齊鵬 王曉嬌 徐海鵬 李培都 楊凱凱

摘要 基于污染問題頻發(fā)和人口持續(xù)增加的現(xiàn)狀，運(yùn)用專家咨詢法、層次分析法和主成分分析法構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過灰色模型和綜合評(píng)價(jià)法對(duì)2003～2013年甘肅省的城市飲用水安全進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系合理可行；2003～2013年綜合評(píng)價(jià)值呈波動(dòng)增長趨勢，基本符合實(shí)際情況；影響城市飲用水的主要指標(biāo)依次為主城區(qū)人口密度、城市用水普及率、城市居民年人均可支配收入、居民生活用水量、供水水質(zhì)合格率和水源地水質(zhì)等級(jí)。

關(guān)鍵詞 城市飲用水；綜合評(píng)價(jià)；關(guān)聯(lián)度分析；甘肅

中圖分類號(hào) X52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2016）09-268-04

Abstract Based on the frequent pollution problems and increasing population， the evaluation index system was established by using expert consultation method， analytic hierarchy process and principal component analysis， urban drinking water security in Gansu Province from 2003 to 2013 was evaluated through gray models and comprehensive evaluation method. The results showed that the evaluation index system is reasonable and feasible. From 2003 to 2013， the comprehensive estimate shows a trend of undulatory growth， which basically accords with the actual situation. The main indexes affecting urban drinking water are population density in main urban area，popularizing rate of urban water， annual per capita disposable income of urban residents， water consumption， the qualified rate of water quality and water quality grade.

Key words Urban drinking water； Comprehensive assessment； Correlation degree analysis； Gansu

飲用水安全直接關(guān)系著城市的穩(wěn)定和發(fā)展，是國家公共衛(wèi)生體系的重要組成部分[1]。伴隨著人口的增加、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及城市建設(shè)的加快，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，致使飲用水水質(zhì)問題趨向復(fù)雜化[2-3]。目前，我國飲用水安全態(tài)勢嚴(yán)峻，全國1 073個(gè)集中式地表水水源地有25%水質(zhì)不達(dá)標(biāo)[4]，一些地區(qū)存在著飲用水水質(zhì)嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)、供水保證率低、水性地方病等問題。相當(dāng)一部分城市水源污染嚴(yán)重，威脅到飲水水質(zhì)[5]。

20世紀(jì)60年代開始，世界各國相繼開始了城市飲用水安全的相關(guān)研究，并提出了各類水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的數(shù)學(xué)模型[6]。余若禎等[7]提出了側(cè)重水質(zhì)評(píng)價(jià)的飲用水安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系——生物毒性測試指標(biāo)體系和微量有毒有害物質(zhì)化學(xué)指標(biāo)體系，王東紅等[8]、敬燕燕等[9]建立了一種可以應(yīng)用于飲用水中有毒污染物的篩選和健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法，為飲用水質(zhì)對(duì)人體的綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)提供了行之有效的方法和依據(jù)。但是，針對(duì)西部半干旱地區(qū)飲用水安全的研究還處于初步階段[10-13]，相關(guān)工作主要是對(duì)單純的水質(zhì)、水量的基本評(píng)價(jià)，較少考慮經(jīng)濟(jì)、供水、環(huán)境影響等綜合因素。因此，筆者以甘肅省為例，從經(jīng)濟(jì)社會(huì)、供水用水和環(huán)境影響3個(gè)層面選擇指標(biāo)，對(duì)甘肅省城市飲用水安全進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期為甘肅省飲用水管理提供參考。

1 研究區(qū)概況

甘肅省位于我國西北內(nèi)陸地區(qū)，地處黃河上游，地理位置：92°13′～108°46′ E，32°11′～42°57′N，共有4個(gè)縣級(jí)市、58個(gè)縣、7個(gè)民族自治縣、17個(gè)轄區(qū)，全省土地總面積45.40萬km2。水資源主要分屬黃河、長江、內(nèi)陸河3個(gè)流域，9個(gè)水系。全省河流年總徑流量415.80億m3，地下水304.08 m3。全省城鎮(zhèn)人口998.80萬人（2012年），人均水資源僅為全國的50%。

甘肅省城鎮(zhèn)集中式飲用水水源地共119個(gè)，其中地下水型79個(gè)，河流型30個(gè)和湖庫型10個(gè)。現(xiàn)用水源地113個(gè)，備用水源地6個(gè)，總服務(wù)人口646.51萬人。全省水源地設(shè)計(jì)年取水總量1 384.49萬m3，實(shí)際取水總量1 108.52萬m3，地下水型、河流型和湖庫型三類水源地的取水量分別占實(shí)際取水總量的85.85%，9.59%和4.56%。全省飲用水水源地有取水口/供水井656個(gè)[14]。

2 材料和方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

農(nóng)田有效灌溉面積、農(nóng)田實(shí)灌面積、林牧漁用水面積等用水狀況數(shù)據(jù)來源于2003～2013年《甘肅省水資源公報(bào)》，GDP、城鎮(zhèn)居民年人均可支配收入、恩格爾系數(shù)等經(jīng)濟(jì)狀況數(shù)據(jù)和二氧化硫排放強(qiáng)度、COD排放強(qiáng)度、PM10等環(huán)境狀況數(shù)據(jù)來源于2003～2013年《甘肅省統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2.2 研究方法

2.2.1 飲用水現(xiàn)狀評(píng)價(jià)方法。

評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選用主成分分析法（Principal Component Analysis，PCA），各指標(biāo)權(quán)重的確定用層次分析法（Analytical Hierarchy Process，AHP）[15-16]，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和綜合得分計(jì)算公式如下：

3 結(jié)果與分析

飲用水的安全是各個(gè)方面因素綜合的結(jié)果表現(xiàn)，并不是單一方面的影響。根據(jù)甘肅省實(shí)際情況，從用水狀況、經(jīng)濟(jì)狀況、環(huán)境狀況3個(gè)方面分析影響因素（表1）。

3.1 缺失數(shù)據(jù)處理方法

運(yùn)用灰色模型對(duì)缺失數(shù)據(jù)通過Matlab軟件擬合，得到擬合方程（表2），水源地水質(zhì)等級(jí)和水源地管理體制等定性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為定量分值。

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

利用Matlab軟件對(duì)表1涉及的因素進(jìn)行主成分分析，計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣的前幾個(gè)特征根及其貢獻(xiàn)率；通過問卷調(diào)查和咨詢專家的方法，運(yùn)用AHP法確定權(quán)重及關(guān)聯(lián)度（表3）。

由表3可知，城市飲用水的影響指標(biāo)依次是供水用水指標(biāo)、環(huán)境影響指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)包括4個(gè)指標(biāo)，其中城鎮(zhèn)居民年人均可支配收入和城市用水普及率對(duì)城市飲用水的影響相對(duì)大于主城區(qū)人口密度和恩格爾系數(shù)；供水用水指標(biāo)包括5個(gè)指標(biāo)，其中居民生活用水量、地下水源供水量、地表水源供水量對(duì)城市飲用水的影響相對(duì)大于地下水開采凈消耗量和枯水期來水量保證率；環(huán)境影響指標(biāo)包括7個(gè)指標(biāo)，對(duì)城市飲用水的影響結(jié)果基本一致。關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果表明影響城市飲用水的主要指標(biāo)依次為主城區(qū)人口密度、城市用水普及率、城市居民年人均可支配收入、居民生活用水量、供水水質(zhì)合格率和水源地水質(zhì)等級(jí)。

3.3 綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

對(duì)初始數(shù)據(jù)用公式（1）進(jìn)行去量綱后，利用公式（2）計(jì)算綜合得分，得到各個(gè)年份的綜合得分（圖1）。

從圖1可知，研究時(shí)段內(nèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)、環(huán)境影響指標(biāo)、總體評(píng)價(jià)結(jié)果均呈上升趨勢，供水用水指標(biāo)呈下降趨勢。經(jīng)濟(jì)社會(huì)指標(biāo)從2003年的-0.09上升至2013年的1.03，變化趨勢顯著，主要是由于城市居民年人均可支配收入和城市用水普及率分別從2003年的6 878.32元、84.7%提高到2013年的18 964.78元、95.0%，主城區(qū)人口密度也下降了37.5%；環(huán)境影響指標(biāo)從2003年的-0.061上升到2013年的0.660，變化趨勢明顯，主要是由于隨著國家對(duì)環(huán)境的重視，環(huán)境影響評(píng)價(jià)指標(biāo)均有不同程度的提高，2008年最低是由于該年度工業(yè)用水排放達(dá)標(biāo)率有所下降；供水用水指標(biāo)從2003年的0.24下降到2013年的-0.15，下降幅度明顯，主要是由于居民生活用水量、地表水源供水量大幅度增加，枯水期來水量保證率變化小；總體評(píng)價(jià)結(jié)果從2003年的-0.21上升至2013年的0.47，上升幅度顯著，經(jīng)調(diào)查與實(shí)際情況吻合，說明城市飲用水發(fā)展勢態(tài)較好。

4 結(jié)語

對(duì)城市飲用水安全狀況進(jìn)行全面合理評(píng)價(jià)，是制定城市飲用水安全保障對(duì)策措施的依據(jù)，也是相關(guān)規(guī)劃措施布局的重要基礎(chǔ)。運(yùn)用專家咨詢法、層次分析法和主成分分析法構(gòu)建的甘肅省城市飲用水評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，涉及經(jīng)濟(jì)社會(huì)、供水用水和環(huán)境影響3個(gè)方面，共計(jì)16個(gè)指標(biāo)。測算結(jié)果表明：

甘肅省城市飲用水安全狀況總體呈良性發(fā)展，基本符合實(shí)際情況；影響城市飲用水的主要指標(biāo)依次為主城區(qū)人口密度、城市用水普及率、城市居民年人均可支配收入、居民生活用水量、供水水質(zhì)合格率和水源地水質(zhì)等級(jí)，在進(jìn)行城市飲用水安全保障工作時(shí)應(yīng)加強(qiáng)該方面的分析，以期為城市飲用水安全工作建立良好基礎(chǔ)。

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