城市供水安全的脆弱性評價體系構建

摘要 城市供水系統所處自然環境的不可控性、城市供水安全所處社會環境的復雜性、城市供水系統在經濟發展的環境中面臨自身與經濟發展的不同步性構成了城市供水安全的三大影響因子。借用生態學中的脆弱性評價方法計算影響因子的評價指數，依據脆弱性評價方法來依次進行評價因子的矩陣模型構建、設定各指標因素的權重、依據模型進行綜合性數字脆弱性評價、歸一化處理，得出具有可比性的綜合評價結果等程序來對城市供水安全進行脆弱性評價。

關鍵詞 城市供水安全 脆弱性評價 脆弱性評價指數 加權平均法

中圖分類號：C922文獻標識碼：Ａ

Building Vulnerability Assessment System

for Urban Water Supply Security

ZHANG Yanli

(Institute of Public Administration， South-central University for Nationalities， Wuhan， Hubei 430074)

AbstractUrban water supply system in which the natural environment is not controllable， urban water supply safe social environment in which the complexity of urban water supply system in the face of economic development， environment and economic development itself does not constitute a synchronization of the three effects of urban water supply security factor. Borrow ecology vulnerability assessment evaluation of the impact factor is calculated index， based on vulnerability assessment methods in order to evaluate the factor matrix modeling， set the weight factor of each index， based on a comprehensive model of digital vulnerability assessment， in the final a treatment， to arrive at a comprehensive evaluation of the results comparable to the urban water supply safety procedures for vulnerability assessment.

Key wordsurban water supply security; vulnerability assessment; vulnerability assessment index; weighted average method

1 城市供水安全的主要影響因素分析

“城市供水安全是指城市供水系統能夠適應經濟和社會發展的需要，充分保證城市居民生活用水、城市工業用水、城市農業用水和消防用水，同時必須滿足用戶對水量、水質和水壓的要求，做到具備充足的水源、足夠的取水、凈水設施能力和合理的輸配水管理， 并力求在運行過程中做到安全、可靠、經濟合理”①影響城市供水安全的因素主要從自然環境、社會環境以及供水系統內部因素等三個方面進行分析，并將對影響因子進行脆弱性評價。

首先，城市供水系統所處自然環境的不可控性。中國的總體水資源的重復利用率約為50%，水資源利用效率低下及水資源浪費嚴重進一步加劇了城市供水壓力。易污染水源的時空分布情況會影響城市供水的安全穩定性，尤其是靠近湖泊河流等水域的城市，由于工業的污水排放途徑大多經由江河稀釋沉淀，但同時，江河湖泊的臨近，也成為實現水資源供給穩定性的重要保障；城市供水安全在預警預測準備程度上的外化及其衍生性災害的發生概率都成為城市供水安全的自然因素的影響因子。

其次，城市供水安全所處社會環境的復雜性。城市的組成結構成為城市供水安全問題的影響因子，因為其影響著供水系統的布局和水資源使用率。“在水源對城市供水行業的影響越來越大的情況下，一個核心城市的供水系統如果僅僅依靠單一水源 ，將使系統的穩定性和可靠性存在較大風險。并且跨流域調水，尤其大江大河的直接取水使城市水源系統的保護問題更顯突出”。②城市供水安全保障機構的救援能力以及市民災難知識儲備葉成為復雜的社會環境的影響因子。

第三，城市供水系統在經濟發展的環境中面臨自身與經濟發展的不同步性。供水企業資金缺乏，供水設施老化使企業在供水安全的源頭作用不能發揮。由于水價受國家嚴格控制，實際形成“用市場價格的原材料生產經營計劃價格的產品”，使供水企業經濟效益下降。管網老化導致水源二次污染，供水質量因受技術及資金因素影響不能達標。我國絕大多數自來水廠采用的傳統加氯消毒， 從而使自來水中的氯含量比原來水中高出數倍以上。③供水設施的抗災能力、應對類似應急事件的經驗、應急性儲備水的比重都成為城市供水系統不能忽視的環節。

2 城市供水安全的脆弱性評價體系構建

“脆弱性評價源于生態學，是對某一自然、人文系統自身的結構、功能進行探討， 預測和評價外部脅迫對系統可能造成的影響，以及評估系統自身對外部脅迫的抵抗力以及從不利影響中恢復的能力，其目的是維護系統的可持續發展，減輕外部脅迫對系統的不利影響和為退化系統的綜合整治提供決策依據”。④應急預案充分利用脆弱性評價的成果，為回應可能的緊急事件提供邏輯清晰的操作步驟減少決策時間和決策壓力，從而減輕人們的心理緊張感 ，合理配置突發事件反應回復所需要的資源 ，使突發事件反應和回復行為更加科學合理。

2.1 脆弱性評價的研究方法

脆弱性評價方法在自然災害脆弱性、全球環境變化脆弱性、生態環境脆弱性等研究領域成果相對較多，一些定量或半定量的脆弱性評價方法已經被提出并得到應用， “根據脆弱評價的思路將脆弱性評價方法分為以下五類：綜合指數法、圖層疊置法、脆弱性函數模型評價法、模糊物元評價法、危險度分析”。⑤目前脆弱性評價中較常用的一種方法是綜合指數法，本文將采用綜合指數法中的加權平均法來作脆弱性評價。該方法從脆弱性表現特征、發生原因等方面建立評價指標體系， 利用統計方法或其他數學方法綜合成脆弱性指數，來表示評價單元脆弱性程度的相對大小。

2.2 城市供水安全的脆弱性評價的構建

（1）評價因子的矩陣模型構建。根據城市供水安全的影響因素和脆弱性評價的目的，設置合理化城市供水安全的脆弱性評價因子是脆弱性評價的首要環節，圖1為城市供水安全的脆弱性評價的矩陣圖。

圖1

根據圖1，城市供水安全的脆弱性評價因素集為：VI={NVI，SVI，IVI}。VI為城市供水安全的脆弱性評價指數（Vulnerability Index），NVI為自然環境因子脆弱性評價指數（Nature Vulnerability Index），SVI為社會環境因子脆弱性評價指數（Society Vulnerability Index），IVI為內部系統因子的脆弱性評價指數(Inner Vulnerability Index).

設定評語集.評語集的設定可根據考察因子的復雜程度來選擇評語集結構。脆弱性評價體系中通常采用要素打分制，既定義各個要素指標的不同級別并用定序型數據代表不同水平，如：10分制中，1表示最差，10表示最好。設城市供水安全的評語集為P，為方便計算，采用5分制進行要素打分，并且定義為1-極不脆弱，5-非常脆弱，2-4屬于中間過渡值，分別代表“較低脆弱”、“一般脆弱”、“較高脆弱”，則城市供水安全的評語集為：P={1，2，3，4，5}

在二級因子中，易污染水源的時空分布、城市供水安全保障機構的救援能力、供水設施的抗災能力、應急性儲備水的比重以及市民災難知識儲備均變現的很脆弱，原因在于工業污染的嚴重、供水安全沒有進入政府保障的視野、供水設施的老化劑質量把關不嚴、水源的不充裕以及應急防范意識不強等多種前提使得因子的評語分集中打為5分。而城市的組成機構、應對類似應急事件的經驗、預警預測準備程度、城市人口的規模分布等因子的脆弱程度相對脆弱性要低，但是因為城市人口的密集度過高、政府應對類似事件缺乏經驗、預警預測的能力尚不完備等因素制約，也使得其評價分值為4分。其他的因子根據其在評價指標中的脆弱程度依次打分。為方便闡述計算方法的使用，暫定二級因子的各要素的評語打分如表1所示：

（2）設定各指標因素的權重。權重表示在評價過程中，是被評價對象的不同側面的重要程度的定量分配，對各評價因子在總體評價中的作用進行區別對待。權重的確定，通常分為專家評分法和問卷調查法。設定城市供水安全的一級評價因子NVI，SVI，IVI的脆弱性權重分別為1，2，3；公共危機管理已經納入政府職能范圍之內，其中預警預測能力的構建自然成為較為關鍵的環節，應急儲備水的供給為水危機發生過程中的應急處理提供基本保障，故而占有很大權重，城市供水機構的救援能力則是在危機發生的整個過程中發揮重要作業，故而其權重也較為重要。其他的因子權重根據其實際中發揮的作用來分別劃分。為方便計算，暫定一級評價因子的權重是相等的，既有恒等式1 = 2 = 3。而二級評價因子的權重可設定如表2所示。

（3）依據模型進行綜合性數字脆弱性評價。根據所設數據，利用加權平均數的運算方法，可得一級評價因子的脆弱性指數為：

NVI=∑1j*P1j（j=1，2，3，4）=4；

SVI=∑2j*P2j（j=1，2，3，4）=4.5；

IVI=∑3j*P3j（j=1，2，3）=4.8

城市供水安全的脆弱性評價指數為：

VI=NVI+SVI+IVI=13.3

（4）歸一化處理，得出具有可比性的綜合評價結果。通過假定的評語集和因子權重的數據加權后，計算出城市脆弱性評價的指數結果，脆弱性評價的指數結果在一定程度上代表了城市供水安全的脆弱程度，指數越高，說明其脆弱性越大，抵抗“進攻者”的入侵能力就越差，城市供水安全的問題的隱患就越明顯。

3 結論

城市供水的脆弱性評價指數可以作為比較基數，同時期不同地區以及同地區不同時期的脆弱性指數都可互相作為比較基數，橫向縱向的進行總體評價，并作為改進要素的參考性依據。政府應以積極的態度構建脆弱性評價體系，將脆弱性評價作為有力的工具，可以檢驗城市供水系統范圍內的薄弱環節，以及確定能夠減少風險的合理方法，使政府職能的執行者對城市供水現狀有一個清楚的認識，便于進行系統安全升級和運行方式調整。相信隨著脆弱性評價理論與技術的不斷進步，以及全面認識供水系統抵抗風險的能力，政府的預警性和應急性能力會得到有效改善。