河北省农村地区水源地安全评价与分析

耿　直，武中强，王小军，闫丽娟



河北省农村地区水源地安全评价与分析

耿直1，武中强2，王小军3，闫丽娟4

(1.水利部水资源管理中心，北京 100053；2.河北省沧州市水利科学研究所，河北 沧州 061000；3.南京水利科学研究院水文水资源与水利工程国家重点实验室，江苏 南京 210029；北控水务集团有限公司，北京 100124)

河北省农村地区水源安全状况不容乐观，存在着诸如供水量不足、水质不达标、监测不完善以及管理不到位等问题，不仅直接影响农业生产，而且威胁着广大农村居民的身体健康，同时对区域的生态环境也有巨大影响，因此进行农村地区水源地安全评价是非常必要的。通过研究，建立河北省农村地区水源地安全评价指标体系，采用合理的评价方法对河北省农村地区水源地进行评价研究，可以明确水源地安全程度，了解影响水源地安全的主要影响因素和各因素所占的比重，从而有针对性的提出解决方法，可以为提高河北省农村地区水源地安全水平提供技术支撑。

农村；水源地；安全评价；分析

河北省农村地区水源地安全由水质安全、水量安全、工程安全和管理安全四方面构成，每个方面又有诸多影响因素，各因素之间相互影响，相互作用，每个因素的变化都会导致整个水源地安全状况的变化，其安全特性表现为区域性和动态性等。根据河北省农村地区水源的特点进行水源地安全评价指标体系以及评价方法的研究，对于开展河北省农村地区饮用水源地保护，防治农村饮用水源污染，保障农村居民身心健康具有重要意义。

表1　华北农村地区水源地安全评价指标体系

1　评价指标体系的建立

农村地区水源地安全评价指标体系的构建以水源地安全构成及内涵为基础，同时综合考虑水源地功能特性，经过评价指标的筛选最终确定水源地安全评价指标，使构建的指标体系能综合反映水源地安全状况的各个方面。本指标体系由目标层、准则层和指标层构成。目标层即为农村地区水源地安全状况，目标层下有四个准则层，分别为水质安全、水量安全、工程安全和生态环境安全。四个准则层下设17个三级指标。见表1。

2　评价方法

2.1评价方法

对河北省农村地区水源地安全评价，经比较分析后，采用AHP法定权的综合指数法。分级标准和分级值如表2所示。

表2　农村地区水源地安全状态分级标准

2.1.1准则层指标数值的计算

准则层指标数值是根据其所包含的指标层指标数值及其相应权重的乘积加权计算而得。准则层安全度的计算采用模型为：

(1)

式中：FB为准则层安全度；W(Ci)为指标层第i个指标的权重；F(Ci)为指标层第i个指标的子安全度值；m为指标数目。

2.1.2水源地安全度的计算

农村水源地总体安全度的计算是采用各准则层元素安全度值与相应权重相乘后进行加权计算而得。其模型公式如下：

(2)

式中：FA为农村水源地安全度；W(Bi)为准则层第i个元素的权重；F(Bi)为准则层第i个元素的安全度值；n为准则层个数。

2.1.3评价指标子安全度计算

由于评价指标的性质不同、计量单位各异，使其缺乏可比性，且当各指标间的水平相差很大时，如果直接用原始数据进行分析计算，就会突出数值较高的指标在综合分析中的作用，相对削弱数值水平较低指标的作用，所以需要对各指标值进行无量纲化处理，即指标安全度的计算。

选取对数函数作为指标无量纲化的函数模型，其计算模型公式为：

y=a+blgx

(3)

式中：a和b为拟合系数。

2.2水源地安全评价指标的子安全度计算

河北农村地区水源地安全评价体系中的指标可大致分为定量指标和定性指标，这两类指标的子安全度计算方法有所不同。

2.2.1定量指标子安全度计算

对于可以定量衡量，有参考标准的部分指标，采用子安全度计算函数方法进行计算。

水源地部分评价指标的子安全度计算函数见表3。

表3　水源地部分评价指标子安全度计算函数

水源地部分安全指标标准值见表4。

表4　水源地部分安全评价指标标准值

2.2.2定性指标子安全度计算

对于定性指标，其安全度的计算方法有所不同。

1)水质类别

水质类别依据《全国城市饮用水水源地安全状况评价技术细则》(水利部水利水电规划设计总院，2005)中的水质评价方法进行计算。

对于一般污染物项目指数，首先计算单项指标指数。对于评价项目i，如监测值Ci处于评价标准分级值Ciok和Ciok+1之间，则评价指标指数计算公式如下：

(4)

式中：Ci为评价项目i的实测浓度；Ciok为评价项目i的k级标准浓度；Ciok+1为评价项目i的k+1级标准浓度；Iiok为评价项目i的k级标准指数值。

需要注意的是：(1)溶解氧与一般指标(项目)不同，一般来说，溶解氧越大，水质越好，因此溶解氧的计算公式与其他指标的公式相反；(2)当Ci>Cio5时，为劣V类水，其单项指标指数一律计为Ii=5；(3)当标准中两级分级值或多级分级值相同时，则单项指标指数按下式计算：

(5)

式中：m为相同标准的个数。

当只有一个区域时，如果该项目未检测出来，则评价指数Ii=1；如果监测值小于所给标准值，则评价指数Ii=2；如果监测值大于所给标准值，则评价指数Ii=5。

然后计算综合指数(WQI)，其值是各单项指数的算术平均值，计算公式如下：

(6)

式中：n为参与评价的指标数。

根据计算结果确定一般污染物的水质指数，判断标准见表5。

表5　一般污染物项目指数评价标准

有毒污染物的单项指标指数计算与一般污染物项目指数计算相同，但综合指数取其各单项指数最大值，即采用水质项目评价最差的作为有毒污染物项目的评判结果(最差项目赋全权)。

对湖库型水源地，则需进行富营养化评价，采用评分法。富营养化评价标准见表6。

在计算得到一般污染物指数、有毒污染物指数和富营养化指数后，计算水源地的水质状况综合指数。

河流型和地下水水源地水质状况指数=0.3×一般污染物指数+0.7×有毒污染物指数；

湖库型水源地水质状况指数=0.2×一般污染物指数+0.5×有毒污染物指数+0.3×富营养化指数。

将得到的结果四舍五入，对照表7，可得水质类别的安全度。

表6　富营养化评价标准

表7　水源地水质状况指数与安全度

2)水质污染风险

污染物对饮用水源的风险随着污染物进入水体的频率以及持续时间的增加而增大，根据一个时间段内污染物从污染源向水源地迁移的百分比确定相应等级。具体评价标准及安全度见表8。

表8　污染物进入水体频率分级及安全度

3)供水保证率

供水保证率的评价标准及安全度见表9。

表9　供水保证率的评价标准及安全度

4)应急能力

应急能力评价标准及安全度见表10。

5)法规和制度建设完善程度

法规和制度建设完善程度评判标准及安全度见表11。

6)水源保护区辐射地带污水排放管道化程度

该指标评价水源保护区辐射地带是否建有排污管道系统，有，安全度为1，否则为0。

表10　应急能力评价标准及安全度

表11　法规和制度建设完善程度评判标准及安全度

7)防洪安全

参照赵彦伟和杨志峰(2005)对城市河流生态系统健康评价的研究成果，将防洪安全的标准分为5个等级，并分别对应5个安全度值。防洪标准及其安全度如表12所示。

表12　防洪标准及其安全度

8)管理及组织机构完善程度

该项指标安全度的计算采用叠加法，即每项制度建设为0.2，有两项安全度即为0.4。每项制度所对应安全度如表13所示。

表13　管理及组织机构完善程度安全度标准

9)水源区保护规划完善程度

该指标为定性指标，安全度的计算依然采用叠加法。评判标准与安全度对应值如表14所示。

表14　水源区保护规划完善程度安全度标准

3　实例分析

选取河北省典型农村地区的水源地进行评价研究，某县供水水源地为地下水，对其进行评价。水源地安全评价准则层，水质安全、水量安全、工程安全和生态环境安全的判断矩阵及权重如表15所示。

表15　河北农村地区水源地安全判断矩阵及权重

判断矩阵一致性比例CR=0.0549<0.1，满足一致性检验，权重可用。

3.1评价指标子安全度计算

各评价指标的子安全度值和权重见表16。

表16　河北省农村地区水源地安全评价指标子安全度值

注：本表数据主要来源于《河北省农村地区水资源保护调研资料汇编》(2011)《河北省水资源公报》(2010)等等。

3.2准则层安全度的计算

计算各准则层的安全度，见表17。

表17　河北省农村地区水源地安全评价体系各准则层安全度

3.3河北省农村典型地区水源地总体安全度与分析

计算河北省农村地区水源地总体安全度，见表18。

表18　河北省农村典型地区水源地总体安全度

该水源地安全度的计算结果为0.7745，属于安全等级里的较安全。

从水质安全来看，当地的供水水源为地下水，未受到污染，故水质很好。从水量安全来看，人均水资源量的缺乏反映出当地水资源总量缺乏，对水源地安全影响较大。从工程安全来看，对于水源地的保护和管理比较到位。从生态环境安全来看，水源地的生态卫生环境保护较好。

4　结语

根据区域水资源条件和特点，建立一套完善的水源地评价指标体系是保障水源地安全的必要技术措施，同时，采用层次分析的方法对指标体系的各层级指标进行权重计算和安全度计算，可以全面、准确的反映某一地区水源地安全状况，指出影响农村水源地安全的主要因素，发现农村水源地存在的主要问题。通过实例，验证了指标体系的合理性和评价方法的准确性，可以做为水源地保护的必要技术措施进行实际应用，切实为解决农村水源地的保护问题提供技术支撑。建议如下：

(1)在评价深层水源地时，要注意深层地下水的污染问题，残存于土壤及地下浅水中的化肥、农药是深层地下水的潜在污染源之一，受污染的浅层地下水有通过越流补给进入深层地下水的可能，因此应加强对当地面源污染的治理和控制；

(2)河北省的水源地以深层地下水源为主，当地不利的气象特点和水文条件决定了水资源的先天性不足，而水资源不合理分配造成水资源后天性紧缺，致使当地近些年超采地下水，造成地下水水位下降和地下浅层漏斗的形成，应积极需要采取开源节流的措施，遏制深层地下水超采。

(3)需要加强水源地应急能力建设，当水源地发生突发性事件时，可以及时进行水源切换，避免水源地水污染事件的发生。

(4)做好水源地的生态环境保护及水源地的水源涵养工作，划定水源地保护区，并采取措施加强水源保护区周边地区的环境监察工作。

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[6]水利部水利水电规划设计总院.全国城市饮用水水源地安全状况评价技术细则.北京水利水电规划总院.2005.

2016-05-30

耿直(1983-)，男，安徽阜阳人，工程师，主要从事水资源管理、节约与保护工作。

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