葫芦岛市绥中县农村安全饮水评价

杨 勇

(葫芦岛市绥中县水利事务服务中心，辽宁 葫芦岛 125200)

0 引 言

水资源为促进经济发展和增强综合国力的重要战略资源，对维持人类生存和自然环境发挥着重要作用近年来，工业废水、生活污水的排放和生态环境持续恶化等问题，使得农民普遍关注的农村饮水安全问题日趋突出，据统计农村饮水不安全的人口达到2.18×108，自来水普及率不足45%，其中32%的农村人口仍未获得安全饮用水。农民能够持续、快捷的获取足量的符合卫生标准的水资源为饮水安全的基本内涵，解决农村饮水问题为建设小康社会的关键目标，而科学评价饮水安全状况为解决该问题的重要基础[1]。

当前，现有研究主要侧重于问题分析、对策建议、现状定性分析和概念的界定等方面，大部分研究仅仅从某几项或某个方面分析区域现状，而综合考虑多方面要素开展定量化评价的还鲜有报道，其中如何选择合理的方法求解各要素权重为当前研究的重要课题之一[2-5]。熵权法该方法因具有计算简单、结果可靠、原理清晰等优点，在各种评价、多目标决策和方案优选等方面得到广泛应用，几乎涵盖了决策论、社会经济、工程技术和管理等所有学科[6-8]。据此，文章采用熵权法和综合分析法科学分析了绥中县农村饮水安全水平，通过对各要素权重的分析确定能够显著影响区域饮水安全的关键因子，可为解决绥中县农村饮水安全存在的问题及制订饮水安全保障体系提供科学的依据。

1 熵权法基本理论

热力学中反映分子或离子不可逆运动的现象为熵的概念来源，后被用于描述信息论中的状态。结合信息论的内涵特征，信息为度量系统有序状态的重要参数，而衡量系统无序状态的指标为熵，二者符号相反且绝对值相等。参数值的变异程度直接决定着评价过程中熵值的大小，熵值越小则代表参数值的变异程度越高，所赋予的权值就越大；反之，熵值越大则代表参数值的变异程度越低，所赋予的权值就越小[9-10]。若某项评价要素关于各个参评样本的值相同，可在评价系统中删去该要素。因此，各指标权重可依据熵值和参数值变异程度来求解，经加权处理保证评价结果的客观准确性。采用熵权法求解指标权重的步骤如下：

步骤一：归一化处理初始数据。设农村饮水安全参评对象有n个、评价要素m个，由此构造初始矩阵A=[aij]m×n，其中i=1，2，…，m;j=1，2，…n。采用极差变化法对其归一化处理，从而形成标准矩阵R=[rij]m×n。针对参数值越大则评价结果越优型因子，其归一化处理公式为：

(1)

对于参数值越小则评价结果越优型指标，其归一化处理公式为：

(2)

步骤二：定义各参数的熵。根军农村饮水安全各要素熵值的定义，利用下式求解指标i的熵其表达式为：

(3)

步骤三：熵权的求解。结合以上熵值计算结果，利用下式求解农村饮水安全参评要素i的熵权，即：

(4)

熵权的大小在一定程度上体现了各参评要素的相对重要程度，科学合理的确定指标权重为农村饮水安全评价的重要环节。当前，依据决策者的主观判断确定各参评要素权重的方法较为常用，因此势必会产生过低或过高的估计某一指标，从而无法系统、客观的体现参评样本的实际状况。依据所包含有效信息量的多少而确定各指标权重的熵权法，有效规避了因主观判断而造成的偏差，从而确保了评价结果的准确合理性。

2 农村饮水安全评价

2.1 区域概况

绥中县位于葫芦岛市南部，南临渤海、北枕燕山、东临兴城、西接山海关，处于E119°34'-120°31'，N39°59'-40°37'范围，总面积2765km2，下辖大王庙镇、荒地镇、高台镇、绥中镇、城郊乡、秋子沟乡、李家堡乡等24个乡镇。研究区为半湿润季风气候，特点为冬长夏暖、春秋季短、雨量集中、雨热同期、平原风大、四季分明、光照丰富，平均气温9.8℃，年日照时数2544.2h，年均降水量652.5mm，年均蒸发量远远高于降水量。当地水资源总量7.98亿m3，蓄水工程有水库33座、引水工程26处，控制区域727km2，可实现调节水量1.18亿m3，区间径流量利用0.23亿m3，境内有六股河、猫眼河、九江河、黑水河、王宝河等河流，且大多数河道存在流程短、比降陡、面积小等山区型河流特征。一直以来，该区域供水设备老化、供水管网腐蚀、周边环境污染等问题突出，加之农村消毒、过滤、净化等设备的缺乏，饮用水供给能力和水质状况不断下降，非常有必要综合评价北票市农村饮水状况[11-12]。

该区域集山、穷、老、边、少于一体，全县81.2%为农业人口，当地气候多样且地形复杂，地貌形态有平原、盆地、丘陵和山地，土壤类型以水稻土、岩土、草甸土、沼泽土和棕壤为主，不同区域的经济发展存在较大差异。依据2016年辽宁省统计年鉴获取农民人均纯收入为4520元，远远低于全国平均水平且呈现出逐年增大的趋势(图1)。绥中县地貌形态复杂，加之农村贫困程度深及贫困范围广，该县水利设施建设较为滞后，其中无供水设施人口达到30%，饮水困难和饮水不安全人口占葫芦岛市的45%左右。许多地区都存在苦咸水、氟砷超标、取水不变和水污染等问题，安全饮水对当地经济发展和居民身心健康产生严重的影响。而各地财政困难、投资需求大、人口分布广、建设条件差和解决难度高等要素，以及气候变化、污染加剧和不安全饮水群众收入低等条件限制，使得彻底解决饮水安全问题存在较大的困难。当前，农村饮水安全问题为农民最为关心、普遍存在的问题和生态文明建设的障碍性要素[13-14]。

图1 绥中县人均纯收入变化

2.2 饮水安全评价体系

饮水评价属于一项涉及范围广、参评要素多的综合性复杂问题，结合研究区谁资源现状和相关评价标准，考虑饮水安全对各要素的要求，遵循系统性、可获取性、代表性和科学性等原则选取评价因子，以绥中县14个代表性乡镇为例，从供水、水质和水量3个方面构建多层次、多要素梯阶层次评价体系，如表1所示。其中，特大干旱年缺水不列入水源无保证统计值，该参数仅仅考虑缺水情况为2-3个月；用水不方便主要针对200人以下到居民点300m以外和居住相对集中200人以上到居民点区的情况；生活用水按照每天每人常年<35L确定水量无保证参数值；水质指标中除氟以外其他均执行三级标准，氟执行饮水安全二级标准。

综合指数为评价目标，它反映保障饮水安全的程度；最主要、最根本的饮水安全系统特征利用供水能力、水量和水质指标反映；指标层层各评价因子为影响供水、水量和水质的主要参数，体现了各子区域间的特征差异和乡镇饮水安全的具体情况，同时也是饮水安全科学评价的基本条件。

2.3 权重的计算与分析

根据绥中县农村饮水安全现状调查报告和2018年葫芦岛市水资源公报提取评价体系中各参数初始值(表2)。然后对各初始数据利用公式(1)、(2)处理，并对各因子权重ωi和熵值hi利用公式(3)、(4)求解，见表3。

农村饮水安全评价要反映重要性评价指标和保障区域饮水安全的程度，根据绥中县饮水安全各因子权重可知，人均生活用水、水质达标率、水源无保证人口比、自来水及乡镇供水普及率影响饮水安全的关键因子，该评价结果绥中县供水设施薄弱、农村经济发展落后、地貌形态复杂、地下水易污染及地表水不稳定等情况基本一致。所以，对各评价因子利用熵权法求解权重具有科学合理性，在定量评价农村饮水安全中熵权法具有广泛的应用前景。

表1 绥中县农村饮水安全评价体系

表2 绥中县典型乡镇饮水安全指标初始值

表3 评价因子权重及其排序

2.4 绥中县农村饮水安全评价

目前，综合评价法理论较为成熟且已广泛应用于生态环境质量、水环境污染评价等领域。文章采用综合评价法分析绥中县农村饮水安全水平，其计算模型为：

(5)

式中：Xi、Wi为评价因子i的标准化值及其权重；ESI为区域饮水安全综合指数。

根据研究区饮水安全其它指标情况和卫生部、水利部制定的有关评价标准，结合现有研究关于保证率、方便程度、水质、水量等单项指标基本安全和安全的最低值，将农村饮水安全标准划分为安全、较安全、稍安全、较不安全、不安全5个等级，所对应的ESI取值区间为1.0-0.9、0.9-0.8、0.8-0.6、0.6-0.4、0.4-0.0。因此，可确定绥中县14个乡镇的饮水安全级别、排序和综合指数值，如表4所示。

表4 绥中县农村饮水安全水平

根据表4计算结果可知，绥中县不同乡镇的农村饮水安全水平存在较大的差异，且区域经济发展与这种差异基本一致，可见农村饮水安全受经济发展的影响较为显著。农业经济发展较高的小庄子镇、高岭镇的综合指数值较高；而较为农业经济较为滞后的西甸子镇、王宝镇等，其综合指数较低，这与当地农业发展落后、居住分散且居住于丘陵地带等因素相关。

将绥中县农村饮水安全水平利用综合评价和熵权相结合的方法分析，依据等级划分标准确定绥中县农村饮水不安全的乡镇有1个为西甸子镇，处于较不安全状态包括大王庙镇、万家镇、塔山屯镇、王家宝镇、沙河镇、宽帮镇，处于稍安全状态的有绥中镇、高台镇、前卫镇、荒地镇、前所镇，处于较安全状态的有高岭镇、小庄子镇，绥中县达到安全饮水等级的没有。整体而言，绥中县处于不安全饮水等级且保障各地区饮水安全的程度不同。

3 结 论

1)农村饮水安全评价体现了重要性影响因子和保障区域饮水安全的程度，结合绥中县饮水安全各因子权重，确定水质达标率、乡镇供水及自来水普及率、人均生活用水量和水源无保证人口比例为影响饮水安全的关键要素。其中，农村饮水处于不安全、较不安全、稍安全和较安全状态的乡镇分别有1、6、5、2个，绥中县整体处于不安全饮水等级且保障各地区饮水安全的程度不同。对此，应制定科学的水源地保护规划，强化水源保护，结合农村地区水污染情况，加强对重点污染企业的技术改革，鼓励企业引用耗水量小、排污量低的新设备和新技术，提倡使用处理效率高、污水排放量小的高效污水处理系统。研究成果可为建设饮水安全保证体系和进一步开展绥中县饮水安全治理提供一定指导。

2)参数值的变异程度直接决定着评价过程中熵值的大小，熵值越小则代表参数值的变异程度越高，所赋予的权值就越大；反之，熵值越大则代表参数值的变异程度越低，所赋予的权值就越小。较其它方法而言，在权重分配过程中熵权法能够有效避免决策者主观判断可能引起的偏差，更加全面的考虑各评价样本的信息差异，保证评价结果的科学合理性，在饮水安全评价中熵权法耦合综合评价法具有广泛的应用前景。