權(quán)水量為１０．９１萬ｍ３，達(dá)不到最佳灌溉水量，因此不滿足農(nóng)作物需水要求，屬于非充分灌溉。根據(jù)實際市場價格，玉米價格為２．２６元／ｋｇ，向日葵籽價格為１５．４元／ｋｇ。利用式（１）、式（２），求解玉米和向日葵的邊際效益分別為

根據(jù)實地調(diào)研結(jié)果，斗渠渠系水利用系數(shù)為０．９６１８，農(nóng)渠渠系水利用系數(shù)為０．９１１３。利用式（３）求得田塊使用水權(quán)總量為９５６５９ｍ３。

當(dāng)玉米和向日葵邊際效益相等時，玉米和向日葵邊際效益為２．５２元／ｍ３，玉米確權(quán)田塊單位面積使用水權(quán)對應(yīng)的ｘ１為２７５３ｍ３／ｈｍ２，向日葵確權(quán)田塊使用水權(quán)對應(yīng)的ｘ２為１３６７ｍ３／ｈｍ２，分別乘以田塊面積，求得每個田塊的使用水權(quán)。

３．２占有水權(quán)分配結(jié)果

新三斗渠７２個確權(quán)田塊的灌溉面積及其對應(yīng)農(nóng)渠長度Ｄｑ，１和斗渠長度Ｄｑ，２分別見圖２和圖３。利用式（４）求得巴彥套海農(nóng)場新三斗渠灌溉系統(tǒng)的斗渠滲漏損失系數(shù)為０．０００１１／ｍ，農(nóng)渠滲漏損失系數(shù)為０．０００４２／ｍ。根據(jù)地塊各級渠系長度和滲漏損失系數(shù)，利用式（５）計算各確權(quán)田塊不同級別渠系的滲漏損失水量，利用式（６）計算各確權(quán)田塊占有水權(quán)量。

１～７２號田塊的水權(quán)確權(quán)結(jié)果見表１。渠系灌溉系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)決定了單位面積確權(quán)田塊占有水權(quán)的大小，邊際效益決定了確權(quán)田塊單位面積使用水權(quán)的大小。以田塊３和田塊４為例，兩個田塊均種植向日葵，灌溉定額相同，使用水權(quán)（分別為５０８、５６２ｍ３）與田塊面積（分別為０．３７、０．４１ｈｍ２）成正比，而田塊３的農(nóng)渠長度（３５９ｍ）明顯大于田塊４的（２６７ｍ），所以田塊４獲得了更大的占有水權(quán)。綜上所述，本研究提出的基于灌溉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和邊際效益的田塊水權(quán)分配方法能夠?qū)Υ_權(quán)田塊的占有水權(quán)、使用水權(quán)和確權(quán)水權(quán)進行公平地分配。

３．３討論

傳統(tǒng)田塊水權(quán)分配方法通常將多年平均引水量根據(jù)灌溉面積平均分配。在實際灌溉過程中，灌溉系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)的差異使處于灌區(qū)灌溉系統(tǒng)不同位置的農(nóng)田取水量在輸配水過程中的損失情況并不相同。受輸配水渠道長度的影響，渠系末端農(nóng)田的輸配水損失量往往更大，而渠首農(nóng)田的輸配水損失量則相對較小。由于田塊不同農(nóng)作物具有不同的灌溉定額，因此按照田塊面積平均分配水權(quán)則農(nóng)作物灌溉需水量與實際分配的水權(quán)必然存在差異。根據(jù)灌溉面積平均分配水權(quán)沒有考慮農(nóng)作物灌溉需水滿足程度的差異，實際分配的水權(quán)往往不能滿足農(nóng)作物灌溉需水量，在灌溉不充分的情況下，不同農(nóng)作物的田塊便會產(chǎn)生不同的產(chǎn)量損失和收益損失。本研究以不同農(nóng)作物邊際效益相等為準(zhǔn)則，利用作物水分生產(chǎn)函數(shù)構(gòu)建確權(quán)田塊使用水權(quán)分配模型，可實現(xiàn)最優(yōu)的使用水權(quán)分配。根據(jù)渠道的輸水長度、灌溉定額、渠道損失系數(shù)分配確權(quán)田塊使用水權(quán)，更能體現(xiàn)水權(quán)分配的公平性。

４結(jié)束語

相比傳統(tǒng)的水權(quán)確權(quán)方法，本研究提出的基于灌溉系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)和邊際效益的水權(quán)分配方法不僅能夠反映各田塊面積的差異性，同時考慮了田塊在灌溉系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)中位置的差異性和不同作物灌溉邊際效益，可保證單位面積田塊得到相同的邊際效益，相比傳統(tǒng)水權(quán)確權(quán)方法更能體現(xiàn)公平性。本研究以河套灌區(qū)烏蘭布和灌域巴彥套海農(nóng)場新三斗渠為例，對確權(quán)田塊的占有水權(quán)、使用水權(quán)和確權(quán)水權(quán)進行分配，體現(xiàn)了分配方法良好的適用性。