山东省农村规模化安全饮水研究

金丽，郑强，薛雁，毕华军

（山东省水利科学研究院，山东济南 250014）

山东省农村规模化安全饮水研究

金丽，郑强，薛雁，毕华军

（山东省水利科学研究院，山东济南 250014）

在分析山东省农村供水现状和影响农村饮水不安全因素的基础上，对供水水质，供水安全及其预警以及供水水价进行评价，阐述了农村饮水水质的污染状况、供水的安全水平以及主要的不安全因素与水价的不合理程度，并提出合理的治理措施。

山东省；农村饮水；不安全因素；治理措施

山东省属温带季风气候，年平均降水量在550～950 mm，降水量由沿海向内陆逐渐减少，而且降水带有季风性，全年降水的2/3左右集中在夏季。由于山东降水的时空分布不均匀，加之山东省是经济大省，随着经济的发展，需水量不断加大，导致全省水资源短缺。又由于农村地区技术、管理、法律法规及经济补助相对较弱，导致了农村地区水质较差，供水基础设施规划建设较为落后，进而使供水保证率偏低；加之村民的节水意识薄弱，水资源的有效利用率较低，导致农村饮水安全的保障性过低。本文主要针对山东农村地区饮水安全评价、识别以及水源地保护和水环境整治措施等进行研究。

1 农村饮水存在的不安全因素分析

1.1 农村供水工程落后

山东省农村供水工程的前期规划投入较小，而且农村供水工程的建设主要受农村居住条件比较分散的影响，农村供水工程建设规模较小且分散建设，多为单村工程，据调查显示，单村工程数量所占农村供水工程的比例达76.3%。单村工程具有标准低、质量差、管理不完善、服务水平低等缺点，这导致农村饮水工程的水量和水质得不到保证；另外，单村工程中村与村，镇与镇之间没有统一的水价标准和管理模式，往往出现收费高等现象，导致收费困难，进而工程难以维持，造成恶性循环。

1.2 农村供水水质差

由于农村地区技术管理水平差，农村饮用水的处理及水质监测技术水平相应落后，这导致了农村饮用水的水质得不到保障。对山东省典型村的水质评价结果显示，水源地水质超标率达52%，超标指标主要为NO3-N、NH3-N、总硬度以及大肠杆菌等。

1.3 水源地保护力度差

水源地是农村饮用水的直接来源，水源地保护的好坏直接影响到农村饮水安全。对山东典型村水源地污染源及污染排放状况进行调查，结果显示，水源地内耕地所占比例较大，占56.2%，对浅层地下水水源地的影响较大，易造成面源污染。污水排放量较大，主要为生活污水排放。以青岛为例，年污水排放量约为14 269.2万t，而且污水处理率低甚至不处理。

此外，研究还发现农村饮用水的费用较高，供水工程的管理不足，相应的法律法规不完善，村民的节水意识薄弱等不安全因素，这都将会使农村饮水处于不安全状态，进而给农村的经济发展和村民的生命、健康带来不利影响。

2 农村饮水安全评价技术方法

本次研究评价主要包括：农村水源地的水质评价，农村供水安全评价，农村供水安全预警评价以及农村饮水安全工程水价风险评价。

2.1 水质评价

对水源地的水质进行科学、合理的评价，能够定量了解和掌握水源地的水体污染状况，能够为水源地的保护以及水资源的规划管理提供依据。通过对不同的水质评价方法进行对比，提出了综合污染指数法和单因子评价法相结合的评价方法。采用此法不仅能直观地判断出水体中的主要污染因子，避免了单独采用综合污染指数法不能明确水体主要污染物的缺陷，还能合理地展现出水体的情况。

2.2 供水安全评价

水安全影响着人类的身体健康，近年来，人们对水安全问题越来越关注，供水安全评价是研究水安全问题的基础，也是非常重要的环节。以山东省农村饮水安全状况为目标层，以影响水安全的主要因素为准则层，以不安全指标为指标层建立评价指标体系，用熵权法和模糊评价法来确定指标的权重，然后，根据评价标准，用模糊评价方法对供水安全进行评价。

利用建立的供水安全评价模型对供水进行评价，能够明确判断出供水的安全与否，能够将成果分为安全、基本安全和不安全三个等级。

2.3 供水安全预警评价

供水安全预警评价模型的建立：对农村地区的供水现状进行分析，得出不安全因素，进而建立评价指标体系，利用专家打分的方法对指标体系进行量化处理，利用投影寻踪的方法对指标赋予权重，然后利用模糊综合评价模型，结合评价标准对供水安全预警进行评价，得到评价等级和主要的影响因素。

供水安全预警评价的目的是根据预测的结果提前对不安全因素进行防范治理，从而降低供水灾害发生的可能性，保障农村饮水安全。这对于农村的经济发展和农村的水生态建设都具有一定的推动作用。

2.4 村民饮水水价承受能力评价

研究表明，合理的水价模式是保障供水工程在社会主义市场经济条件下可持续运营，发挥预期效益，更好地长期服务于广大农民群众的关键。而研究村民对水价的承受能力有利于确定合理的水价模式。本次研究采用ELES模型对农村饮水水价承受能力进行评价。

对农村饮水水价承受能力进行评价是为了能够更科学、合理地制定水价。由于农村的经济发展相对落后，村民对水价的承受能力较低，水价过高，会超过村民的承受能力，容易造成水费难以收缴等问题的出现，不利于供水工程的正常运行。

3 治理技术措施

针对山东省农村地区饮用水存在的问题提出如下治理措施。

3.1 优化模型

1）区域供水工程适宜规模优化模型。以水厂建设费用、水厂至供水分区的输水管道管网建设费用、单位输水成本总和最小为目标建立目标函数如下：

式中，决策变量Yia表示若水厂i被选中且选择a（k∈ai）规模，则Yia=1，否则Yia=0；Uij表示若水厂i为分区j供水，则Uij=1，否则Uij=0；f1表示水厂假设费用；f2表示管道管网的假设费用；f3表示输水成本。

综合考虑水量平衡，水厂生产规模不大于其最大规模生产能力，各分区供水量不小于其所需水量，水厂输水距离不大于规划的范围，区域内各供水分区只能由一个水厂供水，各备选水厂只采用一种制水规模等约束条件，利用GIS与遗传算法对目标函数进行最优解计算。利用所建立的模型对研究区内的供水工程规模进行优化，能够得到各供水水源地适宜的供水量，能够避免水厂供水量过多或过少引起的不良后果。

2）农村供水水价方案多目标优选模型。阶梯式水价能够较好地满足农村供水，突出社会福利及公平，在节约用水的同时尽可能减轻用户负担的要求。但农村供水阶梯水价方案中阶梯水量及各级水价确定是一个难题。本研究提出阶梯水价方案的选取应综合考虑供水方和受水方的承受能力以及社会经济等，是一个多目标问题，所考虑的指标在优化设计中可能处于矛盾的状态，需要协调选择，得到最优的结果。本文提出了多目标模糊农村供水水价优选模型方法，可以有效地解决水价不同目标下的方案优选问题。

模型可计算各方案的模糊优属度：

式中，rij为第j个方案的在第i个目标上的目标规格化值，定量指标直接给出，定性指标可以采用专家打分法；p=1，2为距离参数；uj即为水价方案j对于“优”的相对隶属度。uj越大，则方案j越优，也即要选择的水价方案。

利用多目标优选模型选能够获得合理的水价，有利于维持工程正常运行、减轻消费者负担、促进节约用水，减少浪费、保障居民基本用水权利、维护社会公平。

3.2 污水处理

综合考虑农村的实际情况以及发展趋势等因素，选取氧化塘治理技术和小型低能耗生活污水处理技术两种技术对农村的污水进行处理，这两种处理技术建设费用低，管理运行费用小，易操作，而且处理效果相对较好，比较适合在农村使用。

1）氧化塘处理技术。氧化塘处理技术的原理是通过塘中微生物的代谢作用对有机物进行氧化分解，来去除污染物，净化水质。该技术具有建设费用低，管理运行费用小，易操作，而且处理效果相对较好等优点。在农村地区，有许多已存在的池塘、洼地以及一些荒废的田地，这为氧化塘的假设提供了有利条件。在上述地方改建氧化塘，不仅能够对生活污水进行处理，还能够在氧化塘内进行养殖，这不仅改善了农村地区的水环境，还能够带动农村地区的经济发展。此种技术适合在村落中使用。

2）小型低能耗生活污水处理技术。该技术是采用好氧——厌氧耦合污泥减量化废水处理技术成果。此种技术在处理污水中污染物的同时，能够将剩余的污泥进行分解。因此，不需要额外建设工程对污泥进行处理，可以减少工程建设费用，而且还简化了处理流程。该技术适合在农村社区中使用。

4 结论

经以上分析知，农村饮水存在供水工程落后，水质和水量得不到保证，水源地保护力度差以及水价偏高、村民意识薄弱、法律法规不完善等不安全因素；对供水水质、供水安全以及供水水价进行评价，明确了农村饮水水质的污染状况、供水的安全水平以及主要的不安全因素和水价的不合理程度；在前述工作的基础上，提出治理措施，包括区域供水工程适宜规模优化模型，农村供水水价方案多目标优选模型和氧化塘处理技术以及小型低能耗生活污水处理设备等治理措施。

此外，保障农村饮水安全还应该从完善法律法规，提高村民的节水意识，改善农村供水基础设施的投资环境等方面做出努力。

（责任编辑 赵其芬）

S277.7

B

1009-6159（2014）-10-0005-03

2014-08-25

金丽（1963—），女，高级工程师