許寶華, 周宏飛

(1.黑龍江省龍江縣龍興鎮(zhèn)水利站, 黑龍江 齊齊哈爾 158300;2.黑龍江省龍研水利規(guī)劃設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司, 黑龍江 哈爾濱 150080)

黑龍江省是農(nóng)業(yè)大省，糧食產(chǎn)量位居全國(guó)第三位，因此黑龍江省也成為用水大戶，水資源供需矛盾日漸突出[1]。近幾年隨著國(guó)家節(jié)水增糧行動(dòng)的推進(jìn)，節(jié)水灌溉技術(shù)在黑龍江省得到深入發(fā)展和推廣應(yīng)用，為保障國(guó)家糧食安全和水資源安全發(fā)揮了重要作用[2]。絞盤式噴灌機(jī)屬于半自動(dòng)化設(shè)備，因其經(jīng)濟(jì)性和操作方便性而備受當(dāng)?shù)剞r(nóng)民歡迎[3-4]，因此對(duì)絞盤式噴灌的實(shí)際灌溉效益進(jìn)行分析很有必要。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

1.1 地理位置

試驗(yàn)區(qū)位于黑龍江省阿城區(qū)楊樹(shù)鎮(zhèn)民權(quán)村村南，地處北緯 45°30′27.38″，東經(jīng)126°46′11.70″，海拔42 m。

阿城區(qū)屬中溫帶大陸季風(fēng)氣候，冬季漫長(zhǎng)低溫，夏季濕熱多雨，春季風(fēng)大干旱，秋季常出現(xiàn)旱霜。根據(jù)阿城區(qū)氣象站多年資料，多年平均氣溫3.3 ℃，1月最冷，平均-20.3 ℃，極端最低氣溫-40.0 ℃，7月最熱，平均22.5 ℃，極端最高氣溫35.6 ℃，地面凍結(jié)期多出現(xiàn)在11月下旬至翌年4月上旬，最大凍土深度1.99 m。

降水量地域差別比較大，東南部山區(qū)降水量較大，平原區(qū)降水量偏小。根據(jù)阿城站(1960—1997年)資料，多年降水平均為593.4 mm，其中最大降水量為897.8 mm(1994年)，最小降水量為383.5 mm(1976年)。降水量年內(nèi)分配極不均勻，6—9月占年降水量的70%以上。多年平均水面蒸發(fā)量1318.4 mm，5月蒸發(fā)量最大。

1997年年平均氣溫5.2 ℃，月最高24.3 ℃，月最低-18.2 ℃，年日照2397.6 h，全年降水量430 mm，無(wú)霜期天數(shù)為128 d。

全區(qū)土壤分9個(gè)土類、16個(gè)亞類、24個(gè)土層和40個(gè)土種。黑土是主要耕作土壤。

項(xiàng)目區(qū)土壤以黑土為主，屬中壤土，土層厚度約50 cm，土壤容重1.21 g/cm3，田間持水量31%，入滲速度12 mm/h。土壤較肥沃，有機(jī)質(zhì)含量在4%左右，pH值為6.9左右。

1.2 基本情況

絞盤式噴灌機(jī)試驗(yàn)地塊共計(jì) 13.33 hm2，地 塊 南 北 寬 280 m，東 西 長(zhǎng)476 m。噴灌機(jī)采用江蘇華源噴灌機(jī)JP75-300型，噴灑寬度為75 m，行進(jìn)速度設(shè)置為最低檔。為了便于絞盤式噴灌機(jī)耕作，地塊按照軸線間距70 m 由西往東依次劃分成 7 條地，并進(jìn)行編號(hào)。無(wú)灌溉設(shè)施地塊共計(jì)13.33 hm2，地塊南北寬280 m，東西長(zhǎng)476 m，與絞盤式噴灌灌溉進(jìn)行效益對(duì)比。

1.3 水資源與灌溉條件

灌溉水源均為地下水，動(dòng)水位埋深20 m左右，配套水泵流量32 m3/h，礦化度小于1 g/L。 噴灌地塊水泵型號(hào)為200QJ32-104/8，功率為15 kW。

1.4 絞盤式噴灌

絞盤式噴灌機(jī)，是一種由柔軟性軟管供水的大流量噴灌機(jī)；它安裝于自己供電的車架上，一邊灌水一邊沿直線移動(dòng)。灌水結(jié)束后，可將軟管中的水排空，然后展平軟管，繞在卷盤上。由于它是邊移動(dòng)邊噴水，所以其灌水均勻度相對(duì)較高，而噴灌強(qiáng)度低[5]。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)方法采用田測(cè)法，在現(xiàn)有田間種植生產(chǎn)條件下，以田間觀測(cè)方法確定土壤含水量、灌水量、降雨量、人工、能耗等主要觀測(cè)指標(biāo)，作為兩種灌水方式的對(duì)比依據(jù)。噴灌地塊選擇7個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，每個(gè)灌溉作業(yè)道選擇一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。無(wú)灌溉地塊選擇2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，分別位于地塊的南部和北部，每次灌溉前后取土監(jiān)測(cè)土壤含水量的變化。農(nóng)戶根據(jù)玉米的生長(zhǎng)狀態(tài)和常年種植經(jīng)驗(yàn)自定灌溉次數(shù)、灌溉時(shí)間。噴灌觀測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖1。

圖1 觀測(cè)點(diǎn)布置圖

2.2 觀測(cè)要求

(1)降雨量觀測(cè)。采用雨量桶計(jì)量，雨量桶放置在田間，每次降雨形成后，由觀測(cè)人員人工觀測(cè)。

(2)土壤含水量觀測(cè)。采用取土烘干法，觀測(cè)時(shí)間選在每次灌水前后以及降雨之后，取土深度為1.2 m，每30 cm為一層。

(3)灌溉用水量觀測(cè)。采用水表計(jì)量，每次灌水時(shí)記錄灌溉用水量、灌水時(shí)長(zhǎng)。

(4)耗電量及用工量。采用電表計(jì)量，每次灌水時(shí)記錄耗電量，觀測(cè)記錄噴灌機(jī)工作壓力。每次灌水時(shí)記錄用工人數(shù)。各項(xiàng)觀測(cè)內(nèi)容均在對(duì)照田間同時(shí)開(kāi)展。

3 效益分析

3.1 節(jié)水效益

節(jié)水效益是節(jié)水灌溉與傳統(tǒng)灌溉相比節(jié)約出來(lái)的水量，它是節(jié)水灌溉所追求的主要目標(biāo)之一。節(jié)水量可用式(1)計(jì)算：

ΔW=(η水1-η水0)mA

(1)

式中：ΔW為節(jié)水量，m3；η水1為節(jié)水灌溉的灌溉水利用系數(shù)；η水0為傳統(tǒng)方法的灌溉水利用系數(shù)；m為單位面積用水量，m3/hm2；A為灌溉面積，hm2。

3.2 增產(chǎn)效益

增產(chǎn)效益是指節(jié)水灌溉較傳統(tǒng)灌溉增加的產(chǎn)量和產(chǎn)值。增產(chǎn)效益可用式(2)計(jì)算：

Δy=(y1-y0)A

(2)

式中：Δy為增產(chǎn)量，kg；y1為節(jié)水灌溉平均單產(chǎn)，kg/hm2；y0為基礎(chǔ)灌溉平均單產(chǎn)，kg/hm2。

灌溉效益對(duì)比如表1所示，由表1可知，每年具有噴灌設(shè)施的地塊可新增作物產(chǎn)量4.20萬(wàn)kg，新增產(chǎn)值7.14萬(wàn)元，水利分?jǐn)偤笮б?.28萬(wàn)元，不具備噴灌設(shè)施的地塊可新增作物產(chǎn)量1.80萬(wàn)kg，新增產(chǎn)值3.06萬(wàn)元，水利分?jǐn)偤笮б?.84萬(wàn)元。

表1 灌溉效益對(duì)比

3.3 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

依據(jù)水利部頒發(fā)的《水利建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)范》(SL 72—2013)《噴灌與微灌工程技術(shù)管理規(guī)程》(SL 236—1999)和《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》(第三版)等有關(guān)規(guī)范，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。

由于本項(xiàng)目除可定量計(jì)算的經(jīng)濟(jì)效益外，還具有較大的社會(huì)及生態(tài)環(huán)境效益，是具有一定社會(huì)準(zhǔn)公益性質(zhì)的項(xiàng)目，社會(huì)折現(xiàn)率取is=8%。

項(xiàng)目選取試驗(yàn)地塊占地面積為0.02萬(wàn)hm2，建設(shè)期按1 a計(jì)取，運(yùn)行期為14 a，綜合經(jīng)濟(jì)計(jì)算期按15 a計(jì)取。費(fèi)用包括年運(yùn)行費(fèi)(取總造價(jià)的5%)(根據(jù)歷年節(jié)水灌溉實(shí)踐)和流動(dòng)資金(按年運(yùn)行費(fèi)的25%計(jì)取)，年運(yùn)行費(fèi)用1萬(wàn)元，年維修費(fèi)用0.25萬(wàn)元。效益只考慮增產(chǎn)效益，水利分?jǐn)傁禂?shù)取0.6(根據(jù)歷年節(jié)水灌溉實(shí)踐)。

本項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)為：經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率(EIRR)，經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值(ENPV)和經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比(EBCR)。

(1)國(guó)民經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率(EIRR)如式(3)所示：

(3)

式中：B為國(guó)民經(jīng)濟(jì)效益流入量；C為國(guó)民經(jīng)濟(jì)費(fèi)用流出量；(B-C)t為第t年國(guó)民經(jīng)濟(jì)凈效益流量；n為計(jì)算期。

(2)經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值(ENPV)如式(4)所示：

(4)

式中：is為社會(huì)折現(xiàn)率。

(3)經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比(EBCR)如式(5)所示：

(5)

(4)投資回收期(Pi)如式(6)所示：

Pi=累計(jì)凈效益流量開(kāi)始出現(xiàn)正值的年份數(shù)-1+

(6)

3.4敏感性分析

本次試驗(yàn)在造價(jià)增加10%，或效益減少10%時(shí)，敏感性分析成果見(jiàn)表2。

表2 敏感性分析成果表

通過(guò)敏感性分析表可以看出，當(dāng)效益變化時(shí)，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)影響較大，但內(nèi)部收益率仍大于10%，經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值大于0，效益費(fèi)用比大于或接近1.0。

3.5 國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)結(jié)論

從國(guó)民經(jīng)濟(jì)計(jì)算指標(biāo)看，該項(xiàng)目社會(huì)效益較好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。當(dāng)社會(huì)折現(xiàn)率取8%時(shí)，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率13.52%，經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值為6.41萬(wàn)元，效益費(fèi)用比為1.24，大于1.0。項(xiàng)目在投資、效益單項(xiàng)浮動(dòng)時(shí)，內(nèi)部收益率均大于10%；經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值大于0，效益費(fèi)用比大于或接近1.0，從而看出該項(xiàng)目具有一定抗風(fēng)險(xiǎn)能力，總體指標(biāo)較好。國(guó)民經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。本項(xiàng)目屬公益性項(xiàng)目，有較好的社會(huì)效益，保障國(guó)家糧食安全，增加農(nóng)民收入，推動(dòng)了當(dāng)?shù)毓?jié)水灌溉事業(yè)的發(fā)展。

表3 國(guó)民經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用現(xiàn)金流量 萬(wàn)元

續(xù)表3 萬(wàn)元

4 結(jié) 論

采用絞盤式噴灌機(jī)灌溉比傳統(tǒng)灌溉產(chǎn)量增加2.40萬(wàn)kg，可見(jiàn)增產(chǎn)效益顯著。采用絞盤式噴灌機(jī)灌溉比傳統(tǒng)灌溉效益增加2.44萬(wàn)元，可見(jiàn)采用絞盤式噴灌機(jī)灌溉增產(chǎn)效益明顯。對(duì)兩種灌溉形式綜合效益進(jìn)行比較，絞盤式噴灌機(jī)在省工方面具有很大的優(yōu)越性和實(shí)用性，在平原風(fēng)小地帶應(yīng)積極推廣使用。