太行山區(qū)農(nóng)村供水系統(tǒng)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(yè)對于供水安全性要求明顯提高[1]。山區(qū)供水因其特殊性，對供水水質(zhì)、水壓以及保障率等方面的安全性要求通常較其他地區(qū)更高。本文在對太行山區(qū)的飲水安全影響指標進行調(diào)研篩選的基礎(chǔ)上，利用模糊模型進行太行山區(qū)的飲水安全評價，為相似的山區(qū)農(nóng)村飲水安全提供借鑒依據(jù)。

2 構(gòu)建指標評價體系及評價集

通過對太行山區(qū)的風險源進行識別，在遵循評價指標體系的構(gòu)建原則的基礎(chǔ)上，對評價指標進行篩選[2]，建立了太行山區(qū)農(nóng)村供水系統(tǒng)相關(guān)因素構(gòu)成的評價指標體系，評價體系包括水質(zhì)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(zhì)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(huán)境影響5個指標；水量風險包括水源地供水能力、凈水生產(chǎn)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(qū)農(nóng)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(qū)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(zhì)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(jù)構(gòu)建的指標體系，評價的對象集為太行山區(qū)農(nóng)村供水系統(tǒng)的不同風險因素，即其因素集為[5]：U= {U1，U2，U3，U4，U5} = {水質(zhì)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(jù)調(diào)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(quán)重進行確定計算[8]。

(1)對太行山區(qū)農(nóng)村供水系統(tǒng)綜合風險中各指標層權(quán)重的確定。

根據(jù)判斷矩陣的標度方法，通過調(diào)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(quán)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(quán)重向量W可以接受。

根據(jù)以上計算可知，太行山區(qū)農(nóng)村供水系統(tǒng)評估體系中各指標層權(quán)重為：

W=[0.381 0.286 0.095 0.191 0.048]T

(2)按照(1)的方法對水質(zhì)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(quán)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(jié)果如下：

水質(zhì)風險B1中各因素的權(quán)重為：W=[0.375

水量風險B2中各因素的權(quán)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(quán)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(quán)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(quán)重為：W=[0.211 0.368 0.158 0.263]T，進行一致性檢驗：

根據(jù)以上計算易知太行山區(qū)農(nóng)村供水系統(tǒng)評估體系中各因素的權(quán)重，見表1。

表1 太行山區(qū)農(nóng)村供水系統(tǒng)評估體系中各因素的權(quán)重

4 建立模糊關(guān)系矩陣

(1)根據(jù)隸屬度的確定方法，請專家打分統(tǒng)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(quán)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(jié)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(tǒng)風險源評判矩陣

表3 一層模糊綜合評價結(jié)果

目標層A各因素相對于評價結(jié)果的權(quán)重為

W=[0.381 0.286 0.095 0.191 0.048]T

經(jīng)過計算最后可知其模糊綜合評判結(jié)果為：

B=W×R=[0.497 0.370 0.125 0.010]T

根據(jù)隸屬函數(shù)的最大原則，對應評價集V中的相應元素，可知太行山區(qū)農(nóng)村供水系統(tǒng)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(zhì)、水量及用水保證率的影響權(quán)重較大，證明其在太行山區(qū)供水系統(tǒng)中比較可能出現(xiàn)風險，需要采取相應的措施，以減少或避免風險的發(fā)生概率。

表4 太行山區(qū)農(nóng)村供水系統(tǒng)風險等級

5 結(jié)論

通過對太行山區(qū)農(nóng)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(qū)的供水安全系統(tǒng)進行了風險評價，結(jié)果表明太行山區(qū)農(nóng)村供水系統(tǒng)的風險等級為較低風險，但是在水質(zhì)、水量及用水保證率方面發(fā)生風險的可能性比較大，需要采取相關(guān)措施降低風險的發(fā)生概率，評價結(jié)果能夠為相似的山區(qū)供水體系提供示范指導作用。