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摘要 以云南中部高原特色林果蓝莓高效节水减排工程项目为例，通过典型工程设计和总投资预算进行经济评价。结果表明：高原农业高效节水减排工程一次投入高，但收益率较高，经济效益好，投资回收快，适宜在南方大面积推广应用。
关键词 高原农业；节水减排；工程规划；经济分析
中图分类号 S277 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）05-0157-02
随着水利部全力推动东北节水增粮、西北节水增效、华北节水压采和南方节水减排等节水灌溉发展战略部署，我国高效节水灌溉进入规模化发展的快车道。云南作为南方农業高效节水减排改革先行先试省份，以节水促减排，以减排强保护，积极探索南方农业高效节水减排改革的经验，本文以云南中部高原特色林果蓝莓高效节水减排工程项目为例，通过典型设计和总投资预算进行效益分析和经济评价，旨在为农业高效节水减排工程在南方的推广应用提供参考依据。
1 工程概况
1.1 项目区基本情况
工程所在地为云南中部低纬高原，属北亚热带季风气候区，冬暖夏凉、四季如春，年平均气温15.6 ℃，年蒸发量1 600～1 700 mm，干湿季分明，年降水量930 mm，降雨在时间上分布极不均匀，雨季（5—10月）降水量占全年总降水量的85%以上。年日照时数2 000～2 200 h，干季（11月至次年4月）天气晴朗、日照充足、气温高。工程建设地块总面积90 hm2，土壤以黏土为主，种植作物为蓝莓。
1.2 工程规划
1.2.1 灌溉模式方案比选。从节约用水和最经济角度分析，当地现有3种节水灌溉模式，即低压管道灌溉、喷灌、微喷灌。低压管道灌溉比喷灌、微灌节能且投资较低，但田间采用畦灌或沟灌，水利用系数比微灌低，特别是坡度较大的坡耕地，易造成水土流失，不适宜高原农业。喷灌省水、省工、省地，但耗能较大，投资较高，蒸发损失大，且受风和空气湿度影响大，遇4级以上风时，会使灌溉均匀性大大降低。结合蓝莓生产要求实际情况，优选微喷灌。
微喷灌按作物需水要求适时适量灌水，仅湿润根区附近的土壤，因而显著减少了灌溉水损失，省工、省水、节能，水均匀度高，一般可达85%以上[1-2]。微喷灌便于水肥一体化技术的推广，以实现自动控制，能适时适量地向作物根区供水供肥，为作物根系活动层土壤创造良好的水、热、气、养分环境，以实现高产稳产，提高产品质量。微喷灌采用压力管道将水输送到每株作物根部附近，可以在任何复杂的地形条件下有效工作，对土壤和地形的适应性强。相比低压管灌和喷灌，微喷灌灌水器容易堵塞，投资较高。
1.2.2 工程设计。设计依据《微灌工程技术规范》（GB/T 50485—2009）、《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》（GB/T 20203—2006）、《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288—99）的规定。本次规划现状基准年为2015年，现状灌区灌溉水利用系数为0.53，2026年设计水平年，随着项目区管网全部配套完毕，高效节水农业的推广，水土保持等措施的实施，灌溉水利用系数提高到0.9[3]。
设计灌水定额：m=mmax/η=0.001γzp（θmax-θmin）/η
式中：m—设计灌水定额；mmax—最大净灌水定额（mm）；γ—土壤容重（g/cm3）；黏土取值1.4 g/cm3；z—计划湿润土层深度，取值50 cm；p—土壤湿润比（%），取值70%；适宜土壤含水量上下限（重量百分比）分别取值90%和70%，田间持水率取25%；θmax、θmin—适宜土壤含水率上下限（占干土重量的百分比），上限为90%×25%=22.5%，下限为70%×25%=17.5%；η—灌溉水利用系数，微喷灌取90%。
通过计算，mmax=24.5 mm，m=27.2 mm。根据蓝莓灌片自然条件、水源条件、种植作物的生长特性及实际管理经验，确定蓝莓在整个生育期内灌水11次，具体灌水时间为旱季每月灌溉1～2次，单位面积灌水定额270 m3/hm2。
设计灌水周期：T≤Tmax=■
式中：T—灌水周期（d）；Ea—作物最大耗水强度（mm/d）。蓝莓综合日耗水强度为3.5 mm。计算得T取7 d。
灌溉设计流量：Q=■
式中Q—系统灌溉设计流量（m3/h）；A—项目区面积；td—每天运行时间，取20 h；计算得Q=291 m3/h。
管径计算：D=■
式中：D—管道内径（mm）；Qn—支管流量（m3/h）；v—经济流速（m/s）。按规范规定，出水管道流速可取v=1.0～1.5 m/s。根据计算可选用的管径范围在90～355 mm，采用0.63～1.00 MPa PE管道，输水主管、干管、分干管、支管均设于地下[4]。
2 投资预算
2.1 工程预算依据
工程总概算组成、项目分划、费用构成及计算标准等执行水利部水总〔2002〕116号文、云南省水利厅、云南省发展和改革委员会云水规计〔2005〕116号文和〔2013〕157号文。
2.2 费用构成
工程主要建设水源工程和配套管理房1座，开挖回填土方23 560 m3，修筑闸阀井5座。安装管道24.7 km，安装射频IC卡灌溉供水计量收费管理系统320套，总投资为431.43万元，其中建安工程费用117.67万元，设备与材料购置费292.68万元，独立费用21.06万元。
建筑工程包括取水点建设、闸阀井修筑，以及井房、管沟的开挖、回填等，费用小计75.84万元；设备安装工程包括水泵、过滤器、PE管、管件及控制测量设备及附件的安装，费用小计322.56万元；施工临时费用按建筑和设备安装工程的1%计取，共11.95万元；独立费用按照建安与临时费用之和的0.5%～4.0%计取。
3 工程效益分析及经济评价
3.1 经济效益
工程实施后，将彻底改变项目区灌溉条件，保灌面积显著提高，作物产量和品质明显提高。按项目实施前后农作物产量水平分析计算，蓝莓实施高效节水后年增加产量108 t，增加经济效益总值410.4万元。灌溉效益分摊系数扣除农业生产成本，其值取0.3，则高效节水减排净增效益123.12万元，经济效益好。
3.2 社会效益与生态效益
工程项目的实施，夯实了农业基础，提高了水资源的利用效率，凸显了省水、省地、省工、增产、增收的效果，为当地产业结构的调整及群众增收、农民致富创造了条件，同时有利于促进当地农业经济和项目区种植结构产业化的发展，为经济结构调整发挥示范和辐射带动作用。高效节水减排技术实现了水肥同步，提高了水肥利用率，有效减少了农业灌溉用水和化肥施用量，避免了沟灌开沟追肥因挥发、深层渗漏造成的肥料损失，减少了农业面源对地下水的污染，促进了高原特色农业的发展。
3.3 工程经济评价
按照《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94）进行国民经济评价。灌溉工程的经济适用年限为20年，工程年运行费用按项目总预算投资的5%计为21.57万元，当社会折现率为8%时，经计算国民经济内部收益率21.24%，大于8%；经济净现值为523.71万元，大于0；经济效益费用比1.24，大于1.0；投资回收期为6.41年。各项经济评价指标均符合国家规定指标，说明该项目工程经济合理。
4 参考文献
[1] 叶寿仁，吴志平，孙志，等.强化农业节水管理 减少农村面源污染：关于太湖流域农业节水减排的调研报告[J].中国水利，2012（11）：27-30.
[2] 王洪亮，李玉起，王祖强.浅议南方地区农业节水减排面临的问题及对策[J].人民珠江，2015（2）：103-106.
[3] 唐致远，解桂英，李磊，等.南方地区农业节水减排试点研究[J].农学学报，2015（5）：62-66.
[4] 翟航，卢文喜，鲍新华，等.北方缺水地区节水灌溉的动态规划模型[J].东北水利水电，2006（12）：53-55.
关键词 高原农业；节水减排；工程规划；经济分析
中图分类号 S277 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）05-0157-02
随着水利部全力推动东北节水增粮、西北节水增效、华北节水压采和南方节水减排等节水灌溉发展战略部署，我国高效节水灌溉进入规模化发展的快车道。云南作为南方农業高效节水减排改革先行先试省份，以节水促减排，以减排强保护，积极探索南方农业高效节水减排改革的经验，本文以云南中部高原特色林果蓝莓高效节水减排工程项目为例，通过典型设计和总投资预算进行效益分析和经济评价，旨在为农业高效节水减排工程在南方的推广应用提供参考依据。
1 工程概况
1.1 项目区基本情况
工程所在地为云南中部低纬高原，属北亚热带季风气候区，冬暖夏凉、四季如春，年平均气温15.6 ℃，年蒸发量1 600～1 700 mm，干湿季分明，年降水量930 mm，降雨在时间上分布极不均匀，雨季（5—10月）降水量占全年总降水量的85%以上。年日照时数2 000～2 200 h，干季（11月至次年4月）天气晴朗、日照充足、气温高。工程建设地块总面积90 hm2，土壤以黏土为主，种植作物为蓝莓。
1.2 工程规划
1.2.1 灌溉模式方案比选。从节约用水和最经济角度分析，当地现有3种节水灌溉模式，即低压管道灌溉、喷灌、微喷灌。低压管道灌溉比喷灌、微灌节能且投资较低，但田间采用畦灌或沟灌，水利用系数比微灌低，特别是坡度较大的坡耕地，易造成水土流失，不适宜高原农业。喷灌省水、省工、省地，但耗能较大，投资较高，蒸发损失大，且受风和空气湿度影响大，遇4级以上风时，会使灌溉均匀性大大降低。结合蓝莓生产要求实际情况，优选微喷灌。
微喷灌按作物需水要求适时适量灌水，仅湿润根区附近的土壤，因而显著减少了灌溉水损失，省工、省水、节能，水均匀度高，一般可达85%以上[1-2]。微喷灌便于水肥一体化技术的推广，以实现自动控制，能适时适量地向作物根区供水供肥，为作物根系活动层土壤创造良好的水、热、气、养分环境，以实现高产稳产，提高产品质量。微喷灌采用压力管道将水输送到每株作物根部附近，可以在任何复杂的地形条件下有效工作，对土壤和地形的适应性强。相比低压管灌和喷灌，微喷灌灌水器容易堵塞，投资较高。
1.2.2 工程设计。设计依据《微灌工程技术规范》（GB/T 50485—2009）、《农田低压管道输水灌溉工程技术规范》（GB/T 20203—2006）、《灌溉与排水工程设计规范》（GB 50288—99）的规定。本次规划现状基准年为2015年，现状灌区灌溉水利用系数为0.53，2026年设计水平年，随着项目区管网全部配套完毕，高效节水农业的推广，水土保持等措施的实施，灌溉水利用系数提高到0.9[3]。
设计灌水定额：m=mmax/η=0.001γzp（θmax-θmin）/η
式中：m—设计灌水定额；mmax—最大净灌水定额（mm）；γ—土壤容重（g/cm3）；黏土取值1.4 g/cm3；z—计划湿润土层深度，取值50 cm；p—土壤湿润比（%），取值70%；适宜土壤含水量上下限（重量百分比）分别取值90%和70%，田间持水率取25%；θmax、θmin—适宜土壤含水率上下限（占干土重量的百分比），上限为90%×25%=22.5%，下限为70%×25%=17.5%；η—灌溉水利用系数，微喷灌取90%。
通过计算，mmax=24.5 mm，m=27.2 mm。根据蓝莓灌片自然条件、水源条件、种植作物的生长特性及实际管理经验，确定蓝莓在整个生育期内灌水11次，具体灌水时间为旱季每月灌溉1～2次，单位面积灌水定额270 m3/hm2。
设计灌水周期：T≤Tmax=■
式中：T—灌水周期（d）；Ea—作物最大耗水强度（mm/d）。蓝莓综合日耗水强度为3.5 mm。计算得T取7 d。
灌溉设计流量：Q=■
式中Q—系统灌溉设计流量（m3/h）；A—项目区面积；td—每天运行时间，取20 h；计算得Q=291 m3/h。
管径计算：D=■
式中：D—管道内径（mm）；Qn—支管流量（m3/h）；v—经济流速（m/s）。按规范规定，出水管道流速可取v=1.0～1.5 m/s。根据计算可选用的管径范围在90～355 mm，采用0.63～1.00 MPa PE管道，输水主管、干管、分干管、支管均设于地下[4]。
2 投资预算
2.1 工程预算依据
工程总概算组成、项目分划、费用构成及计算标准等执行水利部水总〔2002〕116号文、云南省水利厅、云南省发展和改革委员会云水规计〔2005〕116号文和〔2013〕157号文。
2.2 费用构成
工程主要建设水源工程和配套管理房1座，开挖回填土方23 560 m3，修筑闸阀井5座。安装管道24.7 km，安装射频IC卡灌溉供水计量收费管理系统320套，总投资为431.43万元，其中建安工程费用117.67万元，设备与材料购置费292.68万元，独立费用21.06万元。
建筑工程包括取水点建设、闸阀井修筑，以及井房、管沟的开挖、回填等，费用小计75.84万元；设备安装工程包括水泵、过滤器、PE管、管件及控制测量设备及附件的安装，费用小计322.56万元；施工临时费用按建筑和设备安装工程的1%计取，共11.95万元；独立费用按照建安与临时费用之和的0.5%～4.0%计取。
3 工程效益分析及经济评价
3.1 经济效益
工程实施后，将彻底改变项目区灌溉条件，保灌面积显著提高，作物产量和品质明显提高。按项目实施前后农作物产量水平分析计算，蓝莓实施高效节水后年增加产量108 t，增加经济效益总值410.4万元。灌溉效益分摊系数扣除农业生产成本，其值取0.3，则高效节水减排净增效益123.12万元，经济效益好。
3.2 社会效益与生态效益
工程项目的实施，夯实了农业基础，提高了水资源的利用效率，凸显了省水、省地、省工、增产、增收的效果，为当地产业结构的调整及群众增收、农民致富创造了条件，同时有利于促进当地农业经济和项目区种植结构产业化的发展，为经济结构调整发挥示范和辐射带动作用。高效节水减排技术实现了水肥同步，提高了水肥利用率，有效减少了农业灌溉用水和化肥施用量，避免了沟灌开沟追肥因挥发、深层渗漏造成的肥料损失，减少了农业面源对地下水的污染，促进了高原特色农业的发展。
3.3 工程经济评价
按照《水利建设项目经济评价规范》（SL72-94）进行国民经济评价。灌溉工程的经济适用年限为20年，工程年运行费用按项目总预算投资的5%计为21.57万元，当社会折现率为8%时，经计算国民经济内部收益率21.24%，大于8%；经济净现值为523.71万元，大于0；经济效益费用比1.24，大于1.0；投资回收期为6.41年。各项经济评价指标均符合国家规定指标，说明该项目工程经济合理。
4 参考文献
[1] 叶寿仁，吴志平，孙志，等.强化农业节水管理 减少农村面源污染：关于太湖流域农业节水减排的调研报告[J].中国水利，2012（11）：27-30.
[2] 王洪亮，李玉起，王祖强.浅议南方地区农业节水减排面临的问题及对策[J].人民珠江，2015（2）：103-106.
[3] 唐致远，解桂英，李磊，等.南方地区农业节水减排试点研究[J].农学学报，2015（5）：62-66.
[4] 翟航，卢文喜，鲍新华，等.北方缺水地区节水灌溉的动态规划模型[J].东北水利水电，2006（12）：53-55.