徐海鵬，齊 鵬，王曉嬌，楊凱凱

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

?

基于層次分析法的涼州區(qū)飲用水安全模糊綜合評(píng)價(jià)

徐海鵬1，齊 鵬2，王曉嬌2，楊凱凱2

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

摘 要：以甘肅武威涼州區(qū)為例，運(yùn)用問卷調(diào)查法和模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)其飲用水安全分別進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：涼州區(qū)飲用水安全綜合評(píng)價(jià)等級(jí)為良好，其居民認(rèn)知狀況、水量水質(zhì)狀況和水源地狀況3個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí)分別為良好、良好和中等。公眾認(rèn)為水源地排污情況、水源地周邊植被情況和自來水存在的安全隱患不容樂觀，有待整改。

關(guān)鍵詞：飲用水安全；模糊綜合評(píng)價(jià)；層次分析法；涼州區(qū)

飲用水是人類生存的基本需求，飲用水的安全性與可靠性直接關(guān)系到人的身心健康和生活質(zhì)量。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，飲用水出現(xiàn)諸多問題，飲用水安全問題已成為21世紀(jì)中國(guó)最突出的問題之一[1]。國(guó)務(wù)院組織中央編辦、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部、教育部、國(guó)土資源部、水利部、建設(shè)部、衛(wèi)生部、國(guó)家環(huán)境保護(hù)部等部門對(duì)飲用水安全問題進(jìn)行專題研究并發(fā)布了《研究飲用水安全有關(guān)問題的會(huì)議紀(jì)要》，將城市與農(nóng)村飲用水安全保障工作作為全國(guó)小康社會(huì)建設(shè)、社會(huì)主義和諧社會(huì)構(gòu)建的重要內(nèi)容，從法制建設(shè)、規(guī)劃編制、工程措施、污染防治等方面入手，采取綜合手段保障飲用水安全，將飲用水安全評(píng)價(jià)作為其安全性的重要衡量指標(biāo)[2]。

國(guó)外對(duì)于飲用水的研究主要集中在水質(zhì)評(píng)價(jià)與水源適宜性評(píng)價(jià)方面，且不同國(guó)家選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)和研究方法不同[3]。但在國(guó)內(nèi)對(duì)水安全的評(píng)價(jià)研究相對(duì)較少，近年來提出的部分省份的飲水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)也各不相同[4-5]，尚未形成統(tǒng)一的飲水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。常德利[4]在水安全評(píng)價(jià)中將復(fù)雜模糊綜合評(píng)價(jià)理論用于其中，并提出5類水安全評(píng)價(jià)的模型。錢正英[5]應(yīng)用屬性識(shí)別理論建立了水安全評(píng)價(jià)的屬性識(shí)別模型。綜合水安全的研究進(jìn)展，飲用水安全的評(píng)價(jià)方法一般采用綜合評(píng)價(jià)法，包括層次分析法、綜合指數(shù)法、模糊物元模型法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等，各種評(píng)價(jià)方法都各有優(yōu)缺點(diǎn)。

武威市地處我國(guó)西北干旱區(qū)，氣候干燥、降水稀少，水資源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化成為該地區(qū)的重要限制性因素，隨著水資源短缺和水污染問題的逐漸加重，飲用水安全問題日益突出[6]。同時(shí)，武威市作為“甘肅省建設(shè)國(guó)家生態(tài)安全屏障綜合試驗(yàn)區(qū)”的重要區(qū)域，飲用水安全尤為重要。選擇武威市涼州區(qū)作為研究區(qū)域，應(yīng)用問卷調(diào)查法和模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)武威市涼州區(qū)飲用水進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，并針對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果分析存在的問題，提出相應(yīng)的解決方案，以期為武威市涼州區(qū)的飲用水安全提供參考。

1　研究區(qū)概況

涼州區(qū)地處甘肅省西北部，河西走廊東端，祁連山北麓，武威市中部，屬溫帶大陸性干旱氣候，干燥少雨、日照充足、晝夜溫差大。石羊河流域是涼州區(qū)水資源的主要來源，屬河西走廊三大內(nèi)陸河流域之一，河系以雨水補(bǔ)給為主，兼有冰雪融水成分，年徑流量15.91億m3。上游祁連山區(qū)降水豐富，有64.8 km2冰川，是石羊河水源補(bǔ)給地。2015年武威市涼州區(qū)城區(qū)總供水人口達(dá)35萬(wàn)人，武威市供排水集團(tuán)日最大供水量5.73萬(wàn)t，年供水量2008萬(wàn)t[7]。涼州區(qū)城市集中式飲用水源地有兩個(gè)，分別是地表水型水源地（雜木河），地下水型水源地（城區(qū)西郊水源地），城區(qū)西郊水源地（地下水型）為國(guó)家級(jí)重要飲用水源地，該水源地所在水系為石羊河流域。武威市供排水集團(tuán)取水自西郊水源地，擁有取水深井22眼、泵房22座，清水清水池5個(gè)，一級(jí)加壓泵房2座，二級(jí)加壓泵站2處。

2　數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1數(shù)據(jù)來源

飲用水安全的調(diào)查主要通過咨詢專家，設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，采取問卷調(diào)查和訪談法。本次調(diào)查共發(fā)出問卷300份，有效問卷280份，有效率為93.33％。被調(diào)查的對(duì)象來自不同性別、職業(yè)、年齡段。

2.2研究方法

調(diào)查問卷的描述性統(tǒng)計(jì)及檢驗(yàn)用SPSS 19.0和Excel 2010分析；飲用水評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定用AHP法；查閱相關(guān)資料，根據(jù)語(yǔ)義學(xué)標(biāo)度的5個(gè)測(cè)量等級(jí)，將飲用水安全綜合評(píng)價(jià)結(jié)果分為5個(gè)等級(jí)：好、良好、中等、一般、差，相應(yīng)的分值區(qū)間分別為：4～5、3～4、2～3、1～2、0～1，具體分值由被調(diào)查者打分得出。

飲用水安全的綜合評(píng)價(jià)用多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)法[8]，利用加權(quán)平均M (?,⊕ )模糊合成算子將A與R合成得到模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量B。取大取小算法是模糊綜合評(píng)價(jià)中常用的評(píng)價(jià)方法，在因素較多時(shí)，每一因素所分得的權(quán)重常常很小。在模糊合成運(yùn)算中，信息丟失很多，常導(dǎo)致結(jié)果分辨困難和不合理（即模型失效）的情況[9-10]。針對(duì)上述問題，這里采用加權(quán)平均型的模糊合成算子。計(jì)算公式為：

式中，bi，ai，rij分別為隸屬于第i等級(jí)的隸屬度、第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重和第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)隸屬于第j等級(jí)隸屬度。模糊綜合矩陣的計(jì)算用Matlab軟件完成。

3　問卷調(diào)查的結(jié)果與分析

3.1描述性統(tǒng)計(jì)分析

表1為飲用水安全評(píng)價(jià)因子[11]的統(tǒng)計(jì)值，按照分值區(qū)間和相應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)對(duì)表內(nèi)數(shù)據(jù)分析，得出如下結(jié)果：（1）從居民認(rèn)知狀態(tài)類別看，居民在飲用水方面的消費(fèi)程度中等，對(duì)水污染的認(rèn)知程度評(píng)價(jià)等級(jí)為好，認(rèn)為飲用水相關(guān)信息的獲取程度為良好，各評(píng)價(jià)因子的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)差別不大，說明居民在這3個(gè)方面的認(rèn)識(shí)基本一致；（2）從水量水質(zhì)狀況類別看，居民認(rèn)為來水供水保障情況是好，水污染對(duì)生活的影響程度和當(dāng)?shù)仫嬘盟乃|(zhì)優(yōu)劣程度處于良好等級(jí)，影響相對(duì)小，但認(rèn)為當(dāng)?shù)厮廴粳F(xiàn)狀程度和自來水存在的安全隱患程度為中等，4個(gè)評(píng)價(jià)因子中自來水存在的安全隱患程度的變異系數(shù)相對(duì)較大，說明居民對(duì)該項(xiàng)認(rèn)識(shí)存在差異，其他評(píng)價(jià)指標(biāo)的變異系數(shù)相差不大，說明居民對(duì)這些問題的認(rèn)知基本一致；（3）從水源地狀況看，居民認(rèn)為水源地保護(hù)規(guī)章制度完善情況為良好，水源地周邊植被情況評(píng)價(jià)等級(jí)和水源地排污情況為差，接近一般，說明居民認(rèn)為水源地周邊的環(huán)境質(zhì)量不容樂觀，且兩者的變異系數(shù)均較大，說明居民對(duì)這兩者的認(rèn)識(shí)不一。從總體情況看，居民對(duì)飲用水安全總體情況的評(píng)價(jià)等級(jí)為良好，標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)相對(duì)不大，說明居民對(duì)飲用水總體評(píng)價(jià)差異不大；所有調(diào)查值的平均值和飲用水安全總體情況值比較接近，均為良好等級(jí)。定性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，研究區(qū)飲用水安全為良好。

表1　飲用水安全評(píng)價(jià)因子的統(tǒng)計(jì)值（N=280）

3.2涼州區(qū)飲用水安全評(píng)價(jià)結(jié)果影響因素分析

通過分析性別、職業(yè)及居住環(huán)境因素與評(píng)價(jià)結(jié)果之間的關(guān)系，結(jié)果如表2。從表2可以看出，不同性別的居民對(duì)水污染知識(shí)的認(rèn)知程度、當(dāng)?shù)厮廴粳F(xiàn)狀了解程度差異顯著，不同職業(yè)的居民在飲用水方面的消費(fèi)程度、飲用水相關(guān)信息的獲取程度、水污染對(duì)生活的影響程度、當(dāng)?shù)厮廴粳F(xiàn)狀的了解程度、自來水存在的安全隱患程度存在顯著差異，不同居住環(huán)境的居民對(duì)當(dāng)?shù)厮廴粳F(xiàn)狀了解程度差異顯著?？傮w上，不同性別和居住環(huán)境的居民對(duì)飲用水的認(rèn)知狀況差異不顯著，不同職業(yè)對(duì)飲水安全總體評(píng)價(jià)差異顯著。

表2　涼州區(qū)飲用水安全的評(píng)價(jià)結(jié)果影響因素分析

4　涼州區(qū)飲用水安全的多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)

4.1評(píng)價(jià)指標(biāo)及其權(quán)重根據(jù)問卷設(shè)計(jì)的調(diào)查指標(biāo)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，評(píng)價(jià)指標(biāo)體系由準(zhǔn)則層（3個(gè)指標(biāo)）與指標(biāo)層（11個(gè)指標(biāo)）構(gòu)成，權(quán)重由AHP法確定[12]，準(zhǔn)則層和指標(biāo)層權(quán)重一致性檢驗(yàn)值均小于0.10，結(jié)果見表3。為了便于計(jì)算，對(duì)主觀評(píng)價(jià)的語(yǔ)義學(xué)標(biāo)度進(jìn)行量化，將好、良好、中等、一般、差依次賦值為5、4、3、2和1，并相應(yīng)定級(jí)為E1、E2、E3、E4、E5。

表3　飲用水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)及其權(quán)重

4.2多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)

（1）將問卷調(diào)查中的評(píng)分值按5個(gè)等級(jí)統(tǒng)計(jì)比例，利用多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)的原理[13-16]，計(jì)算各級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)的向量。

①居民的認(rèn)知狀況的評(píng)價(jià)向量：

歸一化后的綜合評(píng)價(jià)向量：（0.320，0.249，0.206，0.155，0.070）

②水量水質(zhì)狀況的評(píng)價(jià)向量：

歸一化后的綜合評(píng)價(jià)向量（0.404，0.224，0.211，0.085，0.077）

③水源地狀況評(píng)價(jià)向量：

歸一化后的綜合評(píng)價(jià)向量（0.084，0.151，0.210，0.219，0.336）

（2）綜合評(píng)價(jià)向量

歸一化后的綜合評(píng)價(jià)向量A=（0.312，0.173，0.163，0.169，0.184）

（3）對(duì)綜合評(píng)分值進(jìn)行等級(jí)評(píng)定

由上述計(jì)算結(jié)果，并對(duì)照上文說明的評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可得3個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果分別為：“居民的認(rèn)知狀況”評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果為良好，屬于E2級(jí)；“水量水質(zhì)狀況”評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果為良好，屬于E2級(jí)；“水源地狀況”評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果為中等，屬于E3級(jí)。按照各個(gè)指標(biāo)的評(píng)分等級(jí)的大小可以對(duì)其排序，其中“居民的認(rèn)知狀況”、“水量水質(zhì)狀況”的評(píng)價(jià)比“水源地狀況”高。而對(duì)總體的綜合評(píng)判分值為：

VA=5×0.312+4×0.173+3×0.163+2×0.169+1×0.184 =3.263

說明涼州區(qū)飲用水安全等級(jí)為良好，屬于E2級(jí)。

5　結(jié)論與討論

調(diào)查顯示，涼州區(qū)城市飲用水安全問卷定性調(diào)查和模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果均為良好，基本符合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況。但居民認(rèn)為水源地排污情況和水源地周邊植被情況不容樂觀，自來水安全存在的隱患不容忽視。

5.1加強(qiáng)城市飲用水水源地保護(hù)

水源地保護(hù)是解決城市飲用水安全問題關(guān)鍵所在。按照飲用水水源保護(hù)區(qū)污染防治管理的有關(guān)規(guī)定：（1）合理規(guī)劃水源保護(hù)區(qū)和供水工程管護(hù)范圍，制定保護(hù)辦法，盡可能多的限制和禁止有害化肥和農(nóng)藥的使用，杜絕生活垃圾和有害物品的堆放，并建立垃圾集中處理基地，加快水質(zhì)監(jiān)測(cè)進(jìn)程，防止供水水源受到人為的污染和破壞；（2）做好水資源的時(shí)空優(yōu)化與配置，保證節(jié)約用水，正確處理生活用水與工業(yè)用水二者的關(guān)系，優(yōu)先供應(yīng)生活用水。

5.2建立公眾參與的有效管理機(jī)制

新環(huán)保法總則第6條規(guī)定：“一切單位和個(gè)人都有保護(hù)環(huán)境的義務(wù)”、“公民應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，采取低碳、節(jié)儉的生活方式，自覺履行環(huán)境保護(hù)的義務(wù)”，真正體現(xiàn)“全民環(huán)保”的理念。根據(jù)調(diào)查結(jié)果也發(fā)現(xiàn)居民的節(jié)水知識(shí)和理念有待進(jìn)一步提高，因此，應(yīng)建立長(zhǎng)期有效的管理機(jī)制，積極引導(dǎo)公眾參與，同時(shí)建立、健全水源地水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和預(yù)警系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳文花，曾 雨.福建省城市生活飲用水源地水質(zhì)狀況及保護(hù)措施[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2010，（10）：5-8.

[2] 趙華林.加強(qiáng)飲用水水源環(huán)境保護(hù)[J].環(huán)境保護(hù)，2007，（2）：18-21.

[3] 朱黨生，張建永，程紅光，等.城市飲用水水源地安全評(píng)價(jià)（Ⅰ）：評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法[J].水利學(xué)報(bào)，2010，（7）：778-785.

[4] 常德利.大連嚴(yán)重缺水問題及對(duì)策[J].中國(guó)水利，2001，（12）：105-106.

[5] 錢正英.中國(guó)可持續(xù)發(fā)展水資源戰(zhàn)略研究綜合報(bào)告[A].中國(guó)水利學(xué)會(huì).中國(guó)水利學(xué)會(huì)2001學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].中國(guó)水利學(xué)會(huì)：2001.

[6] 鮑 超，方創(chuàng)琳.西北干旱區(qū)水資源約束城市化進(jìn)程的定量辨識(shí)——以甘肅省武威、張掖市為例[J].中國(guó)沙漠，2007，（4）：704-710.

[7] 石培基，楊雪梅，宮繼萍，等.基于水資源承載力的干旱內(nèi)陸河流域城市適度規(guī)模研究——以石羊河流域涼州區(qū)為例[J].干旱區(qū)地理，2012，（4）：646-655.

[8] 吳賢忠，胡芳林.武威市農(nóng)村飲水安全綜合評(píng)價(jià)[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2011，（2）：174-176.

[9] 楊綸標(biāo)，高英儀，凌衛(wèi)新，等.模糊數(shù)學(xué)原理及應(yīng)用（第五版）[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2011.

[10] 謝季堅(jiān)，劉承平.模糊數(shù)學(xué)方法及其應(yīng)用[M].華中科技大學(xué)出版社，2006.

[11] 焦士興，王臘春，楊順喜，等.基于三角模糊函數(shù)的城市飲用水水源地安全評(píng)價(jià)——以河南省安陽(yáng)市為例[J].自然資源學(xué)報(bào)，2012，（7）：1112-1123.

[12] 傅金祥，王文冬，馬興冠，等.飲用水水源安全評(píng)價(jià)體系研究與應(yīng)用[J].環(huán)境工程，2014，（8）：109-113.

[13] 李安貴，張志宏，段鳳英.高等學(xué)校教學(xué)用書 模糊數(shù)學(xué)及其應(yīng)用[M].冶金工業(yè)出版社，1994.

[14] 李希燦，王 靜，邵曉梅.模糊數(shù)學(xué)方法在中國(guó)土地資源評(píng)價(jià)中的應(yīng)用進(jìn)展[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2009，（3）：409-416.

[15] 張秋文，章永志，鐘 鳴.基于云模型的水庫(kù)誘發(fā)地震風(fēng)險(xiǎn)多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)[J].水利學(xué)報(bào)，2014，（1）：87-95.

[16] 李士勇.工程模糊數(shù)學(xué)及應(yīng)用[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.

（責(zé)任編輯：夏亞男）

Security Fuzzy Synthesis Assessment of Drinking Water in Liangzhou District with Analytic Hierarchy Process

XU Hai-peng1，QI Peng2，WANG Xiao-jiao2，YANG Kai-kai2
（1.College of Prataculture, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, PRC; 2.College of Environment and Resources, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, PRC）

Abstract：The drinking water safety problem has attracted more attention.With Liangzhou District of Wuwei City in Gansu Province as an example, this study practised questionnaire survey and fuzzy comprehensive evaluation on the security of drinking water.The results showed that the drinking water security comprehensive evaluation grade was “good”; the evaluation grades of three indexes i.e.residents’cognition, the water quantity and quality, and water resource conditions are “good”, “good”, and “moderate”; and it was thought that the water source pollution discharge status, water source surrounding vegetation, and potential security risk of tap water supply were not so optimistic that they needed to be reformed in Liangzhou District.

Key words：drinking water security; fuzzy comprehensive evaluation; analytic hierarchy process; Liangzhou District

通訊作者：齊 鵬

作者簡(jiǎn)介：徐海鵬（1994-），男，甘肅定西市人，本科生，主要從事草地資源與環(huán)境方面的研究。

基金項(xiàng)目：甘肅省哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目（14YB053）

收稿日期：2015-11-06

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.12.023

中圖分類號(hào)：S277

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-060X（2015）12-0078-04