青海省民和縣農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)自然資源與環境建模實驗室 青海省自然地理與環境過程重點實驗室，西寧 810008； 2.青海省水利水電科學研究院有限公司 青海省流域水循環與生態重點實驗室 青海省水資源高效利用工程技術研究中心，西寧810001； 3.民和縣水務局，青海 海東 810800)

農村飲水安全直接影響農民的身體健康和生命安全[1]。農村飲水安全是指農村住戶能夠取得并且在經濟上負擔得起符合國家衛生標準的充足的飲用水[2]。2018年3月由中國水利學會發布的《農村飲水安全評價準則》(T/CHES18-2018)(以下簡稱準則)中從水質、水量、用水方便程度和供水保證率4類指標來評價農村飲水安全，所規定的評價指標較為寬泛。因此，本文以準則為基礎，從青海省實際情況出發——以民和縣為例，對影響青海省農業區農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業區的農村飲水安全評價體系[3]。

1 青海省民和縣農村飲水安全現狀

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。

民和縣現有22個鄉鎮，312個行政村，有44.07萬人。根據青海省農村飲水鞏固提升“十三五”規劃調查得到：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:工業用水0.252 億m3/a；農業用水量1.071 億m3/a；生活方面：城鎮生活用水0.01 億m3/a，農村生活用水0.068 億m3/a；生態環境用水0.003 億m3/a。自來水普及率68.3%，水質達標率65.1%，集中供水率74.6%，城鎮自來水管網覆蓋比例11.2%。

表1 2015年民和縣各行業用水量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，民和縣農村供水工程還存在以下問題：

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

(2)水源的保護程度較差。民和縣劃定水源保護區或保護范圍工程數量有34 處，縣內人飲水源地共65處，已劃定建制鎮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。縣內Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類水源水質的工程數量共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)城鎮自來水管網覆蓋范圍小，比例僅為11.3%。

(5)農村飲水工程維修養護情況較差。民和縣水費征收率僅為43.2%，而且農村飲水工程均沒有固定的維修養護資金，工程的維修養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，既相互聯系又相互獨立[6]。其所依據的資料與計算方法必須規范，即具有可操作性又科學合理，避免產生歧義[7]。定量指標必須含義明確，所依據的資料要便于獲得，所采用的計算方法能夠適用于不同資料與不同地區。

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

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

(4)動態性原則。飲水安全目標的實現是一個長期、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

根據指標構建的原則，本文從水質、水量、用水方便程度與供水可持續性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，結合民和縣實際情況，在一級指標下設置更加具體、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、水源的實際可供水量來判別水量是否處于安全狀態。

由于民和縣處于黃土高原氟區，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。本文選取水質達標率、水質凈化與消毒設施(備)配套率、水質檢測能力3個二級指標做為評價水質安全程度的標準。

用水方便程度指標分設了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。

由于民和縣農村供水工程存在一些問題，如城鎮自來水管網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護資金等。本文選取城鎮自來水管網覆蓋行政村比例、水源保護程度、水費征收率、維修養護能力、工程管理能力和應急供水能力6項指標作為供水可持續性的二級指標，用以判斷民和縣供水可持續程度。

2.2.2 評價指標的分析

評價指標體系設置了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并覆蓋規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，是指區域內水源實際可供水量滿足區域供水需求的比例。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占總供水年數的比率，以此來衡量工程連續供水的能力[10]。

水質指標分設了3個二級指標：水質達標率、水質凈化與消毒設施(備)配套率、水質檢測能力。飲水水質是影響飲水安全的關鍵，飲水不安全往往是水質不達標。水質達標率即飲用水水質達標人口占農村總人口的比例，是反映水質是否安全的重要指標。水質凈化與消毒設施(備)配套率是指有凈化設施的集中供水工程數占工程總數的比例，是體現水質達標程度的重要物質基礎。水質檢測能力是指具有水質檢測能力的工程數量占工程總數的比率，是衡量水質達標的有效手段。

用水方便程度指標分設了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村飲用水安全發展的目標，在一定程度上是農村飲用水質量的重要標志[11]。自來水普及率即飲用安全衛生、方便的自來水人口占農村總人口的比例，該指標綜合反映了水質的達標程度和用水的方便程度[12]。取水時間/距離達標率指區域內取水用戶取水時間、距離達到準則基本達標人口與區域農村總人口的比例，反映了管網未入戶的取用水戶的用水方便程度。

供水可持續性指標分設了6個二級指標：城鎮自來水管網覆蓋行政村比例、水源保護程度、水費征收率、維修養護能力、工程管理能力和應急供水能力。這些二級指標分別反映了飲水工程管網覆蓋程度與建設能力、水源安全程度、是否具有維修養護資金、是否有專業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的重要指標。

3 飲水安全評價方法和權重的確定

3.1 層次分析法(AHP)確定權重

層次分析法(AHP)是美國著名運籌學家Saaty教授提出的，是用來處理復雜的社會、政治、經濟科學技術等決策問題的新方法。其能夠較為簡易的對復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，在目標結構復雜且缺乏必要數據的情況下更為實用，該方法具有系統、靈活、簡潔的優點[13,14]。

首先應該建立層次模型，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系等，以便盡量掌握充分的信息。之后構造判斷矩陣，通過兩兩比較,采用1～9的比例標度構造一級指標Ai層的主判斷矩陣，然后由上往下構造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重,不同層次權重計算結果見表。最后進行層次總排序,確定出二級指標總權重,如表4所示[15,16]。

表4 指標權重表Tab.4 Index weight table

3.2 熵權法確定權重

熵權法是一種在綜合考慮各因素提供信息量的基礎上計算一個綜合指標的數學方法[17]，是客觀賦權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。數據的離散程度越大，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，其權重也應越大；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，該指標對評價結果的影響也越小，其權重越小[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，相應的指標權重也愈大，從而更多的影響結果的判斷。用評價指標所建立的判斷矩陣來確定各指標的權重值可以部分地降低主觀判斷對權重計算結果的影響，使評價結果更符合實際。其具體步驟如下[20,21]：

步驟一：構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；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：指標權重的計算：

(3)

式中：Wj為指標的熵權。

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

3.3 綜合權重

層次分析法雖具有合理的權重排序，但其主觀隨意性較大；熵值法雖得到的結果比較客觀，但不能反映專家的知識和經驗。本文所討論的農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、不同專業背景的專家來完成，其權重具有比較大的參考性。熵值法所參考的數據反映了2015-2017年3年內相關指標的完善程度，由于政府的決策與水利工程的長期性，所以數據的變化程度比較小。因此，本文將層次分析法所得權重的70%與熵權法所得權重的30%相加得到最后的綜合權重，熵權法算出的權重僅做為層次分析法權重的輔助。

由表4可得，指標層權重大小情況為：C5>C1>C4>C7>C2>C8>C6>C3>C9>C10>C12>C11>C13>C14。因此，對青海省民和縣農村飲水安全評價體系影響因子比較大的指標為：水質凈化與消毒設施(備)配套率；實際供水能力；水質達標率；自來水普及率；水源保證率；取水時間/距離達標率；水質監測能力；供水保證率。其余指標的權重較小，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村飲水安全評價

模糊綜合評價是一種基于模糊數學的綜合評價方法，是應用模糊關系合成的原理，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]。根據農村飲水安全評價指標權重和評價指標，結合該工程具體情況，對各指標進行評價，最后根據各指標的平均值乘以指標權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，根據最大隸屬度原則，綜合評價結果為中等，因此，截止2017年底民和縣農村飲水處于安全的狀態。由表5可得，在民和縣得分較高的指標為：實際供水能力、水質達標率、水質凈化與消毒設施(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：城鎮自來水管網覆蓋行政村比例、水費征收率和維修養護能力共3個；其余4 個指標得分都處于中等水平。由表5可知，民和縣農村飲水供水工程數量多，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 語

(1)民和縣農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上，結合青海省民和縣的具體實際，基于科學分析的基礎上確定。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)層次分析法與熵權法相結合，是主觀經驗與客觀事實相結合的一種方法，所得的權重既反映了原始數據的客觀性，又結合了相關領域專家的知識與經驗，提高了權重計算的合理性與精確度，可以更好地為民和縣農村飲水安全評價體系服務。

(3)民和縣飲水安全指標差異顯著，本文從當地實際出發，因地制宜制定評價標準。根據層次分析法和熵權法所得的綜合權重，得出影響民和縣農村飲水安全評價體系的指標主要是：水質凈化與消毒設施(備)配套率；實際供水能力；水質達標率；自來水普及率；水源保證率；取水時間/距離達標率；水質監測能力；供水保證率。因此，在制定評價指標體系時，應優先考慮這8項指標。

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

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