太行山區農村供水系統安全風險評價

申佩佩，李志學，郝卓君,李慧芳

(河北省水利科學研究院，河北 石家莊 050057)

1 引言

隨著人們生活水平的不斷提高，各行業對于供水安全性要求明顯提高[1]。山區供水因其特殊性，對供水水質、水壓以及保障率等方面的安全性要求通常較其他地區更高。本文在對太行山區的飲水安全影響指標進行調研篩選的基礎上，利用模糊模型進行太行山區的飲水安全評價，為相似的山區農村飲水安全提供借鑒依據。

2 構建指標評價體系及評價集

通過對太行山區的風險源進行識別，在遵循評價指標體系的構建原則的基礎上，對評價指標進行篩選[2]，建立了太行山區農村供水系統相關因素構成的評價指標體系，評價體系包括水質風險、水量風險、供水壓力風險、用水保證率風險、運行管理風險5個風險因素，其中水質風險評價因素包括水源污染風險、凈水工藝污染、輸水過程污染、末端飲用污染、外部環境影響5個指標；水量風險包括水源地供水能力、凈水生產能力、管線漏失水量、用戶用水量4個指標[3]；供水壓力風險包括水源地取水水壓、山區農村地勢差、供水水壓波動、居民用水水壓4個指標[4]；用水保證率風險包括平均供水區域大小、供水工程應急能力、供水輪換周期、輸水方式4個指標；運行管理風險包括水質檢測周期、輸水工程維護周期、工程維護費用支出、管理人員水平4個指標。

根據構建的指標體系，評價的對象集為太行山區農村供水系統的不同風險因素，即其因素集為[5]：U= {U1，U2，U3，U4，U5} = {水質風險，水量風險，供水壓力風險，用水保證率風險，運行管理風險}[6]，根據調研及專家分析后建立評價集：v= {v1，v2，v3，v4} = {較低風險，一般風險，較高風險，嚴重風險}[7]。

3 層次分析法

文章利用層次分析法對各個影響因素的權重進行確定計算[8]。

(1)對太行山區農村供水系統綜合風險中各指標層權重的確定。

根據判斷矩陣的標度方法，通過調研的方法確定比較判斷矩陣，如下所示：

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

對其進行歸一化處理：

得出歸一化權重矩陣為：

W=[0.381 0.286 0.095 0.191 0.048]T

AW=[1.908 1.431 0.477 0.954

0.239]T

計算判斷矩陣的最大特征根λmax：

進行一致性檢驗：

其中C.R.為一致性比率，C.I.為一致性指標，R.I.是隨機性指標，當n=4時，R.I.取0.9，當n=5時，R.I.取1.12。若一致性比率C.R.<0.10，則認為比較判斷矩陣中的一致性可以接受，權重向量W可以接受。

根據以上計算可知，太行山區農村供水系統評估體系中各指標層權重為：

W=[0.381 0.286 0.095 0.191 0.048]T

(2)按照(1)的方法對水質風險B1、水量風險B2、供水壓力風險B3、用水保證率風險B4、運行管理風險B5中各因素權重進行確定[10]，得出的比較判斷矩陣如下所示：

按照(1)的方法對B1、B2、B3、B4、B5進行歸一化處理和一致性檢驗，得出結果如下：

水質風險B1中各因素的權重為：W=[0.375

水量風險B2中各因素的權重為：W=[0.381

0.286 0.190 0.143]T，進行一致性檢驗為：

供水壓力風險B3中各因素的權重為：W=[0.167

0.389 0.333 0.111]T，進行一致性檢驗：

用水保證率風險B4中各因素的權重為：W=[0.333 0.208 0.167 0.292]T，進行一致性檢驗：

運行管理風險B5中各因素的權重為：W=[0.211 0.368 0.158 0.263]T，進行一致性檢驗：

根據以上計算易知太行山區農村供水系統評估體系中各因素的權重，見表1。

表1 太行山區農村供水系統評估體系中各因素的權重

4 建立模糊關系矩陣

(1)根據隸屬度的確定方法，請專家打分統計后最終將隸屬度匯總得到模糊綜合評價矩陣，見表2[11]。

(2)一級綜合評價。 通過對風險因素權重及風險評判矩陣的計算得出B層因素指標的一級評價結果[12](表3)。

W1=[0.375 0.250 0.167 0.083 0.125]

則B1=W1×R1=[0.561 0.392 0.050 0.000]

按照同樣的方法得出：

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 供水系統風險源評判矩陣

表3 一層模糊綜合評價結果

目標層A各因素相對于評價結果的權重為

W=[0.381 0.286 0.095 0.191 0.048]T

經過計算最后可知其模糊綜合評判結果為：

B=W×R=[0.497 0.370 0.125 0.010]T

根據隸屬函數的最大原則，對應評價集V中的相應元素，可知太行山區農村供水系統的風險等級為較低風險(表4)，但是通過計算，太行山評價體系風險影響因素中的水質、水量及用水保證率的影響權重較大，證明其在太行山區供水系統中比較可能出現風險，需要采取相應的措施，以減少或避免風險的發生概率。

表4 太行山區農村供水系統風險等級

5 結論

通過對太行山區農村飲水安全的影響指標進行篩選，建立評價指標體系，利用層次分析模型和模糊綜合評價模型對太行山區的供水安全系統進行了風險評價，結果表明太行山區農村供水系統的風險等級為較低風險，但是在水質、水量及用水保證率方面發生風險的可能性比較大，需要采取相關措施降低風險的發生概率，評價結果能夠為相似的山區供水體系提供示范指導作用。