太行山區農村供水系統風險評價模型的建立

□申佩佩 李志學 郝卓君 李 哲

山區供水系統是精準脫貧任務的主要考核指標，但與不斷提升的供水安全要求相比，一些農村人居供水系統經常處于較粗放的管理狀態，存在不同程度的安全隱患，基礎設施建設困難、水資源缺乏、地勢起伏大、水源單一等都是影響山區供水安全的主要方面。為了科學評估項目運行風險、提高安全管理水平，文章以太行山區農村供水系統為研究對象，在調研篩選風險評價方法的基礎上，結合太行山區農村生活生產供水系統的組成、功能和特點，建立供水系統風險評估數學模型。

1.太行山供水系統風險類型分析

太行山區農村的供水系統風險主要來自于水質、水量、水壓、用水保證率以及運行管理5類指標，這些指標風險有同樣或者類似的風險，又有各自特殊的一些風險特點，并不是截然不同的，因此供水系統風險可以根據這5個指標特點進行分類。

水質風險主要包括水源地的水質、水源地周圍環境、凈水工藝過程、輸水過程中的污染、居民生活用水衛生、農村衛生環境等；水量風險主要包括水源地供水、輸水、補水方式、用水總量、突發事件、人員管理風險、凈水生產能力、氣候、當地溫度、設備故障等；水壓風險主要包括取水、配水設施、水處理工藝、計量與監測、自然環境、地勢高差、用水點高度、調度、安全消防、突發事件風險等；用水保證率風險主要包括水源地服務區域面積、突發事件應急能力、輸配水方式、設備運行情況等；運行管理風險主要包括人力資源和管理模式，專業管理人員、技術人員缺失、人員崗位職責不明確、人員操作疏忽等。

風險分析內容關系圖見圖1。

2.風險評價模型評價指標篩選

指標的篩選相對復雜且難度較高，在風險評價模型中對結果的影響較大，一般可分為評價指標初選、評價指標體系優化和評價指標篩選。

初選是將能夠反映評價體系的全部指標篩選出來。指標初選的過程：明確評價體系各層評價目標；分析各個目標，明確每個目標的反映指標；對子目標或指標進行檢查，以防遺漏；指標體系建立之后，一般需要對其進行優化，以提高其系統性及層次性。指標體系優化一般包括指標體系完備性、結構性及聚合性優化。簡單來說，完備性優化是為了防止同層結構之間對相同的內容進行重復評價，結構性優化對評價體系的層數及指標數的合適性進行檢查，聚合性優化是剔除體系中不相關的指標。從理論上來說，雖然供水系統的風險評價指標較多，但是其中一些指標并不會對項目產生明顯的影響，風險因子的識別是針對那些對工程項目的安全及績效等能夠產生明顯影響的關鍵因素。

3.太行山區風險評價模型的建立

3.1 層次分析模型

3.1.1 遞進層次結構模型構造

遞進層次結構模型是將所要解決的問題層次化，明確所要解決的問題與各個因素之間的關系。一般的分為總目標層、中間層和方案層，總目標層著眼于解決所要解決的問題的總目標，中間層著眼于解決方案好壞的評價，方案層則是解決問題的具體方案措施。

3.1.2 比較判斷矩陣

層次分析法的核心是比較判斷矩陣的建立，比較判斷矩陣是將矩陣中因素經過兩兩比較而得出的，即為n個要素可以得到n階比較判斷矩陣，如表1所示。

其中的元素表示在某一準則的基礎上，要素對要素的相對重要性的權重。因此，比較判斷矩陣A具有如下性質：

判斷矩陣中A的元素aij可以通過評價者的知識和經驗來進行估計。但是考慮到評價者估計的不一定準確，因此進行決策前，必須進行一致性檢驗。

在此，采用T.L.Saatty引入1-9個標度的方法。如表2所示。

表2 判斷矩陣中各元素確定的標度

從表1中可以看出，在構造判斷矩陣時，只需給出n（n-1）/2個判斷數值即可。

由于判斷的估計性，并不能使比較判斷矩陣每個要素滿足：

式中：C.I.為一次性指標。

因此，需要對其進行一致性排序檢驗，一致性比率為：

式中：C.R.為一致性比率；R.I.為隨機性指標。

Satty是采用1/9,1/7,...,1...,7,9隨機取數的方式對不同n的比較矩陣中的元素進行賦值，并且對不同的n采用了100-500個字樣，計算其一致性，再求平均值，作為隨機性指標，記為R.I.。具體結果見表3。

表3 隨機性指標RI的數值

若C.R.＜0.10，則認為比較判斷矩陣中的一致性可以接受，權重向量W可以接受。

3.2 模糊綜合評價模型

模糊綜合風險評價方法首先要采用一定的方法對所有風險因素進行權重的設置，以區分風險因素的影響程度及重要性，然后通過模型的構建計算將風險可能性程度最高者作為風險水平的最終確定值。

模型的評估步驟如下：

首先，確定評價對象的因素集，因素集U={u1,u2,...,un}，其中u（ii=1,2,...,n）表示影響評價各因素。

其次，建立評價集，評價集V={v1,v2,...,vn}，其中，v（ii=1,2,...,n)表示專家做出的各種可能的評價結果。

然后，建立模糊關系矩陣，模糊關系矩陣就是建立從U到V的模糊關系R。利用模糊統計的方法，由若干專家對各種因素rij進行評價，

之后，確定權重集，權重主要通過人們的主觀經驗和根據隸屬度的方法進行確定。權重集是通過對因素集中的各因素U（ii=，2，...,n），賦予一個相應的權數a（ii=1,2,...,n），權數所組成的集合即為因素權重集A={a1,a2,...,an}。風險綜合評價中各個因素權重的確定是十分關鍵的工作，賦予權重的不同，結果很可能會有較大的差異性。

最后，建立模糊綜合評價集B，根據模糊綜合評價數學模型進行模糊合成，得出綜合評價結果：

若B中各元素的總和不等于1，則需對B進行歸一化處理，即將B中的每個元素分別除以各元素的總和，得到歸一化的矩陣B，作為綜合評價的結果。

4.結語

以太行山區農村供水系統為研究對象，分析了供水系統的風險內容及特征，在進行指標篩選的基礎上建立了層次分析模型和模糊綜合評價模型，模型將會應用于后期的太行山農村供水系統風險評價，對太行山供水系統進行綜合評價，模型的建立能夠為相似的山區供水提供參考依據。