陳 瑤

(南京工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，南京 211816)

0 引 言

農(nóng)業(yè)水資源已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的必要因素，水資源的高效利用也成為世界各國(guó)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展不可或缺的保障。中國(guó)的水資源比較豐富, 2014年全國(guó)地表水資源量26 263.9 億m3，居世界第6位，可謂水資源大國(guó)。但由于我國(guó)總?cè)丝谝殉^13億，實(shí)際人均水資源量?jī)H為1 998.6 m3，位居世界第110位，屬于中度缺水國(guó)家(何開為[1],2015)。農(nóng)業(yè)具有復(fù)雜的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，而直接作用于自然資源的農(nóng)業(yè)活動(dòng)也對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生非常重要的作用；社會(huì)科技的發(fā)展不僅有效促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率的提高，也使農(nóng)業(yè)項(xiàng)目規(guī)劃成為農(nóng)業(yè)發(fā)展中必不可少的重要部分，因此農(nóng)業(yè)整體規(guī)劃對(duì)保護(hù)農(nóng)業(yè)環(huán)境和人類社會(huì)自身意義深遠(yuǎn)。

農(nóng)業(yè)用水由灌溉用水和林牧漁業(yè)等用水構(gòu)成，其中灌溉用水約占91%,占全社會(huì)總用水量的68.7%左右。農(nóng)業(yè)灌溉用水量受到氣候、土壤、作物種類、灌溉技術(shù)以及耕作類型等因素影響。農(nóng)業(yè)部以“全國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉用水量”為作為農(nóng)業(yè)水資源開發(fā)控制的紅線指標(biāo)，同時(shí)以“農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)”作為農(nóng)業(yè)用水效率的紅線指標(biāo)。2015年我國(guó)節(jié)水灌溉面積達(dá)3 106 萬(wàn)hm2，耕地實(shí)際灌溉用水量為5 910 m3/hm2，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)0.536，與發(fā)達(dá)國(guó)家節(jié)水灌溉系數(shù)0.7-0.8相比仍然有較大的改善空間。從圖1可以看出農(nóng)業(yè)用水在我國(guó)總用水結(jié)構(gòu)中比例較大，近年來(lái)我國(guó)大力發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉工程，農(nóng)業(yè)用水比例已從2000年的68.8%降到了2015年的63.1%，但在實(shí)際應(yīng)用中節(jié)水設(shè)施利用率不高，制約了農(nóng)業(yè)用水效率的提升。2015年農(nóng)業(yè)總用水量3 851.5 億m3,平均每年農(nóng)業(yè)水資源有300 億m3的缺口[2]。

圖1 2000-2015年中國(guó)用水結(jié)構(gòu)

農(nóng)用水平衡是指對(duì)農(nóng)業(yè)用水的供給和消耗的平衡，其目標(biāo)是充分利用水資源，有效實(shí)現(xiàn)耗水最小化，使項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的可用水資源在農(nóng)業(yè)整理規(guī)劃下達(dá)到區(qū)域的耗水需求，維持區(qū)域內(nèi)水資源的可持續(xù)發(fā)展。合理分配農(nóng)業(yè)用水產(chǎn)權(quán)、實(shí)施區(qū)域內(nèi)的農(nóng)業(yè)需水及耗水規(guī)劃、改造農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)、調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等一系列農(nóng)用水平衡分析規(guī)劃，可以為區(qū)域水資源高效利用以及農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展提供有效的指導(dǎo)價(jià)值。

1 農(nóng)用水平衡分析

水平衡分析主要從項(xiàng)目區(qū)供水能力、地表徑流利用系數(shù)等分析供水量,需水量則主要從農(nóng)作物種植自身的視角，如用水灌溉定額、灌溉用水保證率、作物的種植結(jié)構(gòu)以及復(fù)種指數(shù)等因素去考慮。水資源平衡分析通常以區(qū)域水資源配置規(guī)劃為前提，考慮區(qū)域的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境等綜合因素對(duì)水資源的影響，分析區(qū)域規(guī)劃中的水資源供需狀況，主要包括區(qū)域需水量和供水量?jī)煞矫妗Ｋ胶夥治鲋饕獜捻?xiàng)目區(qū)供水能力、地表徑流利用系數(shù)等分析供水量,需水量則主要從農(nóng)作物種植自身的視角，如用水灌溉定額、灌溉用水保證率、作物的種植結(jié)構(gòu)以及復(fù)種指數(shù)等因素去考慮。通常供水包括區(qū)域中可以利用的水資源，如土壤水、地表水和地下水資源；農(nóng)田水里設(shè)施可以有效提高區(qū)域內(nèi)水資源的灌溉利用效率(錢銘杰[3],2007)。水平衡分析的主要理念是基于水資源總量平衡的原理，分析方法主要有回歸分析法、數(shù)值計(jì)算法、灰色預(yù)測(cè)方法、時(shí)間序列法、水量平衡法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等(Chinh et al.[4], 2009;劉鑫等[5], 2014)，按參數(shù)分布狀況又可分為集中參數(shù)和分布參數(shù)模型(王少麗等[6], 2000)。很多學(xué)者也對(duì)水資源供需平衡問題做出了研究，蘇瓊[7](2009)通過構(gòu)建社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、水資源和水環(huán)境系統(tǒng)的耦合模犁(SD-WQM)分析了三產(chǎn)比例、工業(yè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部調(diào)整及產(chǎn)業(yè)技術(shù)提升對(duì)流域供需水平衡的影響；許麗[8](2011)運(yùn)用灰色系統(tǒng)GM(1，1)方法，分別從不同的供水保證率角度對(duì)新疆農(nóng)業(yè)水資源短缺情況進(jìn)行分析并預(yù)測(cè)了其農(nóng)業(yè)供需水狀況及其余缺水程度。劉敏[9](2012)針對(duì)西北干旱區(qū)農(nóng)業(yè)水資源短缺的問題,從作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和灌溉面積變化、灌溉水利用系數(shù)提高及灌溉方式改變等方面進(jìn)行節(jié)水分析并預(yù)測(cè)了水平年農(nóng)業(yè)供需水平衡。通常農(nóng)用水平衡的分析主要采用集中參數(shù)模型，即認(rèn)為區(qū)域內(nèi)有關(guān)降水、灌溉滲透率、蒸發(fā)消耗等水文、水質(zhì)參數(shù)采用統(tǒng)一數(shù)值，文中對(duì)于農(nóng)用水的供給研究主要針對(duì)地表水，即降雨形成的來(lái)水量，這里暫不考慮地下水。

1.1 農(nóng)用水的供給分析

1.1.1 水的來(lái)源

某區(qū)域的水資源可利用總量主要包括地表水、地下水和過境水(客水)，不同的區(qū)域水資源的供給來(lái)源有所不同。其中過境水(客水)主要由過境河流入或者外地引入，當(dāng)水資源匱乏時(shí)，可以利用，但是由于對(duì)過境水(客水)不能有效控制其水質(zhì)和水源，因此對(duì)項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的農(nóng)作物尤其是有機(jī)作物的種植品質(zhì)存在一定的影響。因此對(duì)于區(qū)域內(nèi)部的水資源，尤其是降雨形成的天然水資源可以充分利用，降雨的集蓄利用，對(duì)農(nóng)業(yè)園區(qū)的作物品質(zhì)有重要的影響，如可以利用該區(qū)域的可控水源來(lái)種植有機(jī)農(nóng)作物。

國(guó)外很多國(guó)家包括泰國(guó)、肯尼亞、坦桑尼亞、埃塞俄比亞、印度等主要通過地下蓄水池、屋面雨水收集池、雨水利用工程等來(lái)滿足農(nóng)業(yè)灌溉和人畜用水；我國(guó)的雨水集蓄主要在一些干旱半干旱地區(qū)的應(yīng)用。包括北京、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅等地主要通過雨水集蓄利用工程、旱井或水窯、地下水庫(kù)等來(lái)進(jìn)行雨水的集蓄，用于農(nóng)業(yè)灌溉和生活用水，且國(guó)內(nèi)外的雨水集蓄都取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益(漢京超[10],2012)。中國(guó)西北地區(qū)的蒸發(fā)量大，所以一般的雨水集蓄以窯、窖、旱井為主，西南地區(qū)則以水池、水窖、塘壩為主。對(duì)于雨水資源較為豐富的中東部地區(qū)，尤其是華東地區(qū)，雨水集蓄利用主要是以現(xiàn)有或者修建需要的水庫(kù)、塘壩為主。北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站于2005年在小湯山蔬菜生產(chǎn)基地成功示范了雨水灌溉技術(shù)，全年收集降雨超過300 m3；其雨水灌溉技術(shù)的原理是將雨水集蓄并儲(chǔ)存到地下儲(chǔ)水窖中，之后用于補(bǔ)給蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育所需的耗水量，耗水量?jī)H為普通灌溉的一半用量，其中雨水灌溉系統(tǒng)包括降雨收集、存儲(chǔ)和精準(zhǔn)灌溉技術(shù)系統(tǒng)(高啟程[11],2005)。

1.1.2 來(lái)水量的計(jì)算

區(qū)域農(nóng)業(yè)灌溉用水來(lái)源是保證農(nóng)作物品質(zhì)的重要前提，也是農(nóng)業(yè)園區(qū)規(guī)劃的重要條件，區(qū)域水資源的供給基于先內(nèi)部后外部的原則，因此本文中區(qū)域來(lái)水量分析將主要考慮區(qū)域內(nèi)部的水資源。某一區(qū)域的內(nèi)部水資源主要是區(qū)域匯水面積上的雨水徑流量。匯水面主要以水面和旱地為主，不同匯水面上的雨水徑流系數(shù)也不同。

(1)對(duì)于水面的降雨徑流量可以用以下公式表示:

RQ1=F1·M·T·(1K)

(1)

式中：RQ1為水庫(kù)的徑流量；F為水庫(kù)或壩塘的匯水面積；M為單位時(shí)間平均降雨量；T為降雨歷時(shí)；K為蒸發(fā)系數(shù)。

(2)對(duì)于區(qū)域地面徑流而言，可以由不同的集水面經(jīng)排水溝進(jìn)入村落或田間的塘壩，可以用下式表示:

RQ2=F2·M·T·φ

(2)

式中：RQ2為園區(qū)的地面徑流量；F2為園區(qū)匯水面積；M為單位時(shí)間平均降雨量；T為降雨歷時(shí)；φ為徑流系數(shù)；

(3)在不同的匯水面上收集雨水徑流，引入水庫(kù)來(lái)調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)區(qū)域的水量平衡。地面徑流系數(shù)的取值主要受到區(qū)域地形、坡度、地表植被、土壤特征等因素的影響。當(dāng)?shù)孛娌牧贤杆瘦^小、植被較少、地形坡度大、雨水流動(dòng)快的時(shí)候，徑流系數(shù)較大。農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)部整個(gè)匯水面積上的平均徑流系數(shù)φ′值可按各類地面的面積用加權(quán)平均法計(jì)算：

φ′=φ1(F2/F)

(3)

式中：φ1為相應(yīng)于各類地面的徑流系數(shù)；F1為匯水面積上各類地面的面積；F為總匯水面積。

我國(guó)排水設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)徑流系數(shù)的取值規(guī)定見表1。

表1 不同地面的徑流系數(shù)[12]

1.2 農(nóng)用水的消耗分析

1.2.1 農(nóng)作物需水量

作物需水量(陳玉民[13],1995)指作物正常生長(zhǎng)發(fā)育以及適當(dāng)?shù)乃趾头柿ο?，農(nóng)田消耗的水量，主要包括植株蒸騰量與株間土壤蒸發(fā)量，以mm或者m3/hm2為計(jì)量單位。農(nóng)田蒸騰還包括植株體的水量，由于其量與植株蒸騰量與株間土壤蒸發(fā)量相比很微小，通常小于1%，一般忽略不計(jì)。影響作物需水量的因素包括農(nóng)業(yè)相關(guān)措施、土壤條件(含水量、質(zhì)地)、農(nóng)作物條件(品種、葉面積指數(shù)、生育)以及區(qū)域的氣象條件(大氣濕度、溫度、輻射等)等；而作物需水量通常作為計(jì)算灌溉耗水量、水資源開發(fā)規(guī)劃、農(nóng)田水資源規(guī)律變化以及農(nóng)田水利工程規(guī)劃的重要依據(jù)之一。項(xiàng)目區(qū)域的年降雨量、有效灌溉利用率、灌溉面積等因素都會(huì)對(duì)農(nóng)作物需水量產(chǎn)生影響。作物需水量以水汽形式散入大氣，無(wú)法再利用。降雨量對(duì)灌溉區(qū)域農(nóng)作物耗水量的影響不僅體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)本身耗水上，還體現(xiàn)在生態(tài)環(huán)境上。大氣降雨的滲入可以減少農(nóng)田和生態(tài)環(huán)境的干渠飲水需求；其次大氣降水還能減少灌溉區(qū)域的蒸騰量，增加空氣濕度，達(dá)到農(nóng)作物耗水量降低的效果 (石建勛[14],2011)。文中區(qū)域農(nóng)用水以農(nóng)作物的灌溉用水分析為主。

1.2.2 需水量的計(jì)算

陳玉民(1995)提出通過以經(jīng)驗(yàn)值參考作物的蒸發(fā)蒸騰量來(lái)計(jì)算的作物需水量。張祖新[15](1999)在其雨水集蓄利用的報(bào)告中對(duì)農(nóng)作物單位面積上的年灌溉用水量則根據(jù)灌水定額和灌水次數(shù)進(jìn)行估算，

即：用水量=各次灌水定額 × 灌水次數(shù)。

不同的降雨量下農(nóng)作物的灌水次數(shù)不一樣，不同季節(jié)的糧食作物灌水次數(shù)也不一樣，可以參照各地的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值及具體的糧食作物種植種類來(lái)計(jì)算各地區(qū)的作物需水量。根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50288-99)的規(guī)定, 灌溉設(shè)計(jì)保證率可根據(jù)水文氣象、水土資源、作物組成、灌區(qū)規(guī)模、灌水方法及經(jīng)濟(jì)效益等因素來(lái)考慮。一般情況下，主要以不同的灌溉保證率為基準(zhǔn)來(lái)計(jì)算或預(yù)測(cè)各年份的農(nóng)作物用水量問題，如可以以50%、75%、95%的灌溉保證率作為平水年、偏干年份和枯水年的各種農(nóng)作物的需水情況。

通過對(duì)來(lái)水量和用水量的比較，就可以算出保持區(qū)域水量平衡的關(guān)系。設(shè)總的雨水徑流量為RQ,水面雨水徑流量為RQ1，地面的徑流量為RQ2，則在對(duì)區(qū)域農(nóng)用水衡量的時(shí)候，比較園區(qū)內(nèi)部用水的灌溉用水量IQ與RQ的大小，即RQ與(RQ1+RQ2)的大小。當(dāng)IQRQ時(shí)，說(shuō)明區(qū)域內(nèi)部的徑流量不夠，可以通過水利工程項(xiàng)目的建設(shè)或者提高灌溉利用率等其他節(jié)水技術(shù)來(lái)保證農(nóng)用需水量；同時(shí)也可以根據(jù)需要從上游截留以補(bǔ)充區(qū)域內(nèi)部的灌溉用水量。

1.3 案例分析

項(xiàng)目區(qū)地處江淮分水嶺東南部，區(qū)域內(nèi)水資源自成水系，因此區(qū)域內(nèi)的水庫(kù)的儲(chǔ)水量與項(xiàng)目區(qū)域匯水面上的降雨徑流量構(gòu)成項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)的總的降雨徑流量。項(xiàng)目區(qū)年降水800～1 200 mm，多年平均年降水量為989.4 mm，歷史上年最大降水量為1 737 mm(1954年)，最小降水量為546 mm(1978年)。

1.3.1 來(lái)水量分析

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)(任國(guó)玉[16],2006)，以0.03 m2的器皿為基礎(chǔ)，長(zhǎng)江流域的水面蒸發(fā)量為1 413.6 mm。徑流系數(shù)一般和降雨的歷時(shí)、降雨強(qiáng)度、平均降雨量有關(guān)，按照對(duì)于不同徑流系數(shù)的分類，將項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的糧油、蔬菜、經(jīng)濟(jì)林果、草地和林地的徑流系數(shù)設(shè)為0.6，其他作為路面或者屋面，徑流系數(shù)設(shè)為0.9。

水面徑流量=水面的匯水面積×

年平均降雨量×(1-蒸發(fā)系數(shù))

(4)

區(qū)域其他徑流量=其他匯水面積×

年平均降雨量×徑流系數(shù)

(5)

項(xiàng)目區(qū)的國(guó)土面積123.6 km2，境內(nèi)地表水發(fā)育良好，水庫(kù)眾多，有大小水庫(kù)共13座，水庫(kù)總面積達(dá)1 100 hm2，高效水產(chǎn)養(yǎng)殖水面1 567 hm2，水面總面積26 667 hm2。根據(jù)水利工程建設(shè)規(guī)劃，預(yù)測(cè)各規(guī)劃水平年保證率分別為P=50%(平水年)、P=75%(偏干年)、P=95%(枯水年)時(shí)的降雨量(平水年以項(xiàng)目區(qū)平均降雨量989.4 mm計(jì)算，偏干年以降雨量800 mm計(jì)算，枯水年以最小降雨量546 mm計(jì)算)。

根據(jù)公式(4)和公式(5)，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)的降雨量，可以計(jì)算出2010年項(xiàng)目區(qū)的降雨量為平水年份項(xiàng)目區(qū)的總來(lái)水量Q為170 733 748.71 m3,偏干年份項(xiàng)目區(qū)的總來(lái)水量Q′為138 050 004 m3，枯水年份項(xiàng)目區(qū)的總來(lái)水量Q″為9 4218 582.9 m3。

1.3.2 用水的分析

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，項(xiàng)目區(qū)的農(nóng)用地結(jié)構(gòu)類別主要為糧田、蔬菜、經(jīng)濟(jì)林果、水產(chǎn)、草地禽畜、林地6個(gè)方面。規(guī)劃期間，項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)將從初級(jí)產(chǎn)品生產(chǎn)向第三產(chǎn)業(yè)延伸，從而形成5大特色產(chǎn)業(yè)：①以大圣牌水芹為特色的高效蔬菜產(chǎn)業(yè)；②以雨花茶為代表的特色林果產(chǎn)業(yè)；③以富硒大米和有機(jī)大米為代表的特色糧油產(chǎn)業(yè)；④以水產(chǎn)和家禽為主體的特色高效養(yǎng)殖業(yè)。項(xiàng)目區(qū)各產(chǎn)業(yè)類別的耗水情況主要以平水年的耗水量計(jì)算，同時(shí)參考各類農(nóng)作物的每公頃平均耗水量，以同類別農(nóng)作物平均耗水量最大的為計(jì)算基準(zhǔn)來(lái)測(cè)算項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)總耗水量情況，并以測(cè)算的總耗水量的10%和20%作為偏干年和枯水年的作物總耗水量。禽畜養(yǎng)殖類耗水分析，主要參考《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18596-2001)及區(qū)域的行業(yè)用水定額，將不同種類的畜禽數(shù)量折算為生豬單位，折算比例為60只肉雞折算為1頭豬，1頭奶牛折算為10頭豬，1頭肉牛折算為5頭豬。同時(shí)借鑒國(guó)外畜禽養(yǎng)殖農(nóng)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，推行種養(yǎng)結(jié)合、生態(tài)循環(huán)的養(yǎng)殖方式，防止面源污染。

表2分析了各參考年份項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)不同產(chǎn)業(yè)類別的總耗水量和年平均耗水量，圖2則直觀說(shuō)明了項(xiàng)目區(qū)各參考年份的耗水情況，從圖表可以看出項(xiàng)目區(qū)的糧油產(chǎn)業(yè)耗水量占農(nóng)業(yè)總耗水量的比例最大，遠(yuǎn)高于其他產(chǎn)業(yè)。農(nóng)業(yè)總耗水量各參考年度呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì)，對(duì)比項(xiàng)目區(qū)現(xiàn)有與規(guī)劃的耗水量，說(shuō)明項(xiàng)目區(qū)的農(nóng)用水灌溉利用率不高，經(jīng)過產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、節(jié)水技術(shù)運(yùn)用和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，項(xiàng)目區(qū)在保證作物總量持續(xù)增產(chǎn)的情況下總耗水量有效節(jié)約，灌溉利用率大大提高，雨水集蓄得到更合理的配置，能夠?qū)崿F(xiàn)區(qū)域水資源的持續(xù)利用。

表2 項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)耗水分析匯總表

注：糧田以稻、麥輪作生產(chǎn)模式，耗水量已含蒸騰系數(shù)； 蔬菜以周年種三茬生產(chǎn)模式，設(shè)施蔬果的滴灌約節(jié)水70%,噴灌約節(jié)水40%；禽畜以文中所采用的生豬折算當(dāng)量為基準(zhǔn)，耗水量單位以出欄頭數(shù)計(jì)算。

圖2 項(xiàng)目獲農(nóng)業(yè)耗水情況匯總圖

根據(jù)計(jì)算的項(xiàng)目區(qū)的平水年、偏干年和枯水年的供水量和表2項(xiàng)目區(qū)各分析年的耗水量情況，得出了項(xiàng)目區(qū)參考年份水資源供需分析匯總表，見表3。

表3 參考年份水資源供需平衡分析匯總表 m3

從表3看出項(xiàng)目區(qū)境內(nèi)不同年型的雨水徑流量分別為170 733 748.7、138 050 004、94 218 582.9 m3。項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)總體耗水情況是：2010年總需水量為145 380 779 m3；2015年總需水量124 470 617.4 m3；2020年總需水量114 905 687.4 m3。平水年的灌溉保證率下各參考年份內(nèi)項(xiàng)目區(qū)的水資源均有結(jié)余，由此說(shuō)明項(xiàng)目區(qū)地區(qū)的水資源比較充分，通過現(xiàn)有的水庫(kù)和壩塘集蓄雨水，平水年份足夠區(qū)域內(nèi)的農(nóng)業(yè)灌溉使用。根據(jù)偏干年份和枯水年份的農(nóng)業(yè)供需水量分析，2015年均顯示缺水的狀態(tài)，而到2020年偏干年?duì)顩r也有水量結(jié)余，僅在枯水年產(chǎn)生用水短缺的情況，2015年屬于產(chǎn)業(yè)調(diào)整的過渡年份，到完全實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目區(qū)新規(guī)劃發(fā)展后，項(xiàng)目區(qū)的灌溉利用率得到很大的提高，即使在偏干年份也是有足夠的內(nèi)部水資源供給。由于這里對(duì)項(xiàng)目區(qū)僅考慮的是區(qū)域內(nèi)部的地表水，而沒有考慮其他供水，因此可以看出項(xiàng)目區(qū)的內(nèi)部水資源較為充足，且用于灌溉的水質(zhì)容易控制，能夠進(jìn)行區(qū)域的有機(jī)農(nóng)作物生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)各產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

2 區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源供需矛盾

農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)農(nóng)業(yè)用水的激增，土地不合理的利用、地下水過度開發(fā)、大量水土流失等問題導(dǎo)致現(xiàn)階段土壤水、地表水和地下水都存在或多或少的問題。工業(yè)化集城鎮(zhèn)化發(fā)展將更多的工業(yè)和生活污水引入地表或地下水體中，農(nóng)業(yè)科技的進(jìn)步又帶來(lái)大量工業(yè)產(chǎn)品如化肥、農(nóng)藥的使用，由此造成的農(nóng)業(yè)面源污染更加引發(fā)農(nóng)業(yè)水資源匱乏與農(nóng)業(yè)發(fā)展之間的矛盾。目前全國(guó)區(qū)域的農(nóng)業(yè)用水主要面臨資源性缺水、工程性缺水、水質(zhì)性缺水和管理性缺水等四種類型引起的農(nóng)業(yè)水資源供需矛盾問題。資源性缺水指區(qū)域內(nèi)的水資源供給量不足以滿足區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要；工程性缺水指區(qū)域內(nèi)的水利工程由于設(shè)備落后導(dǎo)致水利調(diào)蓄工程不能將區(qū)域年際分布不均勻的降雨量有效利用；水質(zhì)性缺水指區(qū)域內(nèi)水質(zhì)污染導(dǎo)致農(nóng)用水資源供需不足；管理性缺水指農(nóng)業(yè)水資源的使用方式粗放，導(dǎo)致水資源不足與灌溉用水浪費(fèi)并存的狀況。根據(jù)《2015年中國(guó)水資源公報(bào)》，2015年全國(guó)農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)為0.536；北京、上海的農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)達(dá)到0.7以上，而云南、西藏不足0.45，區(qū)域差異很大。項(xiàng)目區(qū)地處江淮分水嶺，屬于安徽東南部，年均降雨量900～1 000 mm，水量相對(duì)充沛，但是該區(qū)域降雨的時(shí)空分布不均，年際變化很大。同時(shí)該區(qū)域受到地形和土壤條件的限制，農(nóng)作物生產(chǎn)易旱易漬，社會(huì)經(jīng)濟(jì)與農(nóng)業(yè)發(fā)展相對(duì)落后，因此區(qū)域的農(nóng)業(yè)水資源工程性和管理性缺水矛盾更為突出。

歷年來(lái)中央政府投入了大量資金用于水利工程基礎(chǔ)建設(shè)，2016年中央一號(hào)文件提出大規(guī)模推進(jìn)農(nóng)田水利基礎(chǔ)建設(shè)，納入農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。但由于區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的欠發(fā)達(dá)及歷史原因，區(qū)域內(nèi)很多的水利工程處于老化失修，損毀嚴(yán)重的狀況，且大部分20世紀(jì)60-70年代建設(shè)的田間的灌溉系統(tǒng)均采用明溝，容易淤積，坍塌，加上粗放的灌排，不僅造成水資源浪費(fèi)，也會(huì)造成水土流失和部分水體污染(馬江萍[17],2016)。同時(shí)現(xiàn)存很多的中小型水利工程由于缺乏管理和維護(hù)也未能發(fā)揮實(shí)際作用，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)水利工程的實(shí)際調(diào)蓄、供水能力及抗災(zāi)能力非常??；而這根本的原因之一就是水利設(shè)施的資金投入不足。基本每個(gè)水利工程除了中央投入，都需要省市級(jí)政府的資金配套，往往到了市縣一級(jí)財(cái)政吃緊，資金配套難以及時(shí)到位。由于農(nóng)業(yè)水利建設(shè)的資金項(xiàng)目涉及土地開發(fā)整理、新農(nóng)村建設(shè)和標(biāo)準(zhǔn)良田建設(shè)等，大量資金投入但是由于缺乏對(duì)具體項(xiàng)目的統(tǒng)一規(guī)劃整合，實(shí)際運(yùn)用到水利工程基礎(chǔ)建設(shè)上的配套資金不足，加上很多小型農(nóng)田水利工程存在產(chǎn)權(quán)不清，責(zé)任不明的項(xiàng)目，實(shí)際水利工程的實(shí)施效果很差。近年來(lái)農(nóng)民收入結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致大部分青年勞動(dòng)力都外出務(wù)工，部分老舊的灌溉設(shè)施也缺乏勞動(dòng)力來(lái)運(yùn)行，先進(jìn)的現(xiàn)代化設(shè)施也未能及時(shí)到位，導(dǎo)致大部分水利設(shè)施未能有效運(yùn)行。同時(shí)從區(qū)域現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)看，由于農(nóng)作物生產(chǎn)未能有效實(shí)施節(jié)水灌溉以及農(nóng)作物結(jié)構(gòu)的調(diào)整，農(nóng)業(yè)用水管理粗放，在非平水年份下區(qū)域農(nóng)作物生產(chǎn)都可能出現(xiàn)農(nóng)用水短缺的狀況。

3 農(nóng)業(yè)節(jié)水的應(yīng)對(duì)措施

農(nóng)用水平衡分析提供了區(qū)域農(nóng)用水資源的供需狀況，是區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的重要前提和保障，也是應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)節(jié)水問題的重要基礎(chǔ)。對(duì)于水資源充足的地區(qū)，利用水庫(kù)或塘壩賦存水資源，在節(jié)水灌溉和規(guī)模農(nóng)業(yè)前提下為區(qū)域提供多樣化的產(chǎn)業(yè)經(jīng)營(yíng)類型；對(duì)于干旱或半干旱地區(qū)，在節(jié)水技術(shù)和雨水集蓄利用的同時(shí)，調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，選擇適合地區(qū)特征發(fā)展的農(nóng)作物。農(nóng)業(yè)灌溉用水的供需情況分析，實(shí)現(xiàn)了未來(lái)該農(nóng)業(yè)區(qū)域水資源持續(xù)利用的情況：包括節(jié)水技術(shù)的使用(農(nóng)田水利工程和節(jié)水灌溉技術(shù))、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整方向。

3.1 農(nóng)田水利工程

農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃對(duì)于土地整理的重要內(nèi)容便是農(nóng)田水利工程布局,而農(nóng)田水利工程布局則依據(jù)水平衡分析。日本為保護(hù)生態(tài)環(huán)境，使用河流作為農(nóng)業(yè)用水來(lái)源的同時(shí)，嚴(yán)格限制地下水抽取，采用新技術(shù)手段提高水資源使用效率，如在傳統(tǒng)農(nóng)田水利基礎(chǔ)上，把水渠分為灌溉渠和排水溝;鋪設(shè)管道來(lái)防止明渠滲水、漏水(戴明龍[18],2010)。部分農(nóng)業(yè)灌區(qū)的水資源相較豐富，但由于缺乏相應(yīng)的田間工程，灌溉工程設(shè)施尚未配套完善，導(dǎo)致很多灌區(qū)的水資源沒有充分利用，或者出現(xiàn)有灌無(wú)排、復(fù)蓄系數(shù)低等狀況；同時(shí)部分灌區(qū)沒有健全的管理體制，設(shè)施管理措施不力，導(dǎo)致很多的灌溉工程的效益得不到充分發(fā)揮，這些屬于工程性水資源缺乏；因此可以利用水平衡分析原理對(duì)農(nóng)田水利工程實(shí)施灌區(qū)農(nóng)業(yè)規(guī)劃，對(duì)現(xiàn)有的水利設(shè)施改造，更新現(xiàn)有的灌溉排水設(shè)備，提高項(xiàng)目區(qū)水資源灌溉利用率以及復(fù)蓄系數(shù)，提高水利工程的效益，使灌區(qū)的灌溉用水需求得到保證。

3.2 節(jié)水灌溉

節(jié)水灌溉可以有效減少地表徑流和蒸發(fā)以及提高作物的蒸騰效率，從而提高農(nóng)業(yè)水分利用率(WUE)(許振柱[19],2003),促進(jìn)水資源的可持續(xù)利用。以色列人最早發(fā)明灌溉技術(shù)，原因之一是該國(guó)家嚴(yán)重缺乏水資源，國(guó)際的人均水資源邊界線為1 700 m3，而以色列的僅達(dá)到國(guó)際人均水資源警戒線的20.9%；因此水資源匱乏帶來(lái)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展問題使得以色列國(guó)家更加關(guān)注灌溉技術(shù)的發(fā)展、灌溉設(shè)備的開發(fā)以及逐步提高節(jié)水灌溉效率。以色列80%以上農(nóng)業(yè)灌溉方式采用的是滴灌技術(shù)，滴灌技術(shù)極大地提高了農(nóng)作物的單位面積產(chǎn)量,使得30年來(lái)以色列農(nóng)業(yè)用水穩(wěn)定在13 億m3,產(chǎn)量翻了5倍(SITTON[20],2014)。美國(guó)也積極將滴灌技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)場(chǎng)灌溉中，其中50%的農(nóng)場(chǎng)使用噴灌，43%實(shí)施地面灌溉；同時(shí)美國(guó)還有效再利用污水資源：加利福尼亞州 Irvine大農(nóng)場(chǎng)將處理之后污水用來(lái)灌溉和洗車，污水灌溉面積達(dá)到1 500 hm2，弗吉尼亞州的Upper Occoquan回用水補(bǔ)給水資源灌溉面積達(dá)到7 200 hm2(張宏志[21],2014)。同樣日本半數(shù)農(nóng)村興建了廢水處理設(shè)施, 廢水經(jīng)過凈化處理后再灌溉農(nóng)田。近年來(lái)我國(guó)各省市積極貫徹新發(fā)展目標(biāo)，堅(jiān)持農(nóng)業(yè)節(jié)水，將節(jié)水灌溉理念作為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)性改革的重要內(nèi)容。2017年初水利部聯(lián)合國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部、農(nóng)業(yè)部、國(guó)土資源部聯(lián)合印發(fā)了《“十三五”新增1億畝高效節(jié)水灌溉面積實(shí)施方案》，對(duì)各區(qū)域的高效節(jié)水灌溉工作提出了全面實(shí)施方案。

3.3 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整

農(nóng)業(yè)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對(duì)水資源的供給提出了更高的要求。農(nóng)業(yè)規(guī)劃項(xiàng)目實(shí)施對(duì)項(xiàng)目區(qū)域的農(nóng)業(yè)灌溉用水需要綜合考慮各種因素。而農(nóng)業(yè)灌溉用水量則與農(nóng)作物的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及各類種植作物的灌溉定額密切相關(guān)。實(shí)際上大部分區(qū)域的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)仍然以土地的每公頃平均收益為衡量標(biāo)準(zhǔn)，而較少考慮土地的水資源承載量等因素，導(dǎo)致很多的區(qū)域農(nóng)作物布局與水資源匱乏同時(shí)出現(xiàn)的狀況。其次復(fù)種指數(shù)也是農(nóng)業(yè)發(fā)展尤其中農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中需要關(guān)注的問題，耕地的復(fù)種種類可以有效提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整后的每公頃收益，同時(shí)也帶來(lái)由于耕地復(fù)種產(chǎn)生的灌溉定額與耕地每公頃平均需水量的問題，因此需要考慮由于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整帶來(lái)的實(shí)際生產(chǎn)布局與灌溉需求的矛盾。區(qū)域農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整需要協(xié)調(diào)農(nóng)業(yè)水資源的保護(hù)和合理利用，不同的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)對(duì)水量和水質(zhì)的需要不一樣，對(duì)所處項(xiàng)目區(qū)域水源的凈化、污染情況也有很大的差別。在節(jié)水灌溉和農(nóng)田水利工程滿足不了區(qū)域的農(nóng)作物需水量要求下，可以根據(jù)水平衡分析結(jié)果適當(dāng)調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，根據(jù)區(qū)域的總體產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、氣候和地理特征、作物需水量情況，在確保產(chǎn)量和質(zhì)量的前提下，種植需水量較少的農(nóng)作物，實(shí)現(xiàn)區(qū)域的水資源可持續(xù)利用。

3.4 合理制定農(nóng)業(yè)水價(jià)

目前，很多地區(qū)存在水平衡分析重視不夠、水資源浪費(fèi)的問題，主要原因在于水價(jià)較低，與水資源的邊際價(jià)值相差較大，采用節(jié)水灌溉和雨水集蓄工程的建設(shè)成本遠(yuǎn)高于目前的買水成本。劉一明[22](2011)利用灌溉水價(jià)與農(nóng)戶的灌溉用水的邊際成本構(gòu)建灌溉用水的比較靜態(tài)模型，測(cè)算得出農(nóng)戶的灌溉用水的邊際成本會(huì)隨著農(nóng)戶灌溉用水的水價(jià)上漲而增加，農(nóng)戶可能會(huì)通過采用灌溉效率高的技術(shù)或調(diào)整農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)，來(lái)減少灌溉用水量；具體采用哪種方式來(lái)節(jié)水，取決于水價(jià)及該水價(jià)條件下節(jié)水技術(shù)與調(diào)整種植結(jié)構(gòu)帶來(lái)的邊際凈收益的比較。2015年中央一號(hào)文件中提出農(nóng)業(yè)水價(jià)綜合改革，政府也明確要求開展水價(jià)改革的試點(diǎn)工作，鑒于我國(guó)水資源匱乏，而我國(guó)的水價(jià)長(zhǎng)期不能反映水資源缺乏的程度，既阻礙了各類社會(huì)資本進(jìn)入農(nóng)田水利設(shè)施的積極性，也不利于農(nóng)業(yè)節(jié)水。因此合理水價(jià)的制定能夠有效促進(jìn)節(jié)水農(nóng)業(yè)的發(fā)展，更能有效推廣和實(shí)施農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)。國(guó)家的水價(jià)制度改革不僅僅是簡(jiǎn)單地提高價(jià)格，更主要結(jié)合水資源的價(jià)值達(dá)到節(jié)水的目的，水價(jià)制定過高則可能導(dǎo)致由于農(nóng)用水的減少阻礙農(nóng)民收入的提高及農(nóng)業(yè)發(fā)展；水價(jià)制定過低則不利于農(nóng)業(yè)節(jié)水，反而造成水資源的浪費(fèi)；因此合理的農(nóng)業(yè)水價(jià)是農(nóng)業(yè)健康發(fā)展的重要因素。

4 結(jié) 語(yǔ)

農(nóng)用水平衡分析對(duì)于區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展與農(nóng)業(yè)水資源的高效利用有著重要意義。未來(lái)的農(nóng)用水平衡分析將不僅僅局限于對(duì)于水量平衡的分析，隨著污染的日益嚴(yán)重，水質(zhì)問題對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)也有很大的局限性，不同水質(zhì)的水源對(duì)農(nóng)用水平衡分析也有著深層次的意義，這也是更深入認(rèn)識(shí)水平衡問題的重要方向。依據(jù)國(guó)務(wù)院環(huán)發(fā)(2004)98號(hào)----關(guān)于印發(fā)《編制環(huán)境影響報(bào)告書的規(guī)劃的具體范圍(試行)》和《編制環(huán)境影響篇章或說(shuō)明的規(guī)劃的具體范圍(試行)》的通知以及《關(guān)于規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)有關(guān)問題的復(fù)函》(環(huán)函〔2006〕230號(hào))規(guī)定，需要評(píng)估農(nóng)業(yè)規(guī)劃的環(huán)境影響(趙靜[23],2011)。從農(nóng)用水平衡出發(fā)，積極探索農(nóng)用節(jié)水的科學(xué)途徑，推廣先進(jìn)的節(jié)水技術(shù)與工程建設(shè)，包括田間的渠道防滲與管道輸水等節(jié)水工程，建立涵蓋雨水集蓄與節(jié)水灌溉技術(shù)的農(nóng)業(yè)節(jié)水體系。同時(shí)從農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)價(jià)值出發(fā)，以水資源供需矛盾為前提，調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，降低耗水量高的農(nóng)作物的種植比例，增加耗水量低的農(nóng)作物的種植。因此需要科學(xué)有效地進(jìn)行農(nóng)用水平衡分析，合理規(guī)劃區(qū)域農(nóng)業(yè)并調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局，逐步緩解各區(qū)域的水資源短缺問題，實(shí)現(xiàn)區(qū)域農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。

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