基于内部收益率法的林下种植最优提水扬程分析.pdf

第 卷 增 人民珠江 年 月 :/.:/收稿日期:作者简介:胡良和()男本科高级工程师从事水利规划、勘测设计研究工作 :.基于内部收益率法的林下种植最优提水扬程分析胡良和王 珮宫新峰刘喜燕(中水珠江规划勘测设计有限公司广东 广州)摘要:为进一步探讨林下种植最优提水扬程以贵州省榕江县忠诚水库部分灌区林下种植最优提水扬程的确定过程为例基于扬程 面积、扬程 用水量、扬程 投资 收益等关系通过内部收益率法进行研究最终确定最优提水扬程为 结果表明:随提水扬程的增加经济内部收益率相应提高当提水扬程超过 时内部收益率出现拐点内部收益率法考虑了影响工程效益的多个因素可以用来确定最优提水扬程 研究成果可为相关提水灌溉工程的规划设计提供借鉴关键词:灌区提水扬程收益率忠诚水库中图分类号:文献标志码:文章编号:()中国西部地区山地、丘陵广布土地呈现细碎化、分块化特征适合大规模农业机械生产的土地极其有限发展林下种植成为了西部地区的特色农业发展模式 林下种植是以林地资源为依托发展的新型农业具有投资小、收益高、不破坏生态环境的特点 石斛、草珊瑚、竹荪等作物适宜温暖湿润气候喜阴凉环境是林下种植的最佳选择目前榕江县已经开展林下种植、林下养殖等林下经济的推广但随着生产规模扩大原来利用蓄水池作为灌溉水源已不能满足规模化种植的需求统筹解决林下种植灌溉问题迫在眉睫山地农业由于作物种植海拔高灌溉用水难以保障尤其在气候变化环境下极端天气多发作物遭受自然灾害的风险增加 由于水源工程海拔低作物种植海拔高为林下种植提供灌溉用水必定涉及到提水灌溉的问题 灌溉面积与提水扬程具有正相关关系但提水扬程并不是越高越好 随着提水扬程的增大工程投资、提水电费及工程运行管理费用也随之增加 因此需要综合分析提水灌溉的投资与产出确定最优提水扬程在充分利用土地资源和水资源条件下实现效益最大化 许欣然等研究了浙江省嘉善县提水灌溉工程收益和工程成 本 的 关 系 得 出 灌 溉 工 程 全 成 本 水 价 为.元/平水年水费收益与工程成本持平干旱年水费收益是工程成本的.倍 唐春燕通过比选右江提水和百色水库提水灌溉的经济性得出 个灌片由右江提水灌溉 个灌片由百色水库提水灌溉的结论 周明耀等提出了多级提水灌溉系统临界提水扬程的概念通过对比农作物的经济效益和提水灌溉的工程投资及运行管理费用得到结论:以粮食作物为主的灌区临界提水扬程为 以林、果、茶等经济作物为主的灌区临界提水扬程为 目前针对山区提水灌溉扬程的研究较少如何在充分利用山地资源的同时保证收益最大化用科学系统的方法量化最优提水灌溉扬程是提水灌溉工程亟需解决的问题本文基于灌溉面积、用水量、投资及收益的分析建立了以内部收益率为评价最优提水扬程的方法并以忠诚水库灌区为例通过分析对比各高程经济内部收益率确定最优提水扬程为相关提水灌溉工程提供理论参考人民珠江 年增刊 最优提水扬程的确定方法提水灌溉是保障山地农业灌溉用水的主要工程措施提水扬程的影响因素主要包括地形、灌溉需水量、投资及收益等 其中提水的水量和扬程决定了工程投资和运行费用进而影响工程的可行性因此提水扬程应结合各个影响因素综合考虑.灌溉面积地形是影响提水扬程的重要因素单位高程增长的灌溉面积在不同地区可能会有较大差异 在工程建设过程中由于作物对土壤和微地貌条件要求不同需要结合地类图斑选出适宜作物生长的地块确定发展的灌溉面积 例如林下种植需要依靠已有的树林生长且不同林下种植对树木的种类和郁闭度等条件要求有所差异因此林下种植的灌溉面积是在树林面积的基础上对树种、郁闭度和海拔等条件筛选后确定的见式():()式中 总的提水灌溉面积亩 亩约等于.下同 不同作物的面积亩 作物种类单位高程增加的灌溉面积越小抬高提水扬程的经济性越差反之抬高提水扬程的经济型就越好必要性越强.灌溉用水量灌溉用水量与作物种类、灌溉方式、区域气候环境有关灌溉用水量的计算见式():/()式中 提水灌溉总用水量 作物的亩均用水量 作物的灌溉面积亩 作物的灌溉净定额/亩 灌溉水利用系数以水库为水源的灌溉工程在兴利调算过程中需将灌溉需水过程考虑在内若不能满足灌溉用水需调减灌溉面积直至水源满足设计保证率条件下灌溉用水量.投资及收益提水灌溉的成本包括工程投资、运行管理费等其中工程投资包括水源工程、输水线路、提水泵站等需要根据工程量计算 年运行费包括抽水电费和运行管理费用抽水电费根据提水量、扬程、水费等计算运行管理费用常按照工程投资的.计算计算见式():/()()式中 电费元 电费单价.元/水的重度/提水量 提水高程 泵站效率提水灌溉的收益采用亩均收益减去种子和化肥等原材料投入后的净收益.最优提水扬程经济内部收益率是项目在计算期内经济净效益流量的现值累计等于 时的折现率代表项目可以承受的货币贬值通货膨胀的能力内部收益率大于社会折现率 通常认为项目资源配置的经济效率达到了可以被接受的水平内部收益率计算见式():()()()式中 内部收益率 经济效益流量万元 费用效益流量万元只考虑经济因素的条件下内部收益率越大表明项目收益越好 在最优提水扬程选择过程中应尽可能减小各提水方案之间的扬程差若没有实测资料通常按照 或者 的高差计算不同提水扬程的内部收益率 若比选出的最优提水扬程不利于施工和劳作应将扬程 内部收益率关系进行拟合根据施工及劳作条件按照距离较优提水扬程最近的原则在拟合曲线上根据趋势选择内部收益率大于 的最优提水扬程 实例分析榕江县位于贵州省黔东南苗族侗族自治州东南部地处中亚热带湿润季风气候带年平均气温.年平均降水 主要降水期(月)降水量占全年的 总体地势自西向东南倾斜中部地势低落海拔在.(图)榕江县土地利用难点之一就是补充耕地后备资源不足利用难度较大 现状耕园地.万亩人民珠江 年增刊 仅占农用地面积 但森林资源丰富是贵州省 个重点林业县之一图 榕江县高程分布.灌区高程 面积关系根据 地形图和地类图斑高程在 的土地资源较丰富故研究范围在此高程范围进行经济比选 高程以下灌区可实现水库自流灌溉高于 的灌溉面积需要提水灌溉 研究范围内 高程以下适合林下种植的面积为 亩 以上面积为 亩每 高程间面积差值为 亩其中 高程间面积差值最小为 亩 、高程面积出现陡增的现象 高程间面积差值最大为 亩 高程 面积关系见图 灌区内地类有水田、旱地、林地、公路用地、水面等其中林地为主要用地类型不同控制高程林地占灌区面积比例为.为发展林下种植提供了良好的天然条件 随高程增加发展水田、旱地、果园等农作物难度加大林地占比逐渐升高 林地占比由.提升到.提升最为显著(图)高程以内的水田、旱地、园地、林地分布见图 图 研究范围内高程 面积关系图 不同高程地类占比图 灌区用地类型分布人民珠江 年增刊.水量分析根据当地农业部门统计资料结合贵州省行业用水定额标准确定榕江县稻田养鱼、蔬菜、水果、林下中药材种植等作物的灌溉用水定额 稻田养鱼多年平均用水定额 /亩 保证率条件下灌溉定额分别为蔬菜./亩、水果./亩、林下中药材./亩灌区范围内新发展灌面在供水环节进一步强化节水输水方式采用管道输水方式其管道水利用系数取.根据相关规范水田田间水利用系数取.旱地作物取.田间水利用系数按面积加权平均为.则灌溉水综合利用系数为.按照不同高程面积和种植结构计算出不同高程灌溉需水量结果见表 表 各高程灌溉年需水量高程/水量/万 高程/水量/万.投资与收益灌区 以下高程灌面均可实现自流灌溉只需考虑水源工程、输水线路投资 以上高程灌面则需要建泵站和高位水池进行提水灌溉因此要增加泵站和高位水池投资经综合计算该灌片亩均工程投资为 元/亩 除提水电费外的年运行费用按照工程投资的.计算 由于修建多级高位水池投资远大于抽水电费本研究只考虑了在控制高程以上设一个高位水池将水抽到高位水池后实现自流灌溉 因此抽水电费、控制高程、提水电费不是线性关系 各高程提水电费见图 图 提水扬程与电费关系水田、旱地、果园、林地的亩均效益分别为、元/亩林下种植亩均产值最高旱地亩均产值最低 结合地类面积计算得到各控制高程以下灌区的收益结果见图 由于水田、旱地、果园面积占比较小且从 高程起林地面积占灌区总面积的比例不断增大由最初的.增长到.导致林地的产值显著高于其他地类的产值 由图 可知 扬程灌区收益出现陡增现象结合.节灌区面积的研究 扬程之间面积增加了 万亩显著高于其他扬程之间的面积差值导致 扬程收益陡增图 提水扬程 收益关系.最优提水扬程按照工程项目建设期为 运行期为 计算本灌区不同控制高程的内部收益率 图 所示提水扬程小于 时内部收益率均小于 之间随控制高程的增加内部收益率不断增加 扬程的内部收益率最高达到.人民珠江 年增刊 而 扬程的内部收益率出现下降的趋势但仍高于 扬程灌区的内部收益率出现拐点初选 为最优提水扬程 如在实地查勘过程中出现 扬程不利于施工等限制条件可根据图 的提水扬程 内部收益率拟合曲线对最优提水扬程进一步调整图 提水扬程 内部收益率拟合关系 结论)研究范围内的提水灌溉内部收益率与提水扬程呈现抛物线的相关关系随提水扬程的增加经济内部收益率相应提高当提水扬程超过 时内部收益率出现拐点内部收益率随提水扬程的增加而降低)基于扬程 面积、扬程 用水量、扬程 投资 产出等因素的内部收益率法综合考虑了影响工程效益的多个因素可以有效确定最优提水扬程该方法实用可行为山区提水灌溉工程的发展提供了技术支撑有助于山区的农业发展和农民创收促进乡村振兴参考文献:白家和.西部地区山地农业现代化发展水平评价及影响因素研究.贵阳:贵州财经大学.郭红艳谷卫彬徐磊.国家储备林建设中开展林下经济的探讨.中国林业经济():.陈建设.木荷林下种植草珊瑚的生长效果研究.现代农业科技():.姜健俊周明耀肖波等.丘陵地区梯级泵站提水灌溉系统分级优化研究.中国农村水利水电():.李科杰.广西百色市右江河谷台地区灌溉方案研究.广西水利水电():.李家平董祖培.西部大开发中贵州水资源利用的探讨.人民珠江():.许欣然苟万里邸志刚等.提水灌区灌溉水价分析及水文年对工程收益的影响研究.天津农学院学报():.唐春燕.百色水库灌区水源比选研究.广西水利水电():.周明耀姜健俊朱春龙等.多级提水灌溉系统的临界经济扬程分析.中国农村水利水电():.周华.水利工程输水线路布置及方案比选.内蒙古水利():.(责任编辑:向 飞)