湖库型饮用水水源地安全评估指标体系研究

摘 要：

饮用水安全关系着人民身体健康和社会稳定，建设更为安全的水源地是新时期水源地保护工作的重点发展方向。基于水源地安全的定义，结合CiteSpace进行文献计量分析，探究当前水源地安全研究的热点趋势，提出涵盖供水安全、水质安全、风险与应急、管理安全4个方面的评估框架；通过对关键文献指标频次分析和筛选补充，确定包含14个指标的评估体系。采用改进的AHP-CRITIC权重法进行主客观组合赋权，消除单一赋权的主观性。该评估体系体现了水源地安全的综合性和完备性，解决了评估侧重于水质等某一

方面的单一性问题，可较好地诊断出水源地存在的不安全因素。以板桥水库为例进行验证，结果表明：板桥水库安全评估结果为90.78分，处于安全水平（Ⅰ），其中水质安全和管理安全方面评估等级为安全（Ⅰ），供水安全和风险与应急方面评估等级为安全但存在较小风险（Ⅱ）。评估结果与实际基本相符，说明该评估体系具有可靠性与实用性。

关键词：水源地安全；CiteSpace；指标体系；改进的AHP-CRITIC；板桥水库

中图分类号：TV213.4"" 文献标识码：A"""""" 文章编号：

2096-6792（2024）06-0057-08

Study on the Safety Assessment Index System of Lake-reservoir-type Drinking Water Sources

WEI Huaibin1，"""" LI Zhuoyi2，"""" LIU Jing3，4，"""" JIA Yuling5

（1.School of Management and Economics， North China University of Water Resources and Electric Power， Zhengzhou 450046， China;" 2.School of Water Conservancy， North China University of Water Resources and Electric Power， Zhengzhou 450046， China; 3.School of Water Resources， North China University of Water Resources and" Electric Power， Zhengzhou 450046， China; 4.Henan Key Laboratory of Water Resources Conservation and Intensive Utilization in the Yellow River Basin， Zhengzhou 450046， China;"" 5.Cangzhou Water Conservancy Engineering Quality ""Technology Center， Cangzhou 061000， China）

Abstract：

Drinking water safety is related to people′s health and social stability， building safer water sources is a key development direction for water source protection in the new era. Based on the definition of water source safety， this paper conducts a bibliometric analysis with CiteSpace to explore the current hot trends in water source safety research， and proposes an assessment framework covering four aspects： water supply safety， water quality safety， risk and emergency response， and management safety; 14 indicators included in the assessment system were identified through a frequency analysis and screening supplement of key literature indicators. An improved AHP-CRITIC weighting method was used to assign a combination of subjective and objective weights， eliminating the subjectivity of a single assignment. The assessment system， which， reflects the comprehensive and completeness of water source safety， solved the problem that most previous studies have only focused on one aspect， such as water quality， and could better diagnose the unsafe factors in water sources. Example validation with" Banqiao Reservoir， the results show that the safety assessment of Banqiao Reservoir is 90.78 points， which is at the safe level （Ⅰ）， in which，" the assessment level of water quality and management is safety（Ⅰ）， those of" water supply and risk and emergency response are safe but with minor risks （Ⅱ）. The assessment results are generally consistent with reality， which

indicates that the assessment system is reliable and practical.

Keywords：

water source safety；"" CiteSpace；"" indicator system; improved AHP-CRITIC; Banqiao Reservoir

饮用水水源地是指为人民生活及公共服务供水的水源地域，水源地安全是保障人民身体健康和生命安全的基础，是关系民生福祉的大事。随着经济发展与城市化进程的加快，饮用水安全面临着地下水超采、农业面源污染、工业废水排放及供需关系矛盾等风险［1］。据世界卫生组织2018年的报道，全球至少有20亿人使用了受到粪便污染的饮用水源［2］。建设安全的水源地是社会发展的需要。我国的水源地安全保护工作相较于西方国家起步较晚，从20世纪初起逐渐系统化，

20多年来我国对水源地的管理保护做了大量的工作［3］。2011年，水利部开始开展水源地安全保障达标建设评估工作，明确要求要保障城乡供水、保障饮用水安全、保障水源地水质［4］。2016年，生态环境部要求对集中式饮用水水源地进行规范化建设［5］。经过多年的努力，我国基本实现了公共供水全覆盖［6］，绝大部分地区建立了完备的供水设施，采用多水源联合供水，建立水源地保护区及规范的管理体系。在水源地基础建设等工作已经基本完成的情况下，新时期要建成的是更高质量、更好服务于人民的水源地。随着黄河流域高质量发展战略、长江保护法等的提出，目前水源地管理的工作重心逐步向安全保护的方向转移。长期以来，许多学者运用不同的方法对此进行了深入探索，并取得了一系列成果。陈珂等［7］基于DPSIR框架建立了一个地下水安全评价模型。尹雪等［8］以深圳市水源地为例，量化评估了水源地规范化建设的成效，创新了管理模式。李双双等［9］通过总结国内外湖库型水源地安全评价领域的研究成果，采用层次分析法建立了湖库型水源地安全评价指标体系。唐磊等［10］对常州市城市饮用水水源安全进行了综合评估并提出相关优化建议。王逸可等［11］通过运用PSR模型对河流型水源地进行了风险评估。杜云彬等［12］基于水源地安全内涵建立了评估模型，并应用于江苏省湖泊饮用水水源地。方国华等［13］通过专家咨询法和主成分分析法建立了城市地表水水源地管理风险评价模型。

对水源地进行安全评估可从宏观层面掌握水源地的安全现状，并识别出可能存在的风险因子。但目前我国对水源地安全评估尚无统一的标准，且多数学者建立的指标体系较少考虑到综合安全，大都侧重于水质或生态的某一方面，在指标选取方面存在较大主观性。随着水源地表化和地下水压采工作的推进，湖库型水源地在未来将会扮演更重要的角色。本文以湖库型水源地为研究对象，建立了“水量安全、水质安全、风险与应急、管理安全”4个方面、含14个指标的安全评估体系，通过组合赋权方式确定权重，并通过实例进行验证。本研究成果可为湖库型水源地安全保护总体情况研究提供依据和参考。

1 水源地安全定义与内涵

目前，水源地安全在国内外没有公认的定义。西方发达国家人均水资源量较高，一般将水质评价作为水源地安全的重心［9］。我国最初对水源地安全的要求主要为供水水量满足人民需求、水质合格、具有一定的应急能力。随着多年来水源地安全保护管理工作的推进，我国对水源地的要求随之提高，安全评估标准随之变化。目前的水源地安全主要体现为适应可持续发展的综合性安全。汇总不同学者对水源地安全的定义（见表1），总结新时期水源地安全的内涵，该内涵主要包括：能可持续地供给数量足够、水质合格的水以保证当地人民生活稳定、生态健康，且具备一定的抗风险能力。

2 水源地安全评估指标体系框架

2.1 水源地安全评估维度确定

论文的关键词不仅涵盖了文章的核心内容，也反映了该领域的研究现状与热点［17］。通过对关键词的挖掘来建立水源地安全评估指标体系框架具有科学依据。通过运用CiteSpace对近5年收录在知网内的文献进行关键词共现分析。Time Slicing设置为“2018—2022”年，检索主题词设为“水源地安全”，共检索出2 172篇文献，筛去会议、科技成果、政府公报以及一些相关性弱的论文，最后选定1 518篇文献，生成水源地安全研究关键词共现知识图谱（图1），每一个圆环代表一个关键词，圆环的大小代表该关键词出现的频次。合并“水源地”“水源地安全”“饮用水”等含义相近的关键词，综合关键词频数和中心性，选取前15个高频关键词进行分析（图2），划分出围绕水源地安全的一些中心词汇、水源地安全保护方法、保护内容所涉及的具体方面，发现水源地安全的研究内容主要围绕着水质评价、风险评估、应急水源地、生态环境、供水安全、运行管理等方面。同时，综合水源地安全的定义，水质层面和水量层面是衡量水源地安全的重要指标，风险评估和应急水源地则考量了水源地是否具备合格的抗风险能力。生态环境影响到水质健康，可归类为影响水质安全的内容。运行管理则衡量了水源地安全是否处于可持续状态，并确保各项保护措施的实行。综上，将水源地安全的准则层设定为供水安全、水质安全、风险与应急、管理安全四个维度。

2.2 水源地安全评估指标体系构建

2.2.1 指标筛选

为使设定的指标更全面、更准确、更具代表性，筛选了12篇［9-13，16，18-23］与水源地安全评估指标体系建立紧密相关的科技论文，提取出150个指标。通过频率统计法，统计了评估指标的频次。统计过程中，对含义相近的指标进行归纳，如富营养化水平、富营养化状态等，共选取了8个频次高的指标，这8个指标分布在供水、水质、风险与应急、管理四个方面，验证了评价维度的合理性。供水保证率是体现供水安全的基本指标；水量来供比体现水源地的自然属性，表现水源地是否处于可持续状态；富营养化水平体现湖库型水源地水质受外在扰动的情况；取水口水质达标率充分衡量水质的安全等级；风险源数量表现水源地潜在的风险；应急响应能力可评定突发情况发生时的反应能力；信息化监控、管理组织机构可发现水源地管理是否完备和水源地出现的不安全因素。

2.2.2 补充指标

基于科学性、代表性、可操作性和完整性原则，通过归纳前人的经验以及行业专家咨询来确定补充指标［24］。

1）供水安全方面。补充供水设施维护与运行1个指标。目前水源地供水设施建设已经处于较完善的水平，日常的维护和监督是保障取水安全的重点。

2）水质安全方面。补充水土流失治理率、植被覆盖率2个指标。随着水源地安全保障达标建设工作的推进，我国的重要饮用水水源地达到了一个较稳定的水平。目前，要建设更高质量、更安全的水源地，就要通过涵养水源来保证水源地可持续发展，在水源地周边实现山水林田湖草沙一体化保护和修复，实现水环境协同治理，以确保水质合格并长期稳定在安全水平。

3）风险与应急方面。补充应急备用水源地建设1个指标。城市化进程的推进，给城市供水系统的脆弱性带来了巨大的供水风险。目前，我国仍有一些城市采用单一水源供水，在极端事件频发的背景下，建立合格、可随时调度的应急备用水源地是规避供水风险的有效安全措施。

4）管理安全方面。补充地方性法规体系和资金保障2个指标。地方性法规体系建设考量了对水源地管理的完善程度，制定完善的法规体系并贯彻执行才可确保水源地的严格管理，坚守生态红线，坚持维护水资源安全。资金保障则体现了水源地管理单位对水源地保护的力度，是确保水源地长期稳定的必要前提。

基于以上对我国水源地安全的文献分析和对现状与未来需求的分析，确定了“供水安全、水质安全、风险与应急、管理安全”4个方面的共14项评估指标，见表2。

2.2.3 评估指标标准值及评估等级划分

评价标准值的确定和等级划分以《全国重要饮用水水源地安全保障评估指南（试行）》为主要依据，结合《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002），并根据水源地安全评估的实际情况和专家学者对水源地安全评估标准的研究成果，科学合理地划分评估指标体系中各指标的评价标准（表3）。将水源地安全评估等级划分为4个等级：Ⅰ表示水源地处于安全水平，Ⅱ表示水源地基本安全但存在较小不安全因素，Ⅲ表示水源地基本安全但有较多不安全因素，Ⅳ表示水源地不安全。根据指标得分总和确定最终的水源地安全等级（表4）。由于不同水源地现状和目标需求存在差异，其他水源地可参考本研究设定的标准值有选择地确定适合当地的标准值。

2.2.4 指标权重的确定

2.2.4.1 改进的层次分析法

层次分析法是一种主观赋权法。构造判断矩阵常用的方法为1—9标度法，但该标度赋值方式较为粗略，无法达到准确量化的效果。指数标度法基于心理学中的韦伯-费希纳定律，将等差赋值替换为等比赋值，使主观判断思维与判断矩阵更具一致性［25-27］。主要计算步骤如下：

1）采用指数标度法（见表5）构建判断矩阵A。

A=（acij）n×n，cij=0、1、2、…、8，i、j=1、2、…、n，

常用a=89［28］。

指数标度法的特点为等距分级、等比赋值，具体为：将因素ci与cj的重要程度的主观判断等差距地分成若干等级，如“同样重要、略微重要、…”，用cij表示。设相邻两级客观重要性比率为a，因素ci与cj的客观重要性比为acij=wi/wj，其中wi、wj分别为ci与cj的客观重要性程度。

2）一致性检验。根据公式（2）计算一致性比率CR，若CRlt;0.1，通过一致性检验后对判断矩阵归一化处理。

（2）

式中：CI为一致性指标；λm为判断矩阵的最大特征值；n为判断矩阵阶数；RI为随机一致性指标。

3）对上述判断矩阵求解权重向量，确定权重。

2.2.4.2 CRITIC权重法

CRITIC权重法是一种客观赋权法。CRITIC权重法分析了数据的波动性和相关关系情况，完全基于数据自身的客观属性，充分表现出指标间的差异性与冲突性［29］。定量指标由实际情况确定，定性指标由专家打分确定，得到一组评价样本数据，依照如下步骤计算出各指标的客观权重。

1）指标无量纲化。由于各个指标的单位不同，所以要对指标进行标准化处理，将指标矩阵Sm×n（m为样本数，n为指标数）转化为标准化矩阵S′。

正向指标：

3 实例应用

板桥水库位于河南省驻马店市驿城区板桥镇，淮河支流汝河上游，是一座兼具防洪、灌溉、水产养殖、城市供水等的大（Ⅱ）型水库，设计年供水能力1.16亿m3、供水人口80万人。重点研究区域为板桥水库饮用水水源地保护区，定量指标数据由驻马店市水库管理局、驻马店市生态环境局等提供，邀请相关经验丰富的专家根据水库实际情况以及评估等级划分对定性指标进行打分。采用层次分析法确定准则层权重和指标层主观权重，由一组水源地评估样本值计算出指标层客观权重，对指标层进行组合赋权，获取的数据情况见表6。

3.1 供水安全评估

通过查阅驻马店市相关水文资料，板桥水库2022年的供水保证率达到100%。水量来供比为79.6%。供水设施维护与运行处于安全水平。供水安全得分为88.78，说明供水方面基本安全但有较小风险，主要是因为近年来板桥水库流域内降水量和蓄水量明显减少。

3.2 水质安全评估

水质数据由驻马店市生态环境监测中心提供，采样点位于水源取水口周边100 m处，选取2022年7月的水质数据，计算综合富营养化指数TLI=42.447，处于中等营养化水平。根据驻马店市生态环境局的水质状况报告，2022年1—12月，板桥水库水质均达到了Ⅲ类水及以上标准，处于安全水平。水土流失治理率为95%，植被覆盖率达到60%，其中一级保护区植被覆盖度较高，二级保护区较少有植被覆盖。水质安全得分为93.07，处于安全水平。

3.3 风险与应急评估

驻马店市政府出台了《板桥水库饮用水水源地突发水污染事件应急预案》，各部门定期组织了应急演练。水库周边有畜牧产业和石材加工厂，存在污染风险源。目前，驻马店市已建立应急备用水源地，但供水储备和供水配套设施尚不完善。风险与应急方面得分为85.04，因此，板桥水库在风险与应急方面存在较小风险，基本安全。

3.4 管理安全评估

板桥水库已实现对饮用水水源地的全方位监控，由驻马店市生态环境局环境监测站定期监测排查。在管理组织机构方面，市政府成立了水源地保护委员会，但保护区范围涉及面广，任务较多，保护工作机制仍需完善。地方性法规体系方面，出台了《驻马店市饮用水水源保护条例》《驻马店市饮用水水源地生态保护补偿办法》等，目前仍需更健全的制度约束各级政府和相关部门进行配合。资金保障方面，具有较为稳定的水源地保护资金投入机制，但存在水源地保护补偿资金落实困难的问题。管理安全评估得分为96.73，处于安全水平。

综上，板桥水库整体安全评估为90.78分，处于安全水平。板桥水库为国家级重要饮用水水源地，多年来投入了大量人力、物力进行安全保障达标建设工作，文中的评估结果符合水源地实际情况。板桥水库在水质安全与管理安全方面，均达到了Ⅰ类水平，在供水安全、风险与应急方面处于Ⅱ类水平，主要原因为天气干旱导致来水量减少；保护区范围较大以至于目前尚未实现全方位治理。

4 结语

1）基于水源地安全定义，结合CiteSpace进行关键词分析，并对相关文献进行了频次统计，建立了一个科学的安全评估体系，该体系包含了4个准则层和14个指标，

涵盖面较全。

2）本文的评估方法为识别水源地安全等级提供了新思路，采用了改进的AHP-CRITIC权重法，减少了指标赋权的主观性，使权重设置更合理。

3）以板桥水库为例进行了实例应用，结果表明板桥水库处于安全水平，同时也发现了板桥水库水源地存在的短板，符合实际情况。

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（编辑：杜明侠）