太行山区农村供水系统安全风险评价

申佩佩，李志学，郝卓君,李慧芳

(河北省水利科学研究院，河北 石家庄 050057)

1 引言

随着人们生活水平的不断提高，各行业对于供水安全性要求明显提高[1]。山区供水因其特殊性，对供水水质、水压以及保障率等方面的安全性要求通常较其他地区更高。本文在对太行山区的饮水安全影响指标进行调研筛选的基础上，利用模糊模型进行太行山区的饮水安全评价，为相似的山区农村饮水安全提供借鉴依据。

2 构建指标评价体系及评价集

通过对太行山区的风险源进行识别，在遵循评价指标体系的构建原则的基础上，对评价指标进行筛选[2]，建立了太行山区农村供水系统相关因素构成的评价指标体系，评价体系包括水质风险、水量风险、供水压力风险、用水保证率风险、运行管理风险5个风险因素，其中水质风险评价因素包括水源污染风险、净水工艺污染、输水过程污染、末端饮用污染、外部环境影响5个指标；水量风险包括水源地供水能力、净水生产能力、管线漏失水量、用户用水量4个指标[3]；供水压力风险包括水源地取水水压、山区农村地势差、供水水压波动、居民用水水压4个指标[4]；用水保证率风险包括平均供水区域大小、供水工程应急能力、供水轮换周期、输水方式4个指标；运行管理风险包括水质检测周期、输水工程维护周期、工程维护费用支出、管理人员水平4个指标。

根据构建的指标体系，评价的对象集为太行山区农村供水系统的不同风险因素，即其因素集为[5]：U= {U1，U2，U3，U4，U5} = {水质风险，水量风险，供水压力风险，用水保证率风险，运行管理风险}[6]，根据调研及专家分析后建立评价集：v= {v1，v2，v3，v4} = {较低风险，一般风险，较高风险，严重风险}[7]。

3 层次分析法

文章利用层次分析法对各个影响因素的权重进行确定计算[8]。

(1)对太行山区农村供水系统综合风险中各指标层权重的确定。

根据判断矩阵的标度方法，通过调研的方法确定比较判断矩阵，如下所示：

W1=2.434；W2=1.825；W3=0.608；W4=1.217；W5=0.304。

对其进行归一化处理：

得出归一化权重矩阵为：

W=[0.381 0.286 0.095 0.191 0.048]T

AW=[1.908 1.431 0.477 0.954

0.239]T

计算判断矩阵的最大特征根λmax：

进行一致性检验：

其中C.R.为一致性比率，C.I.为一致性指标，R.I.是随机性指标，当n=4时，R.I.取0.9，当n=5时，R.I.取1.12。若一致性比率C.R.<0.10，则认为比较判断矩阵中的一致性可以接受，权重向量W可以接受。

根据以上计算可知，太行山区农村供水系统评估体系中各指标层权重为：

W=[0.381 0.286 0.095 0.191 0.048]T

(2)按照(1)的方法对水质风险B1、水量风险B2、供水压力风险B3、用水保证率风险B4、运行管理风险B5中各因素权重进行确定[10]，得出的比较判断矩阵如下所示：

按照(1)的方法对B1、B2、B3、B4、B5进行归一化处理和一致性检验，得出结果如下：

水质风险B1中各因素的权重为：W=[0.375

水量风险B2中各因素的权重为：W=[0.381

0.286 0.190 0.143]T，进行一致性检验为：

供水压力风险B3中各因素的权重为：W=[0.167

0.389 0.333 0.111]T，进行一致性检验：

用水保证率风险B4中各因素的权重为：W=[0.333 0.208 0.167 0.292]T，进行一致性检验：

运行管理风险B5中各因素的权重为：W=[0.211 0.368 0.158 0.263]T，进行一致性检验：

根据以上计算易知太行山区农村供水系统评估体系中各因素的权重，见表1。

表1 太行山区农村供水系统评估体系中各因素的权重

4 建立模糊关系矩阵

(1)根据隶属度的确定方法，请专家打分统计后最终将隶属度汇总得到模糊综合评价矩阵，见表2[11]。

(2)一级综合评价。 通过对风险因素权重及风险评判矩阵的计算得出B层因素指标的一级评价结果[12](表3)。

W1=[0.375 0.250 0.167 0.083 0.125]

则B1=W1×R1=[0.561 0.392 0.050 0.000]

按照同样的方法得出：

B2=[0.562 0.286 0.152 0.000]

B3=[0.439 0.489 0.072 0.000]

B4=[0.246 0.450 0.254 0.050]

B5=[0.711 0.137 0.153 0.000]

表2 供水系统风险源评判矩阵

表3 一层模糊综合评价结果

目标层A各因素相对于评价结果的权重为

W=[0.381 0.286 0.095 0.191 0.048]T

经过计算最后可知其模糊综合评判结果为：

B=W×R=[0.497 0.370 0.125 0.010]T

根据隶属函数的最大原则，对应评价集V中的相应元素，可知太行山区农村供水系统的风险等级为较低风险(表4)，但是通过计算，太行山评价体系风险影响因素中的水质、水量及用水保证率的影响权重较大，证明其在太行山区供水系统中比较可能出现风险，需要采取相应的措施，以减少或避免风险的发生概率。

表4 太行山区农村供水系统风险等级

5 结论

通过对太行山区农村饮水安全的影响指标进行筛选，建立评价指标体系，利用层次分析模型和模糊综合评价模型对太行山区的供水安全系统进行了风险评价，结果表明太行山区农村供水系统的风险等级为较低风险，但是在水质、水量及用水保证率方面发生风险的可能性比较大，需要采取相关措施降低风险的发生概率，评价结果能够为相似的山区供水体系提供示范指导作用。