农村供水安全预警模糊综合评价研究

金 丽 ，冷曼曼 ，李庆国 ，李 斌

（1.山东省水利科学研究院，250013，济南；2.济南大学资源与环境学院，250022，济南；3.中国水利水电科学研究院，100048，北京）

农村供水安全预警是指在农村地区，综合考虑自然因素和社会因素对农村供水，尤其是对供水安全问题的影响，通过对农村供水安全进行定性和定量的分析评价，对供水状况的发展情况进行预测，以给出各种警告信息，便于人们作出相应的防范以及补救措施。本文以青岛市为例，在了解该地区农村饮用水供水现状的基础上，综合国内外相关研究，针对山东省农村供水实际情况提出了较为综合与合理的供水安全预警评价指标体系及分级标准，并利用模糊综合评价模型，对研究区现状供水安全进行预警评价，可为区域供水安全的保障及发展提供决策支持。

一、农村供水安全预警评价的理论方法

1.农村供水安全预警指标体系

预警指标通常由警情指标、警源指标以及警兆指标构成。本次研究，供水安全预警指标体系的建立主要是：对山东农村地区供水的现状情况进行分析和评价，归纳山东地区农村供水安全的影响因素，确定警源情况。影响因素主要包括自然因素，如降水、地质地貌等；社会因素，包括经济的发展情况以及村民的饮水安全意识等；技术因素，由于技术薄弱导致的规划不合理以及管理不完善等。在此基础上，建立预警评价指标体系，包括警源所造成后果的严重性和警兆水平2个二级指标，还包括10个三级指标（见图1）。

2.预警评价的分级标准

为了采取合理、有效的措施来应对不同的预警信息，需对预警信息进行分级。预警级别的划分依据主要是警源所造成后果的可能性大小以及造成后果的严重与否。对预警信息进行分级的意义是针对可能出现的后果制备合理的应急方案，这样既能有效预防，也能减少预防措施的费用。对警源造成后果的严重性U1和警兆水平U2的分级标准见表1。农村饮水安全工程供水安全预警U分级标准见图2。

图2中5种预警级别的特征：无警是指供水系统的功能完善，未遭受损害，具有强大的自我恢复能力，供水灾害发生的概率较小、灾害发生带来后果的严重性较小且易于控制；轻警是指供水系统功能基本完善，遭受到一定的破坏，但结构还保持完整，偶尔会发生供水灾害；中警是指供水系统功能开始退化，但结构还保持完整，受到损害后能够自动修复，会发生危害较轻的供水灾害；轻重警是指供水系统的结构遭受破坏，功能退化严重，自我恢复能力丧失，供水灾害的危害加重；重警是指已经失去了供水功能，供水灾害发生的频率加大，危害性加大。供水安全预警评价指标体系中指标警限的划分要结合国家和地区的标准，通过对不同区域的比较和已有资料的分析，并参考相关的预警研究成果来确定。

3.农村供水安全预警模糊综合评价模型

供水安全预警的评价指标大多是定性的，可采用专家打分的方法对指标进行量化。设专家依据指标标准特征值矩阵打分，打分标准一般可取1～5分。根据专家对该工程的m项定性指标的评价分数，并综合专家评价得到各指标值向量X：

图1 农村供水安全预警评价指标体系

表1 警源造成后果的严重性U1和警兆水平U2的分级标准

图2 农村饮水安全工程供水预警等级分区矩阵

对于农村供水安全预警评价对象u的评价，则需要一定的评价标准，本次研究内容的评价标准选为供水安全预警指标分级标准。那么，评价标准指标值矩阵可以表示为：

式中，i为指标数，i＝ 1，2，…，m；h为级别数，h＝ 1，2，…，c。 通常yih是一个区间[a，b]。

参考模糊可变集合理论方法，我们给出农村饮水安全工程供水安全预警模糊综合评价模型：

二、青岛市农村供水安全预警评价

1.研究区概况

近年，青岛市各级政府部门积极推进农村饮水安全工程建设，改善饮用水水质。2005—2006年，青岛市投资3.55亿元，实施了村村通自来水工程，全市农村通自来水率高达95%，解决了138万人的用水难问题；2007年投资0.82亿元，开展除氟改水工程；2005—2009年投资2.4亿元，修建集中供水工程57处。

表2 农村饮水安全工程供水预警评价指标分级标准

2.农村供水安全预警评价

利用指标量化方法对农村供水不安全因素发生的后果进行评级。根据警源的内因以及处理措施等因素，确定农村供水不安全事件发生的概率。专家应在考虑警情发生的可能性的前提下，对警兆水平进行分析。对U1和U2各个分项指标的打分值及打分依据见表2。

根据表2数据，以指标值向量U1与U2采用本文建立的农村饮水安全工程供水安全预警模糊综合评价模型，分别计算出U1与U2的级别隶属度：

根据级别特征值公式，计算级别特征值H：

式中，H为级别，ROUND[]为四舍五入的取整函数。则可以求出警源造成后果的严重性U1与警兆水平U2的评价结果：

评价结果表明：警源造成后果的严重性U1的预警级别为“较大”，警兆水平U2的预警级别为“一般”。由图2可知，青岛市农村饮水安全工程供水安全预警等级为中警。

三、结 语

利用农村供水安全预警模糊综合评价模型对青岛农村地区进行供水安全预警评价，结果显示青岛市农村饮水安全工程供水安全预警等级为中警。这是由于水源地保护工作落后、政策及法规不完善以及运行管理技术力量薄弱等不安全因素所致，为此青岛市在农村饮用水方面作出了很多努力，也取得了许多成就，使农村饮水条件不断得到改善。但是，青岛农村地区饮水工程仍存在许多安全隐患，主要体现在：供水工程落后，供水的保障性过低；管理体制不完善，用水费用难以收缴，又加上农村资金补助少，农村供水工程缺乏自我更新改造能力，导致工程供水功能衰退；工程成本过低和管理不完善，导致饮用水水质不达标等。因此，各级政府部门应该加强对水源地的保护工作，完善相应的法律法规，积极推进技术创新以提高供水质量和保证率，避免供水灾害的发生。

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