青海省民和縣農(nóng)村飲水安全評價指標體系研究

尤李俊，陳建宏，韓 赟，李潤杰，趙 霞，黃佳盛，馮 琪，楊占云

(1.青海師范大學中美合作(青海師范大學&.普渡大學)自然資源與環(huán)境建模實驗室 青海省自然地理與環(huán)境過程重點實驗室，西寧 810008； 2.青海省水利水電科學研究院有限公司 青海省流域水循環(huán)與生態(tài)重點實驗室 青海省水資源高效利用工程技術(shù)研究中心，西寧810001； 3.民和縣水務(wù)局，青海 海東 810800)

農(nóng)村飲水安全直接影響農(nóng)民的身體健康和生命安全[1]。農(nóng)村飲水安全是指農(nóng)村住戶能夠取得并且在經(jīng)濟上負擔得起符合國家衛(wèi)生標準的充足的飲用水[2]。2018年3月由中國水利學會發(fā)布的《農(nóng)村飲水安全評價準則》(T/CHES18-2018)(以下簡稱準則)中從水質(zhì)、水量、用水方便程度和供水保證率4類指標來評價農(nóng)村飲水安全，所規(guī)定的評價指標較為寬泛。因此，本文以準則為基礎(chǔ)，從青海省實際情況出發(fā)——以民和縣為例，對影響青海省農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)村飲水安全的因子進行全面、具體的分析，探索建立適合于青海省農(nóng)業(yè)區(qū)的農(nóng)村飲水安全評價體系[3]。

1 青海省民和縣農(nóng)村飲水安全現(xiàn)狀

民和回族土族自治縣位于青海省東部，地處甘青兩省交界，素有“青海東部門戶”之稱，地理位置為102°26′～103°04′E，北緯35°45′～36°26′N之間[4]。民和縣東北部與蘭州市紅古區(qū)相望，東部與甘肅永靖縣相連，南部與積石山縣隔黃河相對，西南、西部與化隆縣、循化縣為鄰，西北、北部與樂都縣接壤[5]。民和縣深居內(nèi)陸，地處高原，降水較少，氣候干旱。氣候垂直變化差異明顯。氣溫日較差大，年較差小，太陽輻射強，日照時間長，降水地域差異大。具有顯著的高原大陸性氣候特征。

民和縣現(xiàn)有22個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，312個行政村，有44.07萬人。根據(jù)青海省農(nóng)村飲水鞏固提升“十三五”規(guī)劃調(diào)查得到：截止2015年底，地表水供水量1.324 億m3/a，地下水供水量0.062 億m3/a，其他水源供水0.02 億m3/a。由表1可知:工業(yè)用水0.252 億m3/a；農(nóng)業(yè)用水量1.071 億m3/a；生活方面：城鎮(zhèn)生活用水0.01 億m3/a，農(nóng)村生活用水0.068 億m3/a；生態(tài)環(huán)境用水0.003 億m3/a。自來水普及率68.3%，水質(zhì)達標率65.1%，集中供水率74.6%，城鎮(zhèn)自來水管網(wǎng)覆蓋比例11.2%。

表1 2015年民和縣各行業(yè)用水量Tab.1 Water consumption of various industries in Minhe County in 2015

截止2017年底，民和縣有農(nóng)村集中式供水工程83處，日實際供水量10.31 萬m3，受益43.63 萬人。由表2可知：千噸萬人工程有13處，日實際供水量5.62 萬m3，受益32.84 萬人；200～1 000 m3/d的工程有12處，日實際供水量6 610 m3，受益6.61 萬人；20～200 m3/d的工程有46處，日實際供水量4 061 m3，受益4.01 萬人；20 m3集中式供水工程中有12處，日實際供水量163 m3，受益0.17萬人。

目前，民和縣農(nóng)村供水工程還存在以下問題：

(1)水質(zhì)凈化、消毒設(shè)施的配備率較低。民和縣共有83 處集中式供水，配套水質(zhì)凈化、消毒設(shè)施的工程僅有25 處，還有58 處供水工程沒有配套水處理水消毒的相關(guān)設(shè)施。

(2)水源的保護程度較差。民和縣劃定水源保護區(qū)或保護范圍工程數(shù)量有34 處，縣內(nèi)人飲水源地共65處，已劃定建制鎮(zhèn)集中式飲用水源地共10處，未劃定的零星水源地共55處。

表2 截止2017年底民和縣供水工程情況Tab.2 Water supply projects in Minhe County by the end of 2017

(3)水源保證率低?？h內(nèi)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類水源水質(zhì)的工程數(shù)量共75處，水源保證率高于95%的工程有19 處，90%～95%的工程有20 處，其余36處工程的水源保證率都低于90%。

(4)城鎮(zhèn)自來水管網(wǎng)覆蓋范圍小，比例僅為11.3%。

(5)農(nóng)村飲水工程維修養(yǎng)護情況較差。民和縣水費征收率僅為43.2%，而且農(nóng)村飲水工程均沒有固定的維修養(yǎng)護資金，工程的維修養(yǎng)護能力與長效運行保證率低。

2 安全評價體系

2.1 評價指標體系構(gòu)建的原則

(1)科學性與可操作性原則。每一項指標都要概念清晰，涵義明確，既相互聯(lián)系又相互獨立[6]。其所依據(jù)的資料與計算方法必須規(guī)范，即具有可操作性又科學合理，避免產(chǎn)生歧義[7]。定量指標必須含義明確，所依據(jù)的資料要便于獲得，所采用的計算方法能夠適用于不同資料與不同地區(qū)。

(2)全面性原則。評價指標應(yīng)該具有綜合性與代表性，可以全面系統(tǒng)反映農(nóng)村飲水安全的基本特征和發(fā)展水平[8]。評價指標既要體現(xiàn)準則中的內(nèi)容，又要從青海省實際出發(fā)，建立起一套能夠全面反映青海省民和縣農(nóng)村飲水安全評價的指標體系。

(3)層次性原則。農(nóng)村飲水安全的影響因素眾多，為了完整地描述農(nóng)村飲水安全的整體特征，需要將其分解為相互關(guān)聯(lián)的不同層次，相應(yīng)的評價指標也根據(jù)不同的層次而設(shè)立，層次越高的指標越綜合，層次越低的指標越具體[9]。

(4)動態(tài)性原則。飲水安全目標的實現(xiàn)是一個長期、漸進的過程，因此所使用的評價指標必須能夠反映這個動態(tài)的過程，即所選用的指標可以反映飲水安全是隨著時間的增長不斷完善的。

2.2 評價指標體系的選取及分析

2.2.1 評價指標的選取

根據(jù)指標構(gòu)建的原則，本文從水質(zhì)、水量、用水方便程度與供水可持續(xù)性4個方面中選出14個二級指標作為評價指標，如表3所示。本文所選取的一級指標與準則評價指標相同，結(jié)合民和縣實際情況，在一級指標下設(shè)置更加具體、更加具有可操作性的二級指標，用以評價民和縣農(nóng)村飲水安全狀況。

水量方面指標有3項，分別是實際供水能力、水源保證率和供水保證率。截至2017底，民和縣建有83處集中供水工程，本文選取的這3項二級指標，用工程的實際供水能力、年實際供水天數(shù)、水源的實際可供水量來判別水量是否處于安全狀態(tài)。

由于民和縣處于黃土高原氟區(qū)，河流少，水文受降水量控制，地下徑流密閉，水的交替性差，泉水和低洼是氟的富集帶。本文選取水質(zhì)達標率、水質(zhì)凈化與消毒設(shè)施(備)配套率、水質(zhì)檢測能力3個二級指標做為評價水質(zhì)安全程度的標準。

用水方便程度指標分設(shè)了2個二級指標：自來水普及率和取水時間/距離達標率。自來水普及率反映了管網(wǎng)入戶的用水戶的用水方便程度，取水時間/距離達標率反映了管網(wǎng)未入戶程度的用水戶取用水的方便程度。這2項指標綜合反映民和縣用水方便程度。

由于民和縣農(nóng)村供水工程存在一些問題，如城鎮(zhèn)自來水管網(wǎng)覆蓋行政村比例較低，水費征收較為困難，工程普遍沒有維修養(yǎng)護資金等。本文選取城鎮(zhèn)自來水管網(wǎng)覆蓋行政村比例、水源保護程度、水費征收率、維修養(yǎng)護能力、工程管理能力和應(yīng)急供水能力6項指標作為供水可持續(xù)性的二級指標，用以判斷民和縣供水可持續(xù)程度。

2.2.2 評價指標的分析

評價指標體系設(shè)置了4個一級指標和14個二級指標。具體見表3。

表3 民和縣農(nóng)村飲水安全指標體系Tab.3 Rural drinking water safety index system of Minhe County

水量方面指標有3項，分別是實際供水能力、水源保證率和供水保證率。實際供水能力指供水工程建成投產(chǎn)并覆蓋規(guī)劃供水范圍的實際供水量。水源保證率保證用水量的首要條件，是指區(qū)域內(nèi)水源實際可供水量滿足區(qū)域供水需求的比例。供水保證率是指在多年供水年份中供水量能夠得到基本滿足的年數(shù)占總供水年數(shù)的比率，以此來衡量工程連續(xù)供水的能力[10]。

水質(zhì)指標分設(shè)了3個二級指標：水質(zhì)達標率、水質(zhì)凈化與消毒設(shè)施(備)配套率、水質(zhì)檢測能力。飲水水質(zhì)是影響飲水安全的關(guān)鍵，飲水不安全往往是水質(zhì)不達標。水質(zhì)達標率即飲用水水質(zhì)達標人口占農(nóng)村總?cè)丝诘谋壤?，是反映水質(zhì)是否安全的重要指標。水質(zhì)凈化與消毒設(shè)施(備)配套率是指有凈化設(shè)施的集中供水工程數(shù)占工程總數(shù)的比例，是體現(xiàn)水質(zhì)達標程度的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。水質(zhì)檢測能力是指具有水質(zhì)檢測能力的工程數(shù)量占工程總數(shù)的比率，是衡量水質(zhì)達標的有效手段。

用水方便程度指標分設(shè)了2個二級指標：自來水普及率和取水時間/距離達標率。自來水普及程度是農(nóng)村飲用水安全發(fā)展的目標，在一定程度上是農(nóng)村飲用水質(zhì)量的重要標志[11]。自來水普及率即飲用安全衛(wèi)生、方便的自來水人口占農(nóng)村總?cè)丝诘谋壤?，該指標綜合反映了水質(zhì)的達標程度和用水的方便程度[12]。取水時間/距離達標率指區(qū)域內(nèi)取水用戶取水時間、距離達到準則基本達標人口與區(qū)域農(nóng)村總?cè)丝诘谋壤?，反映了管網(wǎng)未入戶的取用水戶的用水方便程度。

供水可持續(xù)性指標分設(shè)了6個二級指標：城鎮(zhèn)自來水管網(wǎng)覆蓋行政村比例、水源保護程度、水費征收率、維修養(yǎng)護能力、工程管理能力和應(yīng)急供水能力。這些二級指標分別反映了飲水工程管網(wǎng)覆蓋程度與建設(shè)能力、水源安全程度、是否具有維修養(yǎng)護資金、是否有專業(yè)水平的管理人員與管理水平、是否具有備用水源等，這些指標都是工程長效運行的重要組成部分，是衡量供水是否可持續(xù)的重要指標。

3 飲水安全評價方法和權(quán)重的確定

3.1 層次分析法(AHP)確定權(quán)重

層次分析法(AHP)是美國著名運籌學家Saaty教授提出的，是用來處理復(fù)雜的社會、政治、經(jīng)濟科學技術(shù)等決策問題的新方法。其能夠較為簡易的對復(fù)雜問題及模糊問題進行決策，廣泛用于那些需要部分定性判斷的問題，在目標結(jié)構(gòu)復(fù)雜且缺乏必要數(shù)據(jù)的情況下更為實用，該方法具有系統(tǒng)、靈活、簡潔的優(yōu)點[13,14]。

首先應(yīng)該建立層次模型，對研究的問題要弄清楚其范圍、所包含的因素及各因素之間的關(guān)系等，以便盡量掌握充分的信息。之后構(gòu)造判斷矩陣，通過兩兩比較,采用1～9的比例標度構(gòu)造一級指標Ai層的主判斷矩陣，然后由上往下構(gòu)造Ai下層二級指標Bi層的判斷矩陣。采用方根法計算判斷矩陣的最大特征根λmax及其所對應(yīng)的特征向量,進行一致性檢驗,若隨機一致性比率CR小于0.1,則可確定各層指標權(quán)重,不同層次權(quán)重計算結(jié)果見表。最后進行層次總排序,確定出二級指標總權(quán)重,如表4所示[15,16]。

表4 指標權(quán)重表Tab.4 Index weight table

3.2 熵權(quán)法確定權(quán)重

熵權(quán)法是一種在綜合考慮各因素提供信息量的基礎(chǔ)上計算一個綜合指標的數(shù)學方法[17]，是客觀賦權(quán)的一種較可靠的方法，該方法計算出的熵值能夠反映出信息的無序性。數(shù)據(jù)的離散程度越大，信息熵月線，其提供的信息量越大，該指標對綜合評價的影響越大，其權(quán)重也應(yīng)越大；反之，各指標值差異越小，信息熵就越大，其提供的信息量越小，該指標對評價結(jié)果的影響也越小，其權(quán)重越小[18,19]。

指標所具有的離散性，其值愈大，反映出指標的離散性越大，相應(yīng)的指標權(quán)重也愈大，從而更多的影響結(jié)果的判斷。用評價指標所建立的判斷矩陣來確定各指標的權(quán)重值可以部分地降低主觀判斷對權(quán)重計算結(jié)果的影響，使評價結(jié)果更符合實際。其具體步驟如下[20,21]：

步驟一：構(gòu)建評價指標的判斷矩陣。

步驟二：對判斷矩陣進行標準化，標準化評價矩陣的信息熵：

(1)

其中：

式中：K為常數(shù)；Ej為信息熵；yij為標準化評價矩陣。

步驟三：求信息效用價值。

Dj=1-ej

(2)

式中：Dj為指標的信息效用價值。

步驟四：指標權(quán)重的計算：

(3)

式中：Wj為指標的熵權(quán)。

熵權(quán)法由評價指標構(gòu)成的判斷矩陣來確定指標權(quán)重，能一定程度上消除主觀判斷對權(quán)重計算的干擾，使得評價結(jié)果更接近實際情況。以民和縣水務(wù)局提供的2015、2016和2017年3年的數(shù)據(jù)為例，將數(shù)據(jù)歸一化處理后，求出信息熵和信息效用價值，最后得出權(quán)重。具體權(quán)重如表4所示。

3.3 綜合權(quán)重

層次分析法雖具有合理的權(quán)重排序，但其主觀隨意性較大；熵值法雖得到的結(jié)果比較客觀，但不能反映專家的知識和經(jīng)驗。本文所討論的農(nóng)村飲水安全評價體系，是一個長期的過程，其需要工程措施與政府決策相結(jié)合才能不斷提高與完善。層次分析法所生成的專家打分表，作者找了不同層次的、不同專業(yè)背景的專家來完成，其權(quán)重具有比較大的參考性。熵值法所參考的數(shù)據(jù)反映了2015-2017年3年內(nèi)相關(guān)指標的完善程度，由于政府的決策與水利工程的長期性，所以數(shù)據(jù)的變化程度比較小。因此，本文將層次分析法所得權(quán)重的70%與熵權(quán)法所得權(quán)重的30%相加得到最后的綜合權(quán)重，熵權(quán)法算出的權(quán)重僅做為層次分析法權(quán)重的輔助。

由表4可得，指標層權(quán)重大小情況為：C5>C1>C4>C7>C2>C8>C6>C3>C9>C10>C12>C11>C13>C14。因此，對青海省民和縣農(nóng)村飲水安全評價體系影響因子比較大的指標為：水質(zhì)凈化與消毒設(shè)施(備)配套率；實際供水能力；水質(zhì)達標率；自來水普及率；水源保證率；取水時間/距離達標率；水質(zhì)監(jiān)測能力；供水保證率。其余指標的權(quán)重較小，其對評價指標體系的建立影響程度較小。

4 基于模糊綜合評價法的農(nóng)村飲水安全評價

模糊綜合評價是一種基于模糊數(shù)學的綜合評價方法，是應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理，從多個因素對評判事物隸屬度等級狀況進行綜合評判的一種方法[22]。根據(jù)農(nóng)村飲水安全評價指標權(quán)重和評價指標，結(jié)合該工程具體情況，對各指標進行評價，最后根據(jù)各指標的平均值乘以指標權(quán)重算出民和縣最后得分。本文將評價等級分為四類，90分以上為很安全，75～90分為安全，60～75分為基本安全，60分以下為不安全。

通過模糊評價法計算，截止2017年底民和縣飲水安全得分為76.133 5分，根據(jù)最大隸屬度原則，綜合評價結(jié)果為中等，因此，截止2017年底民和縣農(nóng)村飲水處于安全的狀態(tài)。由表5可得，在民和縣得分較高的指標為：實際供水能力、水質(zhì)達標率、水質(zhì)凈化與消毒設(shè)施(備)配套率、自來水普及率、供水保證率、取水時間/距離達標率和水源保證率共7 個；得分較低的指標為：城鎮(zhèn)自來水管網(wǎng)覆蓋行政村比例、水費征收率和維修養(yǎng)護能力共3個；其余4 個指標得分都處于中等水平。由表5可知，民和縣農(nóng)村飲水供水工程數(shù)量多，供水量大，取用水方便。

表5 指標層得分表Tab.5 indicator layer score table

5 結(jié) 語

(1)民和縣農(nóng)村飲水安全評價指標體系選取的4個一級指標與14個二級指標是在準則的基礎(chǔ)上，結(jié)合青海省民和縣的具體實際，基于科學分析的基礎(chǔ)上確定。與準則相比，所選取的評價指標更能反映民和縣的具體情況，更具科學性、合理性與可操作性。

(2)層次分析法與熵權(quán)法相結(jié)合，是主觀經(jīng)驗與客觀事實相結(jié)合的一種方法，所得的權(quán)重既反映了原始數(shù)據(jù)的客觀性，又結(jié)合了相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业闹R與經(jīng)驗，提高了權(quán)重計算的合理性與精確度，可以更好地為民和縣農(nóng)村飲水安全評價體系服務(wù)。

(3)民和縣飲水安全指標差異顯著，本文從當?shù)貙嶋H出發(fā)，因地制宜制定評價標準。根據(jù)層次分析法和熵權(quán)法所得的綜合權(quán)重，得出影響民和縣農(nóng)村飲水安全評價體系的指標主要是：水質(zhì)凈化與消毒設(shè)施(備)配套率；實際供水能力；水質(zhì)達標率；自來水普及率；水源保證率；取水時間/距離達標率；水質(zhì)監(jiān)測能力；供水保證率。因此，在制定評價指標體系時，應(yīng)優(yōu)先考慮這8項指標。

(4)通過模糊綜合評價方法計算，青海省民和縣農(nóng)村飲水安全得分為76.133 5，得出民和縣農(nóng)村飲水處于安全狀態(tài)。

(5)針對民和縣農(nóng)村飲水安全工程得分較低的指標，提出以下建議。①供水工程應(yīng)該完善配套設(shè)施，進行并網(wǎng)擴網(wǎng)改造；②強化水源保護，制定科學合理的農(nóng)村水源地保護規(guī)劃，并有效實施；③建立健全工程運行管理的規(guī)章制度和組織管理體系；④主管部門加強對農(nóng)村飲水安全工程的日常監(jiān)督與管理，確保供水工程正常運行；⑤推動農(nóng)村飲水安全工程水價改革，制定合理的供水價格，實現(xiàn)供水工程的良性循環(huán)；⑥加強宣傳教育，強化用水戶的主體責任意識；⑦加大技術(shù)培訓(xùn)，為供水工程提供技術(shù)指導(dǎo)，保證供水安全以及工程的長效運行[23]。