朝陽市龍城區(qū)農(nóng)村安全飲水評(píng)價(jià)

孟慶敏

(朝陽市龍城區(qū)水利局，遼寧 朝陽 122000)

1 模型的創(chuàng)建

1.1 理論基礎(chǔ)

對(duì)于離子與分子不可逆運(yùn)動(dòng)過程的描述較為常用的方法為熱力學(xué)中熵的概念，有學(xué)者在信息論中納入這一概念從而提出了信息熵確定權(quán)重的方法，并在農(nóng)田水利、決策論、經(jīng)濟(jì)管理、工程技術(shù)等領(lǐng)域中多目標(biāo)決策和方案比選均已得到成功應(yīng)用。綜合考慮了各評(píng)價(jià)因子包含的有效信息的熵權(quán)法，能夠較為較可靠的確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的客觀權(quán)重，系統(tǒng)中信息的無序程度一般按照求解的熵值大小來描述。在信息論中引入熵的概念可用于確定指標(biāo)的客觀權(quán)重，對(duì)于定量問題的判斷具有較高的適用性。熵值的大小與信息效用度呈負(fù)相關(guān)性，而與系統(tǒng)無序程度存在正相關(guān)性，影響熵值大小的正指標(biāo)為參評(píng)因子的變異程度[1-5]。

1.2 建模流程

1.2.1 熵權(quán)法模型

數(shù)據(jù)的離散程度越高則提供的信息量越大，該指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的貢獻(xiàn)率就越大，因此賦予的指標(biāo)權(quán)值越大；反之，各指標(biāo)值差異性越小則提供的信息量約少，該指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的貢獻(xiàn)率越小，由此賦予的權(quán)值越小。為降低權(quán)重計(jì)算結(jié)果受主觀判斷的影響，根據(jù)熵值計(jì)算結(jié)果和評(píng)價(jià)指標(biāo)的變異程度求解熵權(quán)值，采用加權(quán)平均法處理各項(xiàng)評(píng)價(jià)因子并獲取綜合評(píng)價(jià)值，其詳細(xì)步驟如下：

步驟一：歸一化處理原始數(shù)據(jù)。設(shè)定評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)和參評(píng)樣本數(shù)為n、m，由此可構(gòu)造初始矩陣為A=(αij)m×n，其中i=1,2,…,m；j=1,2,…,n。為確保評(píng)價(jià)結(jié)果合理性和客觀性需歸一化處理指標(biāo)矩陣，獲取標(biāo)準(zhǔn)矩陣R=(rij)m×n，其中rij為評(píng)價(jià)指標(biāo)j關(guān)于評(píng)價(jià)對(duì)象i的標(biāo)準(zhǔn)值，取值區(qū)間為0-1。采用下述公式歸一化處理農(nóng)村安全飲水評(píng)價(jià)越大越優(yōu)型和越小越優(yōu)型指標(biāo)，即：

(1)

(2)

步驟二：熵值的確定。針對(duì)存在n個(gè)參評(píng)因子的m個(gè)待評(píng)樣本，利用下式求解評(píng)價(jià)因子j的熵值，即：

(3)

步驟三：熵權(quán)的計(jì)算。根據(jù)已獲取的評(píng)價(jià)指標(biāo)熵值大小，采用公式(4)求解評(píng)價(jià)指標(biāo)j的熵權(quán)，即：

(4)

衡量各參評(píng)指標(biāo)相對(duì)重要程度的定量參數(shù)為各因子權(quán)重，因此評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性與權(quán)重計(jì)算的準(zhǔn)確度直接相關(guān)。

1.2.2 綜合評(píng)價(jià)模型

將評(píng)價(jià)指標(biāo)熵權(quán)和熵值利用熵權(quán)法模型求解后，采用綜合評(píng)價(jià)法準(zhǔn)確評(píng)估區(qū)域農(nóng)村飲水安全水平，其數(shù)學(xué)模型為：

(5)

式中：Fi為農(nóng)村飲水安全綜合評(píng)價(jià)值；wj為指標(biāo)j的權(quán)重值；rij為評(píng)價(jià)因子j關(guān)于參評(píng)樣本i的標(biāo)準(zhǔn)值，取值區(qū)間為0-1。

根據(jù)朝陽市農(nóng)村飲水安全現(xiàn)狀和相關(guān)研究資料，將安全飲水程度劃分為安全(Ⅴ級(jí))、較安全(Ⅳ級(jí))、稍安全(Ⅲ級(jí))、較不安全(Ⅱ級(jí))、不安全(Ⅰ級(jí))，所對(duì)應(yīng)的綜合評(píng)價(jià)值Fi為[0.95，1]、[0.90，0.95)、[0.75，0.90)、[0.50，0.75)、[0.0，0.50)。

2 實(shí)例應(yīng)用

2.1 現(xiàn)狀分析

朝陽市龍城區(qū)總?cè)丝?0.72萬人，其中鄉(xiāng)村人口16.4萬人，占總?cè)丝诘?9.15%，城鎮(zhèn)化程度較低，農(nóng)村人口飲水在一定程度上存在不安全隱患，主要分為兩大類：其一為水源保證率低；其二為水質(zhì)不安全，由于衛(wèi)生條件差雨季汛期水環(huán)境出現(xiàn)污染，主要體現(xiàn)在有機(jī)物超標(biāo)及細(xì)菌菌落總數(shù)超標(biāo)，對(duì)廣大農(nóng)村群眾身體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅，所以迫切需要解決當(dāng)前的農(nóng)村飲水安全問題[6-9]。

傳統(tǒng)的一戶一井仍然為項(xiàng)目農(nóng)民生活用水的主要方式，污水、垃圾和生活用水在小范圍內(nèi)循環(huán)，衛(wèi)生條件差且難以保證水質(zhì)，苦咸、高氟、污染、高砷等水質(zhì)問題和季節(jié)性缺水、取水不便、水量不足等問題對(duì)居民正常生活及身體健康已構(gòu)成嚴(yán)重威脅。2019年-2020年朝陽縣按照鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略基本要求，計(jì)劃解決龍城區(qū)七道泉子鎮(zhèn)、召都巴鎮(zhèn)、、邊杖子鎮(zhèn)、西大營(yíng)子鎮(zhèn)、聯(lián)合鎮(zhèn)大平房鎮(zhèn)等6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的40個(gè)村的飲水安全問題，各村形成獨(dú)立的管網(wǎng)供水管道，建設(shè)飲水工程107處，受益人口為35246人，集中供水率和農(nóng)村自來水普及率為82.63%、74.88%。工程規(guī)模及總體布置為：①建設(shè)微機(jī)直供的規(guī)模以下集中供水105處，主要包括3m×4m井房建設(shè)、深井或者大口井源井建設(shè)、機(jī)電設(shè)備及配電設(shè)備配套、管網(wǎng)工程布置。②修建集中供水點(diǎn)工程1處，主要改造內(nèi)容有水源井及井房建設(shè)，機(jī)電設(shè)備及配電設(shè)備安裝。③完成蓄水池調(diào)蓄供水，由水源井提水至蓄水池，再由蓄水池依靠重力供水至用水住戶1處。

工程設(shè)計(jì)主要包括確定水源地、供水水量、井型選擇，配套機(jī)電型號(hào)、管網(wǎng)布置、確定土建附屬工程的規(guī)模型式。計(jì)劃2019年-2020年工程：新打深井90眼，新建大口井9眼，維修井8眼，新建蓄水池1座，維修蓄水池1座，新建井房89座，維修井房13座，配水管路756555.4m，水泵104臺(tái)，微機(jī)86臺(tái)套，高壓線7045m，低壓線2641m,變壓器72臺(tái)套，入戶管路鋪設(shè)380820m；土方和石方開挖432942.94m3、47998.77m3，土方回填480941.71m3，水泥路面修復(fù)60122m，頂管10153m，消毒設(shè)備30臺(tái)套。通過完成以上建設(shè)任務(wù)可保證龍城區(qū)全年正常供水、農(nóng)民能喝上干凈水，從根本上解決農(nóng)村飲水安全問題及實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效的規(guī)劃目標(biāo)[10-11]。

2.2 創(chuàng)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)朝陽縣農(nóng)村飲水實(shí)際情況及水利部、衛(wèi)生部制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮各區(qū)域之間的特征差異和研究區(qū)域范圍內(nèi)的具體情況，從供水、水質(zhì)和水量3個(gè)子系統(tǒng)篩選出12項(xiàng)典型指標(biāo)構(gòu)建三層次評(píng)價(jià)體系，如表1所示。

表1 朝陽市農(nóng)村飲水安全評(píng)價(jià)體系

2.3 權(quán)重的計(jì)算

各評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于2019年朝陽市飲水安全現(xiàn)狀調(diào)查報(bào)告，選取七道泉子鎮(zhèn)、召都巴鎮(zhèn)、邊杖子鎮(zhèn)、西大營(yíng)子鎮(zhèn)、聯(lián)合鎮(zhèn)、大平房鎮(zhèn)等6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為參評(píng)樣本，各樣本初始數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重如表2所示，然后將樣本初始數(shù)據(jù)利用歸一化公式(1)、(2)處理。

表2 農(nóng)村飲水安全評(píng)價(jià)各樣本初始值

農(nóng)村飲水安全程度評(píng)價(jià)不僅要考慮各指標(biāo)的貢獻(xiàn)率大小，而且要反映農(nóng)村飲水實(shí)際情況，結(jié)合以上熵權(quán)計(jì)算結(jié)果可知，用水方便程度、集中供水普及率、供水道路普及率、飲水安全普及率和飲用污染地下水人口比等指標(biāo)對(duì)農(nóng)村飲水水質(zhì)的影響較為顯著。

2.4 農(nóng)村安全飲水評(píng)價(jià)

對(duì)朝陽縣龍城區(qū)農(nóng)村安全飲水綜合指數(shù)利用公式(5)進(jìn)行求解，然后依據(jù)安全等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)確定飲水安全綜合評(píng)價(jià)等級(jí)，如表3所示。

表3 朝陽縣龍城區(qū)農(nóng)村安全飲水綜合評(píng)價(jià)等級(jí)

根據(jù)表3評(píng)價(jià)結(jié)果可知，飲水安全等級(jí)達(dá)到較不安全的有聯(lián)合鎮(zhèn)、大平房鎮(zhèn)和西大營(yíng)子鎮(zhèn)，處于不安全等級(jí)的有召都巴鎮(zhèn)，邊杖子鎮(zhèn)和七道泉子鎮(zhèn)飲水安全等級(jí)為稍不安全。結(jié)合朝陽縣龍城區(qū)農(nóng)村飲水現(xiàn)狀，該區(qū)域并非大工業(yè)和化工等高污染企業(yè)集中地，但存在高鹽水及原生性高氟水等水質(zhì)問題。另外，由于污水處理不到位和取水方式落后等，龍城區(qū)農(nóng)村飲水水質(zhì)較其它地區(qū)相對(duì)較差，評(píng)價(jià)結(jié)果較為客觀、真實(shí)的反映了龍城區(qū)農(nóng)村飲水實(shí)際情況。農(nóng)村飲水不安全因素差異性和不安全狀態(tài)存在較好的一致性，綜合評(píng)價(jià)體系中水質(zhì)、水量和供水各因素存在較大差異，其中水質(zhì)和水量總體屬于較不安全狀態(tài)。

為解決以上飲水不安全問題，結(jié)合工程實(shí)踐和相關(guān)資料提出如下防止措施：①加強(qiáng)水源保護(hù)和水源地科學(xué)規(guī)劃，針對(duì)重點(diǎn)污染企業(yè)加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新改革，鼓勵(lì)引進(jìn)低排放、低耗水量新設(shè)備和新技術(shù)；②加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)培新和節(jié)水宣傳，強(qiáng)化用水戶主體意識(shí)和供水工程技術(shù)學(xué)習(xí)，保證農(nóng)村飲水安全和水利設(shè)施長(zhǎng)效運(yùn)行；③為更好的解決不安全飲水問題，依據(jù)各地區(qū)具體情況適當(dāng)調(diào)整水價(jià)，為提升水資源利用率和鼓勵(lì)農(nóng)民節(jié)約用水可采用拉大階梯水價(jià)的方式；④根據(jù)飲水不安全人口分布狀況和不同地區(qū)取水方便程度，大力支持各地區(qū)農(nóng)村水利工程建設(shè)，合理配置小型分散式和大型集中飲水工程。

3 結(jié) 論

根據(jù)朝陽縣龍城區(qū)實(shí)際情況，從多個(gè)不同方面選擇影響農(nóng)村飲水安全的指標(biāo)，在遵循相關(guān)原則的基礎(chǔ)上建立綜合評(píng)價(jià)體系，較準(zhǔn)則層各因素而言選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)能夠更加客觀、系統(tǒng)的反映雙臺(tái)子區(qū)農(nóng)村飲水現(xiàn)狀。

指標(biāo)權(quán)重的準(zhǔn)確計(jì)算為評(píng)價(jià)農(nóng)村安全飲水的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，結(jié)合各參評(píng)要素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響程度，對(duì)各因子權(quán)重利用熵權(quán)法求解，從而有效避免了人為因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，確保了飲水安全評(píng)價(jià)的可靠性和準(zhǔn)確性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段朝陽縣龍城區(qū)農(nóng)村飲水總體屬于較不安全狀態(tài)，評(píng)價(jià)結(jié)果較為客觀、真實(shí)的反映了龍城區(qū)農(nóng)村飲水實(shí)際情況，且不同地區(qū)的安全飲水保障程度存在一定差異，為解決以上問題從多個(gè)方面提出了有效的治理措施。