朝陽市龍城區農村安全飲水評價

孟慶敏

(朝陽市龍城區水利局，遼寧 朝陽 122000)

1 模型的創建

1.1 理論基礎

對于離子與分子不可逆運動過程的描述較為常用的方法為熱力學中熵的概念，有學者在信息論中納入這一概念從而提出了信息熵確定權重的方法，并在農田水利、決策論、經濟管理、工程技術等領域中多目標決策和方案比選均已得到成功應用。綜合考慮了各評價因子包含的有效信息的熵權法，能夠較為較可靠的確定評價指標的客觀權重，系統中信息的無序程度一般按照求解的熵值大小來描述。在信息論中引入熵的概念可用于確定指標的客觀權重，對于定量問題的判斷具有較高的適用性。熵值的大小與信息效用度呈負相關性，而與系統無序程度存在正相關性，影響熵值大小的正指標為參評因子的變異程度[1-5]。

1.2 建模流程

1.2.1 熵權法模型

數據的離散程度越高則提供的信息量越大，該指標對評價結果的貢獻率就越大，因此賦予的指標權值越大；反之，各指標值差異性越小則提供的信息量約少，該指標對評價結果的貢獻率越小，由此賦予的權值越小。為降低權重計算結果受主觀判斷的影響，根據熵值計算結果和評價指標的變異程度求解熵權值，采用加權平均法處理各項評價因子并獲取綜合評價值，其詳細步驟如下：

步驟一：歸一化處理原始數據。設定評價指標數和參評樣本數為n、m，由此可構造初始矩陣為A=(αij)m×n，其中i=1,2,…,m；j=1,2,…,n。為確保評價結果合理性和客觀性需歸一化處理指標矩陣，獲取標準矩陣R=(rij)m×n，其中rij為評價指標j關于評價對象i的標準值，取值區間為0-1。采用下述公式歸一化處理農村安全飲水評價越大越優型和越小越優型指標，即：

(1)

(2)

步驟二：熵值的確定。針對存在n個參評因子的m個待評樣本，利用下式求解評價因子j的熵值，即：

(3)

步驟三：熵權的計算。根據已獲取的評價指標熵值大小，采用公式(4)求解評價指標j的熵權，即：

(4)

衡量各參評指標相對重要程度的定量參數為各因子權重，因此評價結果的準確性與權重計算的準確度直接相關。

1.2.2 綜合評價模型

將評價指標熵權和熵值利用熵權法模型求解后，采用綜合評價法準確評估區域農村飲水安全水平，其數學模型為：

(5)

式中：Fi為農村飲水安全綜合評價值；wj為指標j的權重值；rij為評價因子j關于參評樣本i的標準值，取值區間為0-1。

根據朝陽市農村飲水安全現狀和相關研究資料，將安全飲水程度劃分為安全(Ⅴ級)、較安全(Ⅳ級)、稍安全(Ⅲ級)、較不安全(Ⅱ級)、不安全(Ⅰ級)，所對應的綜合評價值Fi為[0.95，1]、[0.90，0.95)、[0.75，0.90)、[0.50，0.75)、[0.0，0.50)。

2 實例應用

2.1 現狀分析

朝陽市龍城區總人口20.72萬人，其中鄉村人口16.4萬人，占總人口的79.15%，城鎮化程度較低，農村人口飲水在一定程度上存在不安全隱患，主要分為兩大類：其一為水源保證率低；其二為水質不安全，由于衛生條件差雨季汛期水環境出現污染，主要體現在有機物超標及細菌菌落總數超標，對廣大農村群眾身體健康構成嚴重威脅，所以迫切需要解決當前的農村飲水安全問題[6-9]。

傳統的一戶一井仍然為項目農民生活用水的主要方式，污水、垃圾和生活用水在小范圍內循環，衛生條件差且難以保證水質，苦咸、高氟、污染、高砷等水質問題和季節性缺水、取水不便、水量不足等問題對居民正常生活及身體健康已構成嚴重威脅。2019年-2020年朝陽縣按照鄉村振興戰略基本要求，計劃解決龍城區七道泉子鎮、召都巴鎮、、邊杖子鎮、西大營子鎮、聯合鎮大平房鎮等6個鄉鎮的40個村的飲水安全問題，各村形成獨立的管網供水管道，建設飲水工程107處，受益人口為35246人，集中供水率和農村自來水普及率為82.63%、74.88%。工程規模及總體布置為：①建設微機直供的規模以下集中供水105處，主要包括3m×4m井房建設、深井或者大口井源井建設、機電設備及配電設備配套、管網工程布置。②修建集中供水點工程1處，主要改造內容有水源井及井房建設，機電設備及配電設備安裝。③完成蓄水池調蓄供水，由水源井提水至蓄水池，再由蓄水池依靠重力供水至用水住戶1處。

工程設計主要包括確定水源地、供水水量、井型選擇，配套機電型號、管網布置、確定土建附屬工程的規模型式。計劃2019年-2020年工程：新打深井90眼，新建大口井9眼，維修井8眼，新建蓄水池1座，維修蓄水池1座，新建井房89座，維修井房13座，配水管路756555.4m，水泵104臺，微機86臺套，高壓線7045m，低壓線2641m,變壓器72臺套，入戶管路鋪設380820m；土方和石方開挖432942.94m3、47998.77m3，土方回填480941.71m3，水泥路面修復60122m，頂管10153m，消毒設備30臺套。通過完成以上建設任務可保證龍城區全年正常供水、農民能喝上干凈水，從根本上解決農村飲水安全問題及實現提質增效的規劃目標[10-11]。

2.2 創建評價指標體系

根據朝陽縣農村飲水實際情況及水利部、衛生部制定的相關標準，綜合考慮各區域之間的特征差異和研究區域范圍內的具體情況，從供水、水質和水量3個子系統篩選出12項典型指標構建三層次評價體系，如表1所示。

表1 朝陽市農村飲水安全評價體系

2.3 權重的計算

各評價指標數據來源于2019年朝陽市飲水安全現狀調查報告，選取七道泉子鎮、召都巴鎮、邊杖子鎮、西大營子鎮、聯合鎮、大平房鎮等6個鄉鎮作為參評樣本，各樣本初始數據和評價指標權重如表2所示，然后將樣本初始數據利用歸一化公式(1)、(2)處理。

表2 農村飲水安全評價各樣本初始值

農村飲水安全程度評價不僅要考慮各指標的貢獻率大小，而且要反映農村飲水實際情況，結合以上熵權計算結果可知，用水方便程度、集中供水普及率、供水道路普及率、飲水安全普及率和飲用污染地下水人口比等指標對農村飲水水質的影響較為顯著。

2.4 農村安全飲水評價

對朝陽縣龍城區農村安全飲水綜合指數利用公式(5)進行求解，然后依據安全等級劃分標準確定飲水安全綜合評價等級，如表3所示。

表3 朝陽縣龍城區農村安全飲水綜合評價等級

根據表3評價結果可知，飲水安全等級達到較不安全的有聯合鎮、大平房鎮和西大營子鎮，處于不安全等級的有召都巴鎮，邊杖子鎮和七道泉子鎮飲水安全等級為稍不安全。結合朝陽縣龍城區農村飲水現狀，該區域并非大工業和化工等高污染企業集中地，但存在高鹽水及原生性高氟水等水質問題。另外，由于污水處理不到位和取水方式落后等，龍城區農村飲水水質較其它地區相對較差，評價結果較為客觀、真實的反映了龍城區農村飲水實際情況。農村飲水不安全因素差異性和不安全狀態存在較好的一致性，綜合評價體系中水質、水量和供水各因素存在較大差異，其中水質和水量總體屬于較不安全狀態。

為解決以上飲水不安全問題，結合工程實踐和相關資料提出如下防止措施：①加強水源保護和水源地科學規劃，針對重點污染企業加強技術創新改革，鼓勵引進低排放、低耗水量新設備和新技術；②加強專業技術培新和節水宣傳，強化用水戶主體意識和供水工程技術學習，保證農村飲水安全和水利設施長效運行；③為更好的解決不安全飲水問題，依據各地區具體情況適當調整水價，為提升水資源利用率和鼓勵農民節約用水可采用拉大階梯水價的方式；④根據飲水不安全人口分布狀況和不同地區取水方便程度，大力支持各地區農村水利工程建設，合理配置小型分散式和大型集中飲水工程。

3 結 論

根據朝陽縣龍城區實際情況，從多個不同方面選擇影響農村飲水安全的指標，在遵循相關原則的基礎上建立綜合評價體系，較準則層各因素而言選取的評價指標能夠更加客觀、系統的反映雙臺子區農村飲水現狀。

指標權重的準確計算為評價農村安全飲水的關鍵環節，結合各參評要素對評價結果的影響程度，對各因子權重利用熵權法求解，從而有效避免了人為因素對評價結果的影響，確保了飲水安全評價的可靠性和準確性。結果發現，現階段朝陽縣龍城區農村飲水總體屬于較不安全狀態，評價結果較為客觀、真實的反映了龍城區農村飲水實際情況，且不同地區的安全飲水保障程度存在一定差異，為解決以上問題從多個方面提出了有效的治理措施。