农业水权分配方法研究

潘少斌，刘路广，董 苇，吴 瑕，张建涛，王丽红，朱 梅，刘训宏

（1.湖北省水利水电科学研究院，武汉 430070；2.湖北省节约用水研究中心，武汉 430070；3.湖北水利水电职业技术学院，武汉 430070）

0 引 言

当前我国农业灌溉用水方式还比较粗放，节水潜力较大，实施农业水权分配确权是农业水价综合改革和农业水权转让的基础[1-4]，对促进农户采用节水灌溉技术、提高农户节水意识、促进产业结构调整影响显著[5,6]。

根据现有的研究成果，适用于农业水权分配的模式主要有以下几种：一是灌溉面积分配模式，以用水户所辖灌溉面积占水资源辖区总灌溉面积的权重来分配水量[7]，该模式的局限性在于未考虑不同作物灌溉用水需求的差异；二是灌溉需水量分配模式，根据用水户需水量占总需水量的权重来分配水量[8,9]，该模式的局限性在于现状种植结构不一定是最合理和公平的；三是现状分配模式，以近一段考察期内的用水量的加权平均值为标准，在认可用水户用水现状的基础上进行水权的分配，该模式难以体现现有用水的效率与公平兼顾原则，也加大潜在竞争者进入市场的障碍，阻碍了产业结构的优化完善；四是综合分析方法，采用成熟的数学统计方法进行初始水权的分配，主要包括层次分析法、模糊优选法等[10-13]，实施的关键在于权重等系数的确定，而权重等系数的大小则取决于各方的谈判能力和决策者偏好。

以上分配方法难以解决农业水权分配过程中存在的以下问题：一是农业灌溉需水量受降雨、蒸发等气象因素影响较大，农业水权分配如何考虑气象因素的影响；二是计量设施作为农业水权分配落地的硬件基础，农业水权分配如何与计量设施计量级别相匹配。基于现状及存在的问题，本研究选择湖北省引丹灌区李楼镇为例，开展农业水权分配方法研究。

1 研究区介绍

研究区为2018年度引丹灌区农业水价综合改革试点项目区，该项目区位于老河口市李楼镇，涉及李楼镇李楼、傅家堤、黄龙庙等21 个村。项目区主要种植作物为中稻、玉米和小麦，其中小麦种植面积为3 524 hm2，中稻种植面积为1 487 hm2（含虾稻共作面积244 hm2），玉米种植面积为2 037 hm2，主要采用中稻-小麦和玉米-小麦轮种方式。

项目区主要通过引丹三干渠向唐沟水库、新黑龙沟水库、杨山一库、杨山二库等水库补水，再从水库引水灌溉。根据水利普查成果，结合实地调研，项目区内部水库作为引丹灌区结瓜水库，库容和汇流面积小，仅起一定的调蓄作用，历年充库水量与出库水量基本相当，项目区实际灌溉水源为引丹三干渠。因此，本次研究项目区水权及水权分配均指项目区及不同用水户可从引丹三干渠取水的水资源使用权。

2 项目区农业总水权确定

由于最严格水资源管理制度中老河口用水总量红线指标并未划分到行业、乡镇及水源，引丹灌区的取水许可也仅仅是全灌区的总量，对于本研究确定项目区用水总量控制指标指导意义不强，因此，本研究农业总水权确定采用现状分配模式，根据引丹三干渠向项目区历史供水量确定用水总量控制指标。

（1）引丹三干渠向项目区实际供水统计。本研究共收集了1979-2018年（缺1992、2010、2012 和2013年）共36年引丹三干渠向项目区供水资料。年供水量与年降雨量关系见图1。据统计，引丹三干渠向项目区多年平均供水量为1 490 万m3。由图1可知，供水量呈现出先增加，后减少的变化趋势，这与灌溉面积、作物类型、灌溉用水效率、气象等因素有关。供水量与降雨量呈现一定负相关，降雨量大，供水量相对减少，但供水量与降雨相关关系并不明显。

图1 引丹三干渠向李楼镇年供水量与年降雨量

（2）供水量与降雨量、干旱指数关系分析。将引丹三干渠向项目区年供水量与降雨量、干旱指数（水面蒸发与降雨量比值）进行相关关系分析。年供水量与年降雨量、主要灌溉作物水稻生育期降雨量、年干旱指数、水稻生育期干旱指数的关系分别见图2～图5。由图2～图5可知，引丹三干渠年供水量与年降雨量、水稻生育期降雨量呈现负相关；引丹三干渠年供水量与年干旱指数、水稻生育期干旱指数呈现正相关。但总体上，年供水量与降雨量、干旱指数相关性并不显著，主要原因是供水量不仅受降雨、蒸发等气象因素影响，也受项目区作物种植结构（特别是水稻种植面积）、灌溉面积、灌溉用水效率、管理水平等因素的影响。

图2 年供水量与年降雨量关系

图3 年供水量与水稻生育期降雨量关系

图4 年供水量与年干旱指数关系

图5 年供水量与水稻生育期干旱指数关系

（3）近10年供水量与降雨量、干旱指数关系。为了更好地反映种植结构、灌溉工程现状，对近10年供水量与降雨量、干旱指数相关性进行对比分析。引丹三干渠向项目区近10年供水与降雨量关系见图6；引丹三干渠向项目区近10年供水与干旱指数关系见图7。由图6和图7可知，引丹三干渠近10年供水量与年降雨量成负相关，与年干旱指数呈正相关，相关性有了显著提高。其中，引丹三干渠近10年供水量与年干旱指数的相关性更好。根据近10年供水量与年降雨量或年干旱指数的相关性，近10年供水量在一定程度上反映了现状灌溉面积、灌溉工程及用水效率条件下的供水量。

图6 近10年供水与年降雨量关系

图7 近10年供水与年干旱指数关系

（4）供水量理论推导值。由于近10年供水量系列较短，为反映多年供水水平，根据近10年供水量与年降雨量、年干旱指数的关系，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）采用实测值。由于2019年项目区作物种植结构发生了重大变化，244.4 hm2水田改为虾稻共作，由于项目区缺乏虾稻共作用水量实测资料，且虾稻种植年限较短，本研究根据刘路广等提出的虾稻共作灌溉定额确定方法[14]，计算得到项目区在现状虾稻共作种植条件下1973-2018年逐年灌溉需水量，其多年平均灌水量将增加422 万m3。将通过降雨量或干旱指数推求的供水量与虾稻共作增加的供水量相加，得到了反映现状灌溉工程及种植结构等条件下供水水平，称为“供水量理论推导值”。供水量理论推导值与年降雨量、年干旱指数的相关关系分别见图8和图9。根据年降雨量推导供水量，多年均值为1 510万m3；根据干旱指数推导供水量，多年均值为1 519 万m3。

图8 供水量理论推导值与年降雨量关系

图9 供水量理论推导值与年干旱指数关系

（5）项目区农业水权。项目区农业用水总量指标，即项目区农业水权，受气象等客观因素影响显著，因此采用动态控制指标，即提出项目区农业动态总水权。项目区农业用水总量指标基本值（也称“项目区农业基本水权”）采用多年平均值；实际每年项目区农业用水总量指标（也称“项目区农业动态水权”）采用动态值；项目区最大农业水权取85%灌溉保证率的水权（或85%降雨频率对应的水权）。

由于本项目区干旱指数与供水量相关性更好，因此，项目区农业水权根据年干旱指数推求的供水量理论推导值确定，项目区农业基本水权取供水量理论推导值多年均值1 519 万m3；项目区农业动态水权根据年降雨量或年干旱指数推求，项目区最大农业水权为1 708 万m3。若项目区具有年干旱指数指标观测资料，则建议采用干旱指数模型，具体计算模型如下：

降雨模型：

干旱指数模型：

式中：W 为项目区农业动态水权，万m3；P为项目区年降雨量，mm；α为项目区年干旱指数，年水面蒸发量与年降雨量比值。

3 项目区农业水权分配

项目区农业水权分配应与计量设施配套建设情况相适应，根据计量设施配套情况逐级分解。目前项目区农业用水计量到村，因此，现阶段项目区农业水权分配确权到村。村级农业水权同样也采用农业动态水权，村级农业基本水权采用项目区农业基本水权进行分配。

3.1 农业水权分配方法

项目区农业水权分配首先采用灌溉面积分配模式和灌溉需水量分配模式进行分配。灌溉面积分配模式更多考虑了公平性，即相同灌溉面积应该享有相同的水权，但忽视了不同作物对水资源需求不同。灌溉需水量分配模式是基于现状种植结构进行水量分配，考虑了不同作物需水量的不同，但现状种植结构不一定是最合理和公平的。

综合考虑灌溉面积分配模式和灌溉需水量分配模式优缺点，本研究提出混合分配模式，将灌溉面积分配模式和灌溉需水量分配模式分配的水权进行算术平均，确定最终的项目区村级农业基本水权。

3.2 项目区村级农业基本水权分配

（1）灌溉面积分配模式。由于项目区主要灌溉作物为水稻，旱作物灌溉较少，因此选择水稻种植面积近似为实际灌溉面积进行分配，具体分配成果见图10。

（2）灌溉需水量分配模式。由于项目区各用水户供水量实测资料缺乏，本研究通过理论计算获取用水户长系列需水量。基于现状种植结构，对不同村庄灌溉需水量进行计算[15]，按照灌溉需水量分配模式，对项目区农业基本水权进行分配，具体分配成果见图10。

（3）混合分配模式。采用混合分配模式，将基于灌溉面积分配模式和灌溉需水量分配模式的分配成果进行算术平均得到了项目区最终村级农业基本水权分配成果，具体见图10。

图10 项目区村级农业基本水权分配

3.3 项目区村级农业动态水权

项目区村级农业水权采用动态水权。村级农业动态水权根据村级农业基本水权、年降雨量或年干旱指数进行推求。有年干旱指数观测资料时，建议采用村级农业基本水权和年干旱指数进行推求。村级农业动态水权计算模型如下：

降雨模型：

干旱指数模型：

式中：W村为村级农业动态水权，万m3；W基本为村级农业基本水权，万m3。

4 结论和建议

本文结合农业灌溉用水受气象因素影响较大的特点，提出农业水权应采用动态水权，并提出了农业动态水权计算方法。结合项目区降雨、蒸发、种植结构、历史供水等资料，计算得到了项目区农业基本水权为1 519 万m3，提出了基于降雨或干旱指数的农业动态水权计算模型。结合项目区农业用水计量到村的现状，提出农业水权分配确权到村，综合考虑灌溉面积分配模式和灌溉需水量分配模式的优缺点，提出了混合分配模式，并确定了村级农业基本水权和农业动态水权。本文的研究成果可为其他区域确定和分配农业水权提供借鉴。建议如下：

（1）随着工程建设的不断完善、管理水平的不断提升、种植结构的不断优化，农业用水效率、灌溉面积、作物的灌溉定额都在不断变化，因此建议定期修订农业水权。

（2）目前，在灌溉工程建设中，计量设施普遍配套不到位，不利于农业水权制度落实，因此需不断完善计量设施配套、合理设置计量点，为农业水权的分配、管理乃至转让交易夯实基础。