甘肃省城市饮用水安全综合评价

2016-10-14齐鹏王晓娇徐海鹏李培都杨凯凯

安徽农业科学 2016年9期

齐鹏王晓娇徐海鹏李培都杨凯凯

摘要基于污染问题频发和人口持续增加的现状，运用专家咨询法、层次分析法和主成分分析法构建评价指标体系，通过灰色模型和综合评价法对2003～2013年甘肃省的城市饮用水安全进行了评价。结果表明：构建的评价指标体系合理可行；2003～2013年综合评价值呈波动增长趋势，基本符合实际情况；影响城市饮用水的主要指标依次为主城区人口密度、城市用水普及率、城市居民年人均可支配收入、居民生活用水量、供水水质合格率和水源地水质等级。

关键词城市饮用水；综合评价；关联度分析；甘肃

中图分类号 X52 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2016）09-268-04

Abstract Based on the frequent pollution problems and increasing population， the evaluation index system was established by using expert consultation method， analytic hierarchy process and principal component analysis， urban drinking water security in Gansu Province from 2003 to 2013 was evaluated through gray models and comprehensive evaluation method. The results showed that the evaluation index system is reasonable and feasible. From 2003 to 2013， the comprehensive estimate shows a trend of undulatory growth， which basically accords with the actual situation. The main indexes affecting urban drinking water are population density in main urban area，popularizing rate of urban water， annual per capita disposable income of urban residents， water consumption， the qualified rate of water quality and water quality grade.

Key words Urban drinking water； Comprehensive assessment； Correlation degree analysis； Gansu

飲用水安全直接关系着城市的稳定和发展，是国家公共卫生体系的重要组成部分[1]。伴随着人口的增加、社会经济的发展以及城市建设的加快，环境污染问题日益严重，致使饮用水水质问题趋向复杂化[2-3]。目前，我国饮用水安全态势严峻，全国1 073个集中式地表水水源地有25%水质不达标[4]，一些地区存在着饮用水水质严重不达标、供水保证率低、水性地方病等问题。相当一部分城市水源污染严重，威胁到饮水水质[5]。

20世纪60年代开始，世界各国相继开始了城市饮用水安全的相关研究，并提出了各类水质综合评价指数的数学模型[6]。余若祯等[7]提出了侧重水质评价的饮用水安全评价指标体系——生物毒性测试指标体系和微量有毒有害物质化学指标体系，王东红等[8]、敬燕燕等[9]建立了一种可以应用于饮用水中有毒污染物的筛选和健康风险评价的方法，为饮用水质对人体的综合效应评价提供了行之有效的方法和依据。但是，针对西部半干旱地区饮用水安全的研究还处于初步阶段[10-13]，相关工作主要是对单纯的水质、水量的基本评价，较少考虑经济、供水、环境影响等综合因素。因此，笔者以甘肃省为例，从经济社会、供水用水和环境影响3个层面选择指标，对甘肃省城市饮用水安全进行综合评价，以期为甘肃省饮用水管理提供参考。

1 研究区概况

甘肃省位于我国西北内陆地区，地处黄河上游，地理位置：92°13′～108°46′ E，32°11′～42°57′N，共有4个县级市、58个县、7个民族自治县、17个辖区，全省土地总面积45.40万km2。水资源主要分属黄河、长江、内陆河3个流域，9个水系。全省河流年总径流量415.80亿m3，地下水304.08 m3。全省城镇人口998.80万人（2012年），人均水资源仅为全国的50%。

甘肃省城镇集中式饮用水水源地共119个，其中地下水型79个，河流型30个和湖库型10个。现用水源地113个，备用水源地6个，总服务人口646.51万人。全省水源地设计年取水总量1 384.49万m3，实际取水总量1 108.52万m3，地下水型、河流型和湖库型三类水源地的取水量分别占实际取水总量的85.85%，9.59%和4.56%。全省饮用水水源地有取水口/供水井656个[14]。

2 材料和方法

2.1 数据来源

农田有效灌溉面积、农田实灌面积、林牧渔用水面积等用水状况数据来源于2003～2013年《甘肃省水资源公报》，GDP、城镇居民年人均可支配收入、恩格尔系数等经济状况数据和二氧化硫排放强度、COD排放强度、PM10等环境状况数据来源于2003～2013年《甘肃省统计年鉴》。

2.2 研究方法

2.2.1 饮用水现状评价方法。

评价指标的筛选用主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA），各指标权重的确定用层次分析法（Analytical Hierarchy Process，AHP）[15-16]，数据标准化和综合得分计算公式如下：

3 结果与分析

饮用水的安全是各个方面因素综合的结果表现，并不是单一方面的影响。根据甘肃省实际情况，从用水状况、经济状况、环境状况3个方面分析影响因素（表1）。

3.1 缺失数据处理方法

运用灰色模型对缺失数据通过Matlab软件拟合，得到拟合方程（表2），水源地水质等级和水源地管理体制等定性数据转化为定量分值。

3.2 评价指标体系构建

利用Matlab软件对表1涉及的因素进行主成分分析，计算相关系数矩阵的前几个特征根及其贡献率；通过问卷调查和咨询专家的方法，运用AHP法确定权重及关联度（表3）。

由表3可知，城市饮用水的影响指标依次是供水用水指标、环境影响指标和经济社会指标。经济社会指标包括4个指标，其中城镇居民年人均可支配收入和城市用水普及率对城市饮用水的影响相对大于主城区人口密度和恩格尔系数；供水用水指标包括5个指标，其中居民生活用水量、地下水源供水量、地表水源供水量对城市饮用水的影响相对大于地下水开采净消耗量和枯水期来水量保证率；环境影响指标包括7个指标，对城市饮用水的影响结果基本一致。关联度计算结果表明影响城市饮用水的主要指标依次为主城区人口密度、城市用水普及率、城市居民年人均可支配收入、居民生活用水量、供水水质合格率和水源地水质等级。

3.3 综合评价结果

对初始数据用公式（1）进行去量纲后，利用公式（2）计算综合得分，得到各个年份的综合得分（图1）。

从图1可知，研究时段内经济社会指标、环境影响指标、总体评价结果均呈上升趋势，供水用水指标呈下降趋势。经济社会指标从2003年的-0.09上升至2013年的1.03，变化趋势显著，主要是由于城市居民年人均可支配收入和城市用水普及率分別从2003年的6 878.32元、84.7%提高到2013年的18 964.78元、95.0%，主城区人口密度也下降了37.5%；环境影响指标从2003年的-0.061上升到2013年的0.660，变化趋势明显，主要是由于随着国家对环境的重视，环境影响评价指标均有不同程度的提高，2008年最低是由于该年度工业用水排放达标率有所下降；供水用水指标从2003年的0.24下降到2013年的-0.15，下降幅度明显，主要是由于居民生活用水量、地表水源供水量大幅度增加，枯水期来水量保证率变化小；总体评价结果从2003年的-0.21上升至2013年的0.47，上升幅度显著，经调查与实际情况吻合，说明城市饮用水发展势态较好。

4 结语

对城市饮用水安全状况进行全面合理评价，是制定城市饮用水安全保障对策措施的依据，也是相关规划措施布局的重要基础。运用专家咨询法、层次分析法和主成分分析法构建的甘肃省城市饮用水评价指标体系，涉及经济社会、供水用水和环境影响3个方面，共计16个指标。测算结果表明：

甘肃省城市饮用水安全状况总体呈良性发展，基本符合实际情况；影响城市饮用水的主要指标依次为主城区人口密度、城市用水普及率、城市居民年人均可支配收入、居民生活用水量、供水水质合格率和水源地水质等级，在进行城市饮用水安全保障工作时应加强该方面的分析，以期为城市饮用水安全工作建立良好基础。

参考文献

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