青海省民和县农村饮水安全评价指标体系研究

尤李俊，陈建宏，韩 赟，李润杰，赵 霞，黄佳盛，冯 琪，杨占云

(1.青海师范大学中美合作(青海师范大学&.普渡大学)自然资源与环境建模实验室 青海省自然地理与环境过程重点实验室，西宁 810008； 2.青海省水利水电科学研究院有限公司 青海省流域水循环与生态重点实验室 青海省水资源高效利用工程技术研究中心，西宁810001； 3.民和县水务局，青海 海东 810800)

农村饮水安全直接影响农民的身体健康和生命安全[1]。农村饮水安全是指农村住户能够取得并且在经济上负担得起符合国家卫生标准的充足的饮用水[2]。2018年3月由中国水利学会发布的《农村饮水安全评价准则》(T/CHES18-2018)(以下简称准则)中从水质、水量、用水方便程度和供水保证率4类指标来评价农村饮水安全，所规定的评价指标较为宽泛。因此，本文以准则为基础，从青海省实际情况出发——以民和县为例，对影响青海省农业区农村饮水安全的因子进行全面、具体的分析，探索建立适合于青海省农业区的农村饮水安全评价体系[3]。

1 青海省民和县农村饮水安全现状

民和回族土族自治县位于青海省东部，地处甘青两省交界，素有“青海东部门户”之称，地理位置为102°26′～103°04′E，北纬35°45′～36°26′N之间[4]。民和县东北部与兰州市红古区相望，东部与甘肃永靖县相连，南部与积石山县隔黄河相对，西南、西部与化隆县、循化县为邻，西北、北部与乐都县接壤[5]。民和县深居内陆，地处高原，降水较少，气候干旱。气候垂直变化差异明显。气温日较差大，年较差小，太阳辐射强，日照时间长，降水地域差异大。具有显著的高原大陆性气候特征。

民和县现有22个乡镇，312个行政村，有44.07万人。根据青海省农村饮水巩固提升“十三五”规划调查得到：截止2015年底，地表水供水量1.324 亿m3/a，地下水供水量0.062 亿m3/a，其他水源供水0.02 亿m3/a。由表1可知:工业用水0.252 亿m3/a；农业用水量1.071 亿m3/a；生活方面：城镇生活用水0.01 亿m3/a，农村生活用水0.068 亿m3/a；生态环境用水0.003 亿m3/a。自来水普及率68.3%，水质达标率65.1%，集中供水率74.6%，城镇自来水管网覆盖比例11.2%。

表1 2015年民和县各行业用水量Tab.1 Water consumption of various industries in Minhe County in 2015

截止2017年底，民和县有农村集中式供水工程83处，日实际供水量10.31 万m3，受益43.63 万人。由表2可知：千吨万人工程有13处，日实际供水量5.62 万m3，受益32.84 万人；200～1 000 m3/d的工程有12处，日实际供水量6 610 m3，受益6.61 万人；20～200 m3/d的工程有46处，日实际供水量4 061 m3，受益4.01 万人；20 m3集中式供水工程中有12处，日实际供水量163 m3，受益0.17万人。

目前，民和县农村供水工程还存在以下问题：

(1)水质净化、消毒设施的配备率较低。民和县共有83 处集中式供水，配套水质净化、消毒设施的工程仅有25 处，还有58 处供水工程没有配套水处理水消毒的相关设施。

(2)水源的保护程度较差。民和县划定水源保护区或保护范围工程数量有34 处，县内人饮水源地共65处，已划定建制镇集中式饮用水源地共10处，未划定的零星水源地共55处。

表2 截止2017年底民和县供水工程情况Tab.2 Water supply projects in Minhe County by the end of 2017

(3)水源保证率低。县内Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类水源水质的工程数量共75处，水源保证率高于95%的工程有19 处，90%～95%的工程有20 处，其余36处工程的水源保证率都低于90%。

(4)城镇自来水管网覆盖范围小，比例仅为11.3%。

(5)农村饮水工程维修养护情况较差。民和县水费征收率仅为43.2%，而且农村饮水工程均没有固定的维修养护资金，工程的维修养护能力与长效运行保证率低。

2 安全评价体系

2.1 评价指标体系构建的原则

(1)科学性与可操作性原则。每一项指标都要概念清晰，涵义明确，既相互联系又相互独立[6]。其所依据的资料与计算方法必须规范，即具有可操作性又科学合理，避免产生歧义[7]。定量指标必须含义明确，所依据的资料要便于获得，所采用的计算方法能够适用于不同资料与不同地区。

(2)全面性原则。评价指标应该具有综合性与代表性，可以全面系统反映农村饮水安全的基本特征和发展水平[8]。评价指标既要体现准则中的内容，又要从青海省实际出发，建立起一套能够全面反映青海省民和县农村饮水安全评价的指标体系。

(3)层次性原则。农村饮水安全的影响因素众多，为了完整地描述农村饮水安全的整体特征，需要将其分解为相互关联的不同层次，相应的评价指标也根据不同的层次而设立，层次越高的指标越综合，层次越低的指标越具体[9]。

(4)动态性原则。饮水安全目标的实现是一个长期、渐进的过程，因此所使用的评价指标必须能够反映这个动态的过程，即所选用的指标可以反映饮水安全是随着时间的增长不断完善的。

2.2 评价指标体系的选取及分析

2.2.1 评价指标的选取

根据指标构建的原则，本文从水质、水量、用水方便程度与供水可持续性4个方面中选出14个二级指标作为评价指标，如表3所示。本文所选取的一级指标与准则评价指标相同，结合民和县实际情况，在一级指标下设置更加具体、更加具有可操作性的二级指标，用以评价民和县农村饮水安全状况。

水量方面指标有3项，分别是实际供水能力、水源保证率和供水保证率。截至2017底，民和县建有83处集中供水工程，本文选取的这3项二级指标，用工程的实际供水能力、年实际供水天数、水源的实际可供水量来判别水量是否处于安全状态。

由于民和县处于黄土高原氟区，河流少，水文受降水量控制，地下径流密闭，水的交替性差，泉水和低洼是氟的富集带。本文选取水质达标率、水质净化与消毒设施(备)配套率、水质检测能力3个二级指标做为评价水质安全程度的标准。

用水方便程度指标分设了2个二级指标：自来水普及率和取水时间/距离达标率。自来水普及率反映了管网入户的用水户的用水方便程度，取水时间/距离达标率反映了管网未入户程度的用水户取用水的方便程度。这2项指标综合反映民和县用水方便程度。

由于民和县农村供水工程存在一些问题，如城镇自来水管网覆盖行政村比例较低，水费征收较为困难，工程普遍没有维修养护资金等。本文选取城镇自来水管网覆盖行政村比例、水源保护程度、水费征收率、维修养护能力、工程管理能力和应急供水能力6项指标作为供水可持续性的二级指标，用以判断民和县供水可持续程度。

2.2.2 评价指标的分析

评价指标体系设置了4个一级指标和14个二级指标。具体见表3。

表3 民和县农村饮水安全指标体系Tab.3 Rural drinking water safety index system of Minhe County

水量方面指标有3项，分别是实际供水能力、水源保证率和供水保证率。实际供水能力指供水工程建成投产并覆盖规划供水范围的实际供水量。水源保证率保证用水量的首要条件，是指区域内水源实际可供水量满足区域供水需求的比例。供水保证率是指在多年供水年份中供水量能够得到基本满足的年数占总供水年数的比率，以此来衡量工程连续供水的能力[10]。

水质指标分设了3个二级指标：水质达标率、水质净化与消毒设施(备)配套率、水质检测能力。饮水水质是影响饮水安全的关键，饮水不安全往往是水质不达标。水质达标率即饮用水水质达标人口占农村总人口的比例，是反映水质是否安全的重要指标。水质净化与消毒设施(备)配套率是指有净化设施的集中供水工程数占工程总数的比例，是体现水质达标程度的重要物质基础。水质检测能力是指具有水质检测能力的工程数量占工程总数的比率，是衡量水质达标的有效手段。

用水方便程度指标分设了2个二级指标：自来水普及率和取水时间/距离达标率。自来水普及程度是农村饮用水安全发展的目标，在一定程度上是农村饮用水质量的重要标志[11]。自来水普及率即饮用安全卫生、方便的自来水人口占农村总人口的比例，该指标综合反映了水质的达标程度和用水的方便程度[12]。取水时间/距离达标率指区域内取水用户取水时间、距离达到准则基本达标人口与区域农村总人口的比例，反映了管网未入户的取用水户的用水方便程度。

供水可持续性指标分设了6个二级指标：城镇自来水管网覆盖行政村比例、水源保护程度、水费征收率、维修养护能力、工程管理能力和应急供水能力。这些二级指标分别反映了饮水工程管网覆盖程度与建设能力、水源安全程度、是否具有维修养护资金、是否有专业水平的管理人员与管理水平、是否具有备用水源等，这些指标都是工程长效运行的重要组成部分，是衡量供水是否可持续的重要指标。

3 饮水安全评价方法和权重的确定

3.1 层次分析法(AHP)确定权重

层次分析法(AHP)是美国著名运筹学家Saaty教授提出的，是用来处理复杂的社会、政治、经济科学技术等决策问题的新方法。其能够较为简易的对复杂问题及模糊问题进行决策，广泛用于那些需要部分定性判断的问题，在目标结构复杂且缺乏必要数据的情况下更为实用，该方法具有系统、灵活、简洁的优点[13,14]。

首先应该建立层次模型，对研究的问题要弄清楚其范围、所包含的因素及各因素之间的关系等，以便尽量掌握充分的信息。之后构造判断矩阵，通过两两比较,采用1～9的比例标度构造一级指标Ai层的主判断矩阵，然后由上往下构造Ai下层二级指标Bi层的判断矩阵。采用方根法计算判断矩阵的最大特征根λmax及其所对应的特征向量,进行一致性检验,若随机一致性比率CR小于0.1,则可确定各层指标权重,不同层次权重计算结果见表。最后进行层次总排序,确定出二级指标总权重,如表4所示[15,16]。

表4 指标权重表Tab.4 Index weight table

3.2 熵权法确定权重

熵权法是一种在综合考虑各因素提供信息量的基础上计算一个综合指标的数学方法[17]，是客观赋权的一种较可靠的方法，该方法计算出的熵值能够反映出信息的无序性。数据的离散程度越大，信息熵月线，其提供的信息量越大，该指标对综合评价的影响越大，其权重也应越大；反之，各指标值差异越小，信息熵就越大，其提供的信息量越小，该指标对评价结果的影响也越小，其权重越小[18,19]。

指标所具有的离散性，其值愈大，反映出指标的离散性越大，相应的指标权重也愈大，从而更多的影响结果的判断。用评价指标所建立的判断矩阵来确定各指标的权重值可以部分地降低主观判断对权重计算结果的影响，使评价结果更符合实际。其具体步骤如下[20,21]：

步骤一：构建评价指标的判断矩阵。

步骤二：对判断矩阵进行标准化，标准化评价矩阵的信息熵：

(1)

其中：

式中：K为常数；Ej为信息熵；yij为标准化评价矩阵。

步骤三：求信息效用价值。

Dj=1-ej

(2)

式中：Dj为指标的信息效用价值。

步骤四：指标权重的计算：

(3)

式中：Wj为指标的熵权。

熵权法由评价指标构成的判断矩阵来确定指标权重，能一定程度上消除主观判断对权重计算的干扰，使得评价结果更接近实际情况。以民和县水务局提供的2015、2016和2017年3年的数据为例，将数据归一化处理后，求出信息熵和信息效用价值，最后得出权重。具体权重如表4所示。

3.3 综合权重

层次分析法虽具有合理的权重排序，但其主观随意性较大；熵值法虽得到的结果比较客观，但不能反映专家的知识和经验。本文所讨论的农村饮水安全评价体系，是一个长期的过程，其需要工程措施与政府决策相结合才能不断提高与完善。层次分析法所生成的专家打分表，作者找了不同层次的、不同专业背景的专家来完成，其权重具有比较大的参考性。熵值法所参考的数据反映了2015-2017年3年内相关指标的完善程度，由于政府的决策与水利工程的长期性，所以数据的变化程度比较小。因此，本文将层次分析法所得权重的70%与熵权法所得权重的30%相加得到最后的综合权重，熵权法算出的权重仅做为层次分析法权重的辅助。

由表4可得，指标层权重大小情况为：C5>C1>C4>C7>C2>C8>C6>C3>C9>C10>C12>C11>C13>C14。因此，对青海省民和县农村饮水安全评价体系影响因子比较大的指标为：水质净化与消毒设施(备)配套率；实际供水能力；水质达标率；自来水普及率；水源保证率；取水时间/距离达标率；水质监测能力；供水保证率。其余指标的权重较小，其对评价指标体系的建立影响程度较小。

4 基于模糊综合评价法的农村饮水安全评价

模糊综合评价是一种基于模糊数学的综合评价方法，是应用模糊关系合成的原理，从多个因素对评判事物隶属度等级状况进行综合评判的一种方法[22]。根据农村饮水安全评价指标权重和评价指标，结合该工程具体情况，对各指标进行评价，最后根据各指标的平均值乘以指标权重算出民和县最后得分。本文将评价等级分为四类，90分以上为很安全，75～90分为安全，60～75分为基本安全，60分以下为不安全。

通过模糊评价法计算，截止2017年底民和县饮水安全得分为76.133 5分，根据最大隶属度原则，综合评价结果为中等，因此，截止2017年底民和县农村饮水处于安全的状态。由表5可得，在民和县得分较高的指标为：实际供水能力、水质达标率、水质净化与消毒设施(备)配套率、自来水普及率、供水保证率、取水时间/距离达标率和水源保证率共7 个；得分较低的指标为：城镇自来水管网覆盖行政村比例、水费征收率和维修养护能力共3个；其余4 个指标得分都处于中等水平。由表5可知，民和县农村饮水供水工程数量多，供水量大，取用水方便。

表5 指标层得分表Tab.5 indicator layer score table

5 结 语

(1)民和县农村饮水安全评价指标体系选取的4个一级指标与14个二级指标是在准则的基础上，结合青海省民和县的具体实际，基于科学分析的基础上确定。与准则相比，所选取的评价指标更能反映民和县的具体情况，更具科学性、合理性与可操作性。

(2)层次分析法与熵权法相结合，是主观经验与客观事实相结合的一种方法，所得的权重既反映了原始数据的客观性，又结合了相关领域专家的知识与经验，提高了权重计算的合理性与精确度，可以更好地为民和县农村饮水安全评价体系服务。

(3)民和县饮水安全指标差异显著，本文从当地实际出发，因地制宜制定评价标准。根据层次分析法和熵权法所得的综合权重，得出影响民和县农村饮水安全评价体系的指标主要是：水质净化与消毒设施(备)配套率；实际供水能力；水质达标率；自来水普及率；水源保证率；取水时间/距离达标率；水质监测能力；供水保证率。因此，在制定评价指标体系时，应优先考虑这8项指标。

(4)通过模糊综合评价方法计算，青海省民和县农村饮水安全得分为76.133 5，得出民和县农村饮水处于安全状态。

(5)针对民和县农村饮水安全工程得分较低的指标，提出以下建议。①供水工程应该完善配套设施，进行并网扩网改造；②强化水源保护，制定科学合理的农村水源地保护规划，并有效实施；③建立健全工程运行管理的规章制度和组织管理体系；④主管部门加强对农村饮水安全工程的日常监督与管理，确保供水工程正常运行；⑤推动农村饮水安全工程水价改革，制定合理的供水价格，实现供水工程的良性循环；⑥加强宣传教育，强化用水户的主体责任意识；⑦加大技术培训，为供水工程提供技术指导，保证供水安全以及工程的长效运行[23]。