葫蘆島市綏中縣農村安全飲水評價

楊 勇

(葫蘆島市綏中縣水利事務服務中心，遼寧 葫蘆島 125200)

0 引 言

水資源為促進經濟發展和增強綜合國力的重要戰略資源，對維持人類生存和自然環境發揮著重要作用近年來，工業廢水、生活污水的排放和生態環境持續惡化等問題，使得農民普遍關注的農村飲水安全問題日趨突出，據統計農村飲水不安全的人口達到2.18×108，自來水普及率不足45%，其中32%的農村人口仍未獲得安全飲用水。農民能夠持續、快捷的獲取足量的符合衛生標準的水資源為飲水安全的基本內涵，解決農村飲水問題為建設小康社會的關鍵目標，而科學評價飲水安全狀況為解決該問題的重要基礎[1]。

當前，現有研究主要側重于問題分析、對策建議、現狀定性分析和概念的界定等方面，大部分研究僅僅從某幾項或某個方面分析區域現狀，而綜合考慮多方面要素開展定量化評價的還鮮有報道，其中如何選擇合理的方法求解各要素權重為當前研究的重要課題之一[2-5]。熵權法該方法因具有計算簡單、結果可靠、原理清晰等優點，在各種評價、多目標決策和方案優選等方面得到廣泛應用，幾乎涵蓋了決策論、社會經濟、工程技術和管理等所有學科[6-8]。據此，文章采用熵權法和綜合分析法科學分析了綏中縣農村飲水安全水平，通過對各要素權重的分析確定能夠顯著影響區域飲水安全的關鍵因子，可為解決綏中縣農村飲水安全存在的問題及制訂飲水安全保障體系提供科學的依據。

1 熵權法基本理論

熱力學中反映分子或離子不可逆運動的現象為熵的概念來源，后被用于描述信息論中的狀態。結合信息論的內涵特征，信息為度量系統有序狀態的重要參數，而衡量系統無序狀態的指標為熵，二者符號相反且絕對值相等。參數值的變異程度直接決定著評價過程中熵值的大小，熵值越小則代表參數值的變異程度越高，所賦予的權值就越大；反之，熵值越大則代表參數值的變異程度越低，所賦予的權值就越小[9-10]。若某項評價要素關于各個參評樣本的值相同，可在評價系統中刪去該要素。因此，各指標權重可依據熵值和參數值變異程度來求解，經加權處理保證評價結果的客觀準確性。采用熵權法求解指標權重的步驟如下：

步驟一：歸一化處理初始數據。設農村飲水安全參評對象有n個、評價要素m個，由此構造初始矩陣A=[aij]m×n，其中i=1，2，…，m;j=1，2，…n。采用極差變化法對其歸一化處理，從而形成標準矩陣R=[rij]m×n。針對參數值越大則評價結果越優型因子，其歸一化處理公式為：

(1)

對于參數值越小則評價結果越優型指標，其歸一化處理公式為：

(2)

步驟二：定義各參數的熵。根軍農村飲水安全各要素熵值的定義，利用下式求解指標i的熵其表達式為：

(3)

步驟三：熵權的求解。結合以上熵值計算結果，利用下式求解農村飲水安全參評要素i的熵權，即：

(4)

熵權的大小在一定程度上體現了各參評要素的相對重要程度，科學合理的確定指標權重為農村飲水安全評價的重要環節。當前，依據決策者的主觀判斷確定各參評要素權重的方法較為常用，因此勢必會產生過低或過高的估計某一指標，從而無法系統、客觀的體現參評樣本的實際狀況。依據所包含有效信息量的多少而確定各指標權重的熵權法，有效規避了因主觀判斷而造成的偏差，從而確保了評價結果的準確合理性。

2 農村飲水安全評價

2.1 區域概況

綏中縣位于葫蘆島市南部，南臨渤海、北枕燕山、東臨興城、西接山海關，處于E119°34'-120°31'，N39°59'-40°37'范圍，總面積2765km2，下轄大王廟鎮、荒地鎮、高臺鎮、綏中鎮、城郊鄉、秋子溝鄉、李家堡鄉等24個鄉鎮。研究區為半濕潤季風氣候，特點為冬長夏暖、春秋季短、雨量集中、雨熱同期、平原風大、四季分明、光照豐富，平均氣溫9.8℃，年日照時數2544.2h，年均降水量652.5mm，年均蒸發量遠遠高于降水量。當地水資源總量7.98億m3，蓄水工程有水庫33座、引水工程26處，控制區域727km2，可實現調節水量1.18億m3，區間徑流量利用0.23億m3，境內有六股河、貓眼河、九江河、黑水河、王寶河等河流，且大多數河道存在流程短、比降陡、面積小等山區型河流特征。一直以來，該區域供水設備老化、供水管網腐蝕、周邊環境污染等問題突出，加之農村消毒、過濾、凈化等設備的缺乏，飲用水供給能力和水質狀況不斷下降，非常有必要綜合評價北票市農村飲水狀況[11-12]。

該區域集山、窮、老、邊、少于一體，全縣81.2%為農業人口，當地氣候多樣且地形復雜，地貌形態有平原、盆地、丘陵和山地，土壤類型以水稻土、巖土、草甸土、沼澤土和棕壤為主，不同區域的經濟發展存在較大差異。依據2016年遼寧省統計年鑒獲取農民人均純收入為4520元，遠遠低于全國平均水平且呈現出逐年增大的趨勢(圖1)。綏中縣地貌形態復雜，加之農村貧困程度深及貧困范圍廣，該縣水利設施建設較為滯后，其中無供水設施人口達到30%，飲水困難和飲水不安全人口占葫蘆島市的45%左右。許多地區都存在苦咸水、氟砷超標、取水不變和水污染等問題，安全飲水對當地經濟發展和居民身心健康產生嚴重的影響。而各地財政困難、投資需求大、人口分布廣、建設條件差和解決難度高等要素，以及氣候變化、污染加劇和不安全飲水群眾收入低等條件限制，使得徹底解決飲水安全問題存在較大的困難。當前，農村飲水安全問題為農民最為關心、普遍存在的問題和生態文明建設的障礙性要素[13-14]。

圖1 綏中縣人均純收入變化

2.2 飲水安全評價體系

飲水評價屬于一項涉及范圍廣、參評要素多的綜合性復雜問題，結合研究區誰資源現狀和相關評價標準，考慮飲水安全對各要素的要求，遵循系統性、可獲取性、代表性和科學性等原則選取評價因子，以綏中縣14個代表性鄉鎮為例，從供水、水質和水量3個方面構建多層次、多要素梯階層次評價體系，如表1所示。其中，特大干旱年缺水不列入水源無保證統計值，該參數僅僅考慮缺水情況為2-3個月；用水不方便主要針對200人以下到居民點300m以外和居住相對集中200人以上到居民點區的情況；生活用水按照每天每人常年<35L確定水量無保證參數值；水質指標中除氟以外其他均執行三級標準，氟執行飲水安全二級標準。

綜合指數為評價目標，它反映保障飲水安全的程度；最主要、最根本的飲水安全系統特征利用供水能力、水量和水質指標反映；指標層層各評價因子為影響供水、水量和水質的主要參數，體現了各子區域間的特征差異和鄉鎮飲水安全的具體情況，同時也是飲水安全科學評價的基本條件。

2.3 權重的計算與分析

根據綏中縣農村飲水安全現狀調查報告和2018年葫蘆島市水資源公報提取評價體系中各參數初始值(表2)。然后對各初始數據利用公式(1)、(2)處理，并對各因子權重ωi和熵值hi利用公式(3)、(4)求解，見表3。

農村飲水安全評價要反映重要性評價指標和保障區域飲水安全的程度，根據綏中縣飲水安全各因子權重可知，人均生活用水、水質達標率、水源無保證人口比、自來水及鄉鎮供水普及率影響飲水安全的關鍵因子，該評價結果綏中縣供水設施薄弱、農村經濟發展落后、地貌形態復雜、地下水易污染及地表水不穩定等情況基本一致。所以，對各評價因子利用熵權法求解權重具有科學合理性，在定量評價農村飲水安全中熵權法具有廣泛的應用前景。

表1 綏中縣農村飲水安全評價體系

表2 綏中縣典型鄉鎮飲水安全指標初始值

表3 評價因子權重及其排序

2.4 綏中縣農村飲水安全評價

目前，綜合評價法理論較為成熟且已廣泛應用于生態環境質量、水環境污染評價等領域。文章采用綜合評價法分析綏中縣農村飲水安全水平，其計算模型為：

(5)

式中：Xi、Wi為評價因子i的標準化值及其權重；ESI為區域飲水安全綜合指數。

根據研究區飲水安全其它指標情況和衛生部、水利部制定的有關評價標準，結合現有研究關于保證率、方便程度、水質、水量等單項指標基本安全和安全的最低值，將農村飲水安全標準劃分為安全、較安全、稍安全、較不安全、不安全5個等級，所對應的ESI取值區間為1.0-0.9、0.9-0.8、0.8-0.6、0.6-0.4、0.4-0.0。因此，可確定綏中縣14個鄉鎮的飲水安全級別、排序和綜合指數值，如表4所示。

表4 綏中縣農村飲水安全水平

根據表4計算結果可知，綏中縣不同鄉鎮的農村飲水安全水平存在較大的差異，且區域經濟發展與這種差異基本一致，可見農村飲水安全受經濟發展的影響較為顯著。農業經濟發展較高的小莊子鎮、高嶺鎮的綜合指數值較高；而較為農業經濟較為滯后的西甸子鎮、王寶鎮等，其綜合指數較低，這與當地農業發展落后、居住分散且居住于丘陵地帶等因素相關。

將綏中縣農村飲水安全水平利用綜合評價和熵權相結合的方法分析，依據等級劃分標準確定綏中縣農村飲水不安全的鄉鎮有1個為西甸子鎮，處于較不安全狀態包括大王廟鎮、萬家鎮、塔山屯鎮、王家寶鎮、沙河鎮、寬幫鎮，處于稍安全狀態的有綏中鎮、高臺鎮、前衛鎮、荒地鎮、前所鎮，處于較安全狀態的有高嶺鎮、小莊子鎮，綏中縣達到安全飲水等級的沒有。整體而言，綏中縣處于不安全飲水等級且保障各地區飲水安全的程度不同。

3 結 論

1)農村飲水安全評價體現了重要性影響因子和保障區域飲水安全的程度，結合綏中縣飲水安全各因子權重，確定水質達標率、鄉鎮供水及自來水普及率、人均生活用水量和水源無保證人口比例為影響飲水安全的關鍵要素。其中，農村飲水處于不安全、較不安全、稍安全和較安全狀態的鄉鎮分別有1、6、5、2個，綏中縣整體處于不安全飲水等級且保障各地區飲水安全的程度不同。對此，應制定科學的水源地保護規劃，強化水源保護，結合農村地區水污染情況，加強對重點污染企業的技術改革，鼓勵企業引用耗水量小、排污量低的新設備和新技術，提倡使用處理效率高、污水排放量小的高效污水處理系統。研究成果可為建設飲水安全保證體系和進一步開展綏中縣飲水安全治理提供一定指導。

2)參數值的變異程度直接決定著評價過程中熵值的大小，熵值越小則代表參數值的變異程度越高，所賦予的權值就越大；反之，熵值越大則代表參數值的變異程度越低，所賦予的權值就越小。較其它方法而言，在權重分配過程中熵權法能夠有效避免決策者主觀判斷可能引起的偏差，更加全面的考慮各評價樣本的信息差異，保證評價結果的科學合理性，在飲水安全評價中熵權法耦合綜合評價法具有廣泛的應用前景。