基于WPI模型的朝阳地区农村水安全评价

徐弘达

（凌源市水务局，辽宁 凌源 122500）

伴随着社会的进步与经济发展，朝阳市水土流失、水资源短缺及水污染问题越来越突出，不仅影响到当地经济的进步，同时也逐渐影响到朝阳市人民的身体健康[1]。怎样全面实现水资源保护和经济快速发展已成为朝阳市目前急待解决的问题[2]。本文以朝阳市农村地区为研究对象，分别从环境、能力、利用、途径和资源5个因素入手，应用层次分析法和熵权法获得综合权重[3]，建立水匮乏指数的模型，对该地区的水安全进行综合评估，并提出水安全的保障对策，为改善朝阳市农村地区水环境状况，具有重要的现实意义。

1 建立水匮乏指数模型

1.1 水匮乏指数的组成

水匮乏指数（WPI）包括[4]：环境（Environment）、利用（Use）、能力（Capacity）、途径（Access）和资 源（Resource），水匮乏指数主要组成如表1。

表1 水匮乏指数主要组成

WPI的次级指标组成中，需考虑农村的因素。①环境次级指标为：完成水土保持任务、化肥使用量、污径比、绿化覆盖率。②利用的次级指标为：恩格尔系数、高校学生数占人口比重和农民纯收入。③随着经济发展，朝阳市农村地区居民生活用水量、工业用水量、农田灌溉量整体呈下降趋势，因此能力次级指标为：人均水使用量、工业万元GDP耗水量、农田灌溉亩均年用水量。④农田灌溉途径的次级指标为：机电灌溉占灌溉的比重、供水管道长度、供水量。⑤资源的次级指标为：地表水资源总量、地下水资源总量、年均降水量。

1.2 水匮乏指数计算方法

对样本数据集{x（i，j）}标准化处理来消除各评价指标量纲的作用[5]，标准化处理公式为：

式中xmin（j）为第j个指标的最小值；xmax（j）为第j个指标的最大值；x （i，j） 为第j个指标第i个样本的原始数据；r（i，j）为第j个指标第i个样本标准化处理后的数据。

WPI指数的计算方法为加权平均法：

式中wi为各组成部分的权重；Xi为WPI结构的第i个组成部分；WPI为某一特定区域水匮乏指数数值；

每个Xi由多次级组成，环境（E）、利用（U）、能力（C）、途径（A）、资源（R）5个组成部分如式（3），对每一个组成部分进行标准化规范，使WPI的取值范围为0～100。低数值0被认为较差的一种情形，最高数值100则被认为是水资源利用的极佳状况。

1.3 指标权重的确定

为提高权重选取的可靠性，本文采用组合权重综合层次分析法权重和熵权法权重的优点，其计算公式：

由图6可知：完整大理岩在失稳破坏阶段前有电荷感应信号和微震信号，但信号强度不大，而在失稳破坏阶段接收到较大的电荷感应信号和微震信号，信号幅值分别达到了最大值50pC和6×10-3m/s。

式中a为灵敏度系数，0＜a＜1，取值0.6；W为组合权重；W1为层次分析法确定的权重；W2为熵权法确定的权重。

综合评价指标及其权重如表2。

表2 综合评价指标及其权重

续表2

1.4 水安全指标评价标准

水安全程度的评价标准由指标临界点确认，分为5个级别：

（1）极不安全（WPI<35）：水资源系统全面恶化。

（2）不安全（35

（3）基本安全（48＜WPI＜56）：水资源系统与经济能协调发展，满意程度一般。

（4）安全（56＜WPI＜62）：水资源系统与经济健康发展。

2 评价结果分析

朝阳市农村地区WPI及各组成要素值，如表3，从整体来看，朝阳市农村地区的水匮乏指数基本与中国的范围47.5～56.1非常接近，表明了朝阳市农村地区和整个中国的水匮乏情况比较类似，水安全存在问题。朝阳市农村地区2009～2014年的水匮乏指数由不安全程度逐渐上升到安全程度，2015～2016年则又逐渐下降为基本安全的程度。整体来看，朝阳市地区的水资源方面缺少的问题不容乐观。

表3 WPI及各组成要素值

水匮乏指数的环境要素基本处于不安全与安全程度的交界处。污径比最低年份为2014年的4.3%，最高年份为2011年的11.8%，整体维持在12%。表明该地区的地表水污染比较轻微；而该地区的化肥使用量在波动中上升，农业对化肥的需求量增大，间接导致地表水和地下水水质受到影响。伴随朝阳市政府土地保持任务的增加，2009～2016年间该地区的绿化覆盖率由33.7%增长至38.5%，使得环境要素的水匮乏指数向安全过渡。

对于水匮乏指数的利用要素而言，由不安全逐渐向非常安全过渡。人均水使用量基本维持在180m3，工业万元GDP耗水量和农田灌溉亩均用水量都在逐年下降，整体效率得到了提高，整个利用因素的水匮乏指数向安全程度过渡。

对于水匮乏指数的能力要素而言，由不安全逐渐向非常安全过渡。一方面，由于大学生人数比例逐年增加，带动了该地区民众的环保意识；另一方面随着农民人均GDP的增长和恩格尔系数的降低，人们更加追求环境方面和精神上的需求，使得水匮乏指数逐渐步入安全程度。

对于匮乏指数中的途径要素而言，途径要素变化比较平稳，主要是由于供水总量基本可以维持当地居民的生产与生活用水。供水管道的长度增长速度比较缓慢，2009～2016年仅增长130km，说明该地区机电灌溉所占比重波动幅度较小，基本维持在70%～80%。农田灌溉管道和居民生活用水管道铺设增长比较缓慢，间接导致途径要素水匮乏指数整体比较平稳。

对于匮乏指数中的资源要素而言，资源要素处于波动变化中，2014年达到非常安全的程度。整体匮乏指数处于一种极其不够安全或不安全的程度，主要是该地区降水年际和季节变化较大，2014年降水比较丰沛，地下水、地表水水资源丰富，进而缓解了该地区水匮乏指数严重程度。

3 水安全保障对策

3.1 减少水污染、加强生态建设

根据不同植被类型和不同土地，制定农药化肥使用量，做好治理和预防工作。通过黏虫色板诱杀害虫、人工除虫、频振式杀虫灯、应用性用剂、增加昆虫天敌等综合方法杀除害虫。建立沼气池，利用沼气池中的沼渣对土地施肥，不仅可以增加土壤肥力，减少化肥使用量，而且能够减少粪便产生的污染。该地区应提高森林覆盖率，因地制宜的发展林业，政府鼓励农民山区退耕还林，组织人民荒山还林，帮助农民种植经济林，宣传森林的作用。

3.2 提高再生水利用率

朝阳市再生水少部分用于道路洒水和城市绿地灌溉，多数直接排放到河流；农村地区农田和绿地灌溉主要使用河流水和地下水，每日处理污水30万t，再生水利用率仅占污水处理量的8%，因此充分利用再生水，能为该地区水环境的可持续发展提供有力支持。

3.3 制定相应的政策法规

建立农村水资源管理部门，负责农村地区制定节水政策、控制水域排污量、监测水资源质量、配合水行政执法部门进行监管。

4 结语

（1）以朝阳市农村地区为研究对象，分别从环境、能力、利用、途径和资源5个因素入手，应用层次分析法和熵权法获得综合权重，对该地区的水安全进行综合评估。

（2）2009～2014年农村地区的水匮乏指数由不安全程度逐渐上升到安全程度；2015～2016年则又逐渐下降为基本安全的程度，整体来看，农村地区化肥使用量逐年提升，水资源总量匮乏，降水量季节和年际变化大，水安全整体状态由不安全向安全过渡。

（3）为保障水资源的可持续发展，农村地区应减少水污染、加强生态建设，提高再生水利用率。

[1]姚真凯.水库安全运行管理信息系统构成浅析[J].水利建设与管理，2014（4）：40-42.

[2]耿直，武中强，王小军，等.河北省农村地区水源地安全评价与分析[J].地下水，2016，38（5）：97-101.

[3]金丽，郑强，李庆国，等.新农村环境下供水安全评价分析研究[J].中国农村水利水电，2015（6）：66-69，74.

[4]张力，陈菁，陈丹，等.农村饮水安全工程用水户满意度评价——以江苏北部地区为例[J].中国农村水利水电，2013（9）：63-66.

[5]王立业.农村饮水安全工程供水水量漏失问题分析及对策[J].中国水能及电气化，2014（12）：39-42.