山東省農村規模化安全飲水研究

金麗，鄭強，薛雁，畢華軍

（山東省水利科學研究院，山東濟南 250014）

山東省農村規模化安全飲水研究

金麗，鄭強，薛雁，畢華軍

（山東省水利科學研究院，山東濟南 250014）

在分析山東省農村供水現狀和影響農村飲水不安全因素的基礎上，對供水水質，供水安全及其預警以及供水水價進行評價，闡述了農村飲水水質的污染狀況、供水的安全水平以及主要的不安全因素與水價的不合理程度，并提出合理的治理措施。

山東省；農村飲水；不安全因素；治理措施

山東省屬溫帶季風氣候，年平均降水量在550～950 mm，降水量由沿海向內陸逐漸減少，而且降水帶有季風性，全年降水的2/3左右集中在夏季。由于山東降水的時空分布不均勻，加之山東省是經濟大省，隨著經濟的發展，需水量不斷加大，導致全省水資源短缺。又由于農村地區技術、管理、法律法規及經濟補助相對較弱，導致了農村地區水質較差，供水基礎設施規劃建設較為落后，進而使供水保證率偏低；加之村民的節水意識薄弱，水資源的有效利用率較低，導致農村飲水安全的保障性過低。本文主要針對山東農村地區飲水安全評價、識別以及水源地保護和水環境整治措施等進行研究。

1 農村飲水存在的不安全因素分析

1.1 農村供水工程落后

山東省農村供水工程的前期規劃投入較小，而且農村供水工程的建設主要受農村居住條件比較分散的影響，農村供水工程建設規模較小且分散建設，多為單村工程，據調查顯示，單村工程數量所占農村供水工程的比例達76.3%。單村工程具有標準低、質量差、管理不完善、服務水平低等缺點，這導致農村飲水工程的水量和水質得不到保證；另外，單村工程中村與村，鎮與鎮之間沒有統一的水價標準和管理模式，往往出現收費高等現象，導致收費困難，進而工程難以維持，造成惡性循環。

1.2 農村供水水質差

由于農村地區技術管理水平差，農村飲用水的處理及水質監測技術水平相應落后，這導致了農村飲用水的水質得不到保障。對山東省典型村的水質評價結果顯示，水源地水質超標率達52%，超標指標主要為NO3-N、NH3-N、總硬度以及大腸桿菌等。

1.3 水源地保護力度差

水源地是農村飲用水的直接來源，水源地保護的好壞直接影響到農村飲水安全。對山東典型村水源地污染源及污染排放狀況進行調查，結果顯示，水源地內耕地所占比例較大，占56.2%，對淺層地下水水源地的影響較大，易造成面源污染。污水排放量較大，主要為生活污水排放。以青島為例，年污水排放量約為14 269.2萬t，而且污水處理率低甚至不處理。

此外，研究還發現農村飲用水的費用較高，供水工程的管理不足，相應的法律法規不完善，村民的節水意識薄弱等不安全因素，這都將會使農村飲水處于不安全狀態，進而給農村的經濟發展和村民的生命、健康帶來不利影響。

2 農村飲水安全評價技術方法

本次研究評價主要包括：農村水源地的水質評價，農村供水安全評價，農村供水安全預警評價以及農村飲水安全工程水價風險評價。

2.1 水質評價

對水源地的水質進行科學、合理的評價，能夠定量了解和掌握水源地的水體污染狀況，能夠為水源地的保護以及水資源的規劃管理提供依據。通過對不同的水質評價方法進行對比，提出了綜合污染指數法和單因子評價法相結合的評價方法。采用此法不僅能直觀地判斷出水體中的主要污染因子，避免了單獨采用綜合污染指數法不能明確水體主要污染物的缺陷，還能合理地展現出水體的情況。

2.2 供水安全評價

水安全影響著人類的身體健康，近年來，人們對水安全問題越來越關注，供水安全評價是研究水安全問題的基礎，也是非常重要的環節。以山東省農村飲水安全狀況為目標層，以影響水安全的主要因素為準則層，以不安全指標為指標層建立評價指標體系，用熵權法和模糊評價法來確定指標的權重，然后，根據評價標準，用模糊評價方法對供水安全進行評價。

利用建立的供水安全評價模型對供水進行評價，能夠明確判斷出供水的安全與否，能夠將成果分為安全、基本安全和不安全三個等級。

2.3 供水安全預警評價

供水安全預警評價模型的建立：對農村地區的供水現狀進行分析，得出不安全因素，進而建立評價指標體系，利用專家打分的方法對指標體系進行量化處理，利用投影尋蹤的方法對指標賦予權重，然后利用模糊綜合評價模型，結合評價標準對供水安全預警進行評價，得到評價等級和主要的影響因素。

供水安全預警評價的目的是根據預測的結果提前對不安全因素進行防范治理，從而降低供水災害發生的可能性，保障農村飲水安全。這對于農村的經濟發展和農村的水生態建設都具有一定的推動作用。

2.4 村民飲水水價承受能力評價

研究表明，合理的水價模式是保障供水工程在社會主義市場經濟條件下可持續運營，發揮預期效益，更好地長期服務于廣大農民群眾的關鍵。而研究村民對水價的承受能力有利于確定合理的水價模式。本次研究采用ELES模型對農村飲水水價承受能力進行評價。

對農村飲水水價承受能力進行評價是為了能夠更科學、合理地制定水價。由于農村的經濟發展相對落后，村民對水價的承受能力較低，水價過高，會超過村民的承受能力，容易造成水費難以收繳等問題的出現，不利于供水工程的正常運行。

3 治理技術措施

針對山東省農村地區飲用水存在的問題提出如下治理措施。

3.1 優化模型

1）區域供水工程適宜規模優化模型。以水廠建設費用、水廠至供水分區的輸水管道管網建設費用、單位輸水成本總和最小為目標建立目標函數如下：

式中，決策變量Yia表示若水廠i被選中且選擇a（k∈ai）規模，則Yia=1，否則Yia=0；Uij表示若水廠i為分區j供水，則Uij=1，否則Uij=0；f1表示水廠假設費用；f2表示管道管網的假設費用；f3表示輸水成本。

綜合考慮水量平衡，水廠生產規模不大于其最大規模生產能力，各分區供水量不小于其所需水量，水廠輸水距離不大于規劃的范圍，區域內各供水分區只能由一個水廠供水，各備選水廠只采用一種制水規模等約束條件，利用GIS與遺傳算法對目標函數進行最優解計算。利用所建立的模型對研究區內的供水工程規模進行優化，能夠得到各供水水源地適宜的供水量，能夠避免水廠供水量過多或過少引起的不良后果。

2）農村供水水價方案多目標優選模型。階梯式水價能夠較好地滿足農村供水，突出社會福利及公平，在節約用水的同時盡可能減輕用戶負擔的要求。但農村供水階梯水價方案中階梯水量及各級水價確定是一個難題。本研究提出階梯水價方案的選取應綜合考慮供水方和受水方的承受能力以及社會經濟等，是一個多目標問題，所考慮的指標在優化設計中可能處于矛盾的狀態，需要協調選擇，得到最優的結果。本文提出了多目標模糊農村供水水價優選模型方法，可以有效地解決水價不同目標下的方案優選問題。

模型可計算各方案的模糊優屬度：

式中，rij為第j個方案的在第i個目標上的目標規格化值，定量指標直接給出，定性指標可以采用專家打分法；p=1，2為距離參數；uj即為水價方案j對于“優”的相對隸屬度。uj越大，則方案j越優，也即要選擇的水價方案。

利用多目標優選模型選能夠獲得合理的水價，有利于維持工程正常運行、減輕消費者負擔、促進節約用水，減少浪費、保障居民基本用水權利、維護社會公平。

3.2 污水處理

綜合考慮農村的實際情況以及發展趨勢等因素，選取氧化塘治理技術和小型低能耗生活污水處理技術兩種技術對農村的污水進行處理，這兩種處理技術建設費用低，管理運行費用小，易操作，而且處理效果相對較好，比較適合在農村使用。

1）氧化塘處理技術。氧化塘處理技術的原理是通過塘中微生物的代謝作用對有機物進行氧化分解，來去除污染物，凈化水質。該技術具有建設費用低，管理運行費用小，易操作，而且處理效果相對較好等優點。在農村地區，有許多已存在的池塘、洼地以及一些荒廢的田地，這為氧化塘的假設提供了有利條件。在上述地方改建氧化塘，不僅能夠對生活污水進行處理，還能夠在氧化塘內進行養殖，這不僅改善了農村地區的水環境，還能夠帶動農村地區的經濟發展。此種技術適合在村落中使用。

2）小型低能耗生活污水處理技術。該技術是采用好氧——厭氧耦合污泥減量化廢水處理技術成果。此種技術在處理污水中污染物的同時，能夠將剩余的污泥進行分解。因此，不需要額外建設工程對污泥進行處理，可以減少工程建設費用，而且還簡化了處理流程。該技術適合在農村社區中使用。

4 結論

經以上分析知，農村飲水存在供水工程落后，水質和水量得不到保證，水源地保護力度差以及水價偏高、村民意識薄弱、法律法規不完善等不安全因素；對供水水質、供水安全以及供水水價進行評價，明確了農村飲水水質的污染狀況、供水的安全水平以及主要的不安全因素和水價的不合理程度；在前述工作的基礎上，提出治理措施，包括區域供水工程適宜規模優化模型，農村供水水價方案多目標優選模型和氧化塘處理技術以及小型低能耗生活污水處理設備等治理措施。

此外，保障農村飲水安全還應該從完善法律法規，提高村民的節水意識，改善農村供水基礎設施的投資環境等方面做出努力。

（責任編輯 趙其芬）

S277.7

B

1009-6159（2014）-10-0005-03

2014-08-25

金麗（1963—），女，高級工程師