朝阳市龙城区农村安全饮水评价

孟庆敏

(朝阳市龙城区水利局，辽宁 朝阳 122000)

1 模型的创建

1.1 理论基础

对于离子与分子不可逆运动过程的描述较为常用的方法为热力学中熵的概念，有学者在信息论中纳入这一概念从而提出了信息熵确定权重的方法，并在农田水利、决策论、经济管理、工程技术等领域中多目标决策和方案比选均已得到成功应用。综合考虑了各评价因子包含的有效信息的熵权法，能够较为较可靠的确定评价指标的客观权重，系统中信息的无序程度一般按照求解的熵值大小来描述。在信息论中引入熵的概念可用于确定指标的客观权重，对于定量问题的判断具有较高的适用性。熵值的大小与信息效用度呈负相关性，而与系统无序程度存在正相关性，影响熵值大小的正指标为参评因子的变异程度[1-5]。

1.2 建模流程

1.2.1 熵权法模型

数据的离散程度越高则提供的信息量越大，该指标对评价结果的贡献率就越大，因此赋予的指标权值越大；反之，各指标值差异性越小则提供的信息量约少，该指标对评价结果的贡献率越小，由此赋予的权值越小。为降低权重计算结果受主观判断的影响，根据熵值计算结果和评价指标的变异程度求解熵权值，采用加权平均法处理各项评价因子并获取综合评价值，其详细步骤如下：

步骤一：归一化处理原始数据。设定评价指标数和参评样本数为n、m，由此可构造初始矩阵为A=(αij)m×n，其中i=1,2,…,m；j=1,2,…,n。为确保评价结果合理性和客观性需归一化处理指标矩阵，获取标准矩阵R=(rij)m×n，其中rij为评价指标j关于评价对象i的标准值，取值区间为0-1。采用下述公式归一化处理农村安全饮水评价越大越优型和越小越优型指标，即：

(1)

(2)

步骤二：熵值的确定。针对存在n个参评因子的m个待评样本，利用下式求解评价因子j的熵值，即：

(3)

步骤三：熵权的计算。根据已获取的评价指标熵值大小，采用公式(4)求解评价指标j的熵权，即：

(4)

衡量各参评指标相对重要程度的定量参数为各因子权重，因此评价结果的准确性与权重计算的准确度直接相关。

1.2.2 综合评价模型

将评价指标熵权和熵值利用熵权法模型求解后，采用综合评价法准确评估区域农村饮水安全水平，其数学模型为：

(5)

式中：Fi为农村饮水安全综合评价值；wj为指标j的权重值；rij为评价因子j关于参评样本i的标准值，取值区间为0-1。

根据朝阳市农村饮水安全现状和相关研究资料，将安全饮水程度划分为安全(Ⅴ级)、较安全(Ⅳ级)、稍安全(Ⅲ级)、较不安全(Ⅱ级)、不安全(Ⅰ级)，所对应的综合评价值Fi为[0.95，1]、[0.90，0.95)、[0.75，0.90)、[0.50，0.75)、[0.0，0.50)。

2 实例应用

2.1 现状分析

朝阳市龙城区总人口20.72万人，其中乡村人口16.4万人，占总人口的79.15%，城镇化程度较低，农村人口饮水在一定程度上存在不安全隐患，主要分为两大类：其一为水源保证率低；其二为水质不安全，由于卫生条件差雨季汛期水环境出现污染，主要体现在有机物超标及细菌菌落总数超标，对广大农村群众身体健康构成严重威胁，所以迫切需要解决当前的农村饮水安全问题[6-9]。

传统的一户一井仍然为项目农民生活用水的主要方式，污水、垃圾和生活用水在小范围内循环，卫生条件差且难以保证水质，苦咸、高氟、污染、高砷等水质问题和季节性缺水、取水不便、水量不足等问题对居民正常生活及身体健康已构成严重威胁。2019年-2020年朝阳县按照乡村振兴战略基本要求，计划解决龙城区七道泉子镇、召都巴镇、、边杖子镇、西大营子镇、联合镇大平房镇等6个乡镇的40个村的饮水安全问题，各村形成独立的管网供水管道，建设饮水工程107处，受益人口为35246人，集中供水率和农村自来水普及率为82.63%、74.88%。工程规模及总体布置为：①建设微机直供的规模以下集中供水105处，主要包括3m×4m井房建设、深井或者大口井源井建设、机电设备及配电设备配套、管网工程布置。②修建集中供水点工程1处，主要改造内容有水源井及井房建设，机电设备及配电设备安装。③完成蓄水池调蓄供水，由水源井提水至蓄水池，再由蓄水池依靠重力供水至用水住户1处。

工程设计主要包括确定水源地、供水水量、井型选择，配套机电型号、管网布置、确定土建附属工程的规模型式。计划2019年-2020年工程：新打深井90眼，新建大口井9眼，维修井8眼，新建蓄水池1座，维修蓄水池1座，新建井房89座，维修井房13座，配水管路756555.4m，水泵104台，微机86台套，高压线7045m，低压线2641m,变压器72台套，入户管路铺设380820m；土方和石方开挖432942.94m3、47998.77m3，土方回填480941.71m3，水泥路面修复60122m，顶管10153m，消毒设备30台套。通过完成以上建设任务可保证龙城区全年正常供水、农民能喝上干净水，从根本上解决农村饮水安全问题及实现提质增效的规划目标[10-11]。

2.2 创建评价指标体系

根据朝阳县农村饮水实际情况及水利部、卫生部制定的相关标准，综合考虑各区域之间的特征差异和研究区域范围内的具体情况，从供水、水质和水量3个子系统筛选出12项典型指标构建三层次评价体系，如表1所示。

表1 朝阳市农村饮水安全评价体系

2.3 权重的计算

各评价指标数据来源于2019年朝阳市饮水安全现状调查报告，选取七道泉子镇、召都巴镇、边杖子镇、西大营子镇、联合镇、大平房镇等6个乡镇作为参评样本，各样本初始数据和评价指标权重如表2所示，然后将样本初始数据利用归一化公式(1)、(2)处理。

表2 农村饮水安全评价各样本初始值

农村饮水安全程度评价不仅要考虑各指标的贡献率大小，而且要反映农村饮水实际情况，结合以上熵权计算结果可知，用水方便程度、集中供水普及率、供水道路普及率、饮水安全普及率和饮用污染地下水人口比等指标对农村饮水水质的影响较为显著。

2.4 农村安全饮水评价

对朝阳县龙城区农村安全饮水综合指数利用公式(5)进行求解，然后依据安全等级划分标准确定饮水安全综合评价等级，如表3所示。

表3 朝阳县龙城区农村安全饮水综合评价等级

根据表3评价结果可知，饮水安全等级达到较不安全的有联合镇、大平房镇和西大营子镇，处于不安全等级的有召都巴镇，边杖子镇和七道泉子镇饮水安全等级为稍不安全。结合朝阳县龙城区农村饮水现状，该区域并非大工业和化工等高污染企业集中地，但存在高盐水及原生性高氟水等水质问题。另外，由于污水处理不到位和取水方式落后等，龙城区农村饮水水质较其它地区相对较差，评价结果较为客观、真实的反映了龙城区农村饮水实际情况。农村饮水不安全因素差异性和不安全状态存在较好的一致性，综合评价体系中水质、水量和供水各因素存在较大差异，其中水质和水量总体属于较不安全状态。

为解决以上饮水不安全问题，结合工程实践和相关资料提出如下防止措施：①加强水源保护和水源地科学规划，针对重点污染企业加强技术创新改革，鼓励引进低排放、低耗水量新设备和新技术；②加强专业技术培新和节水宣传，强化用水户主体意识和供水工程技术学习，保证农村饮水安全和水利设施长效运行；③为更好的解决不安全饮水问题，依据各地区具体情况适当调整水价，为提升水资源利用率和鼓励农民节约用水可采用拉大阶梯水价的方式；④根据饮水不安全人口分布状况和不同地区取水方便程度，大力支持各地区农村水利工程建设，合理配置小型分散式和大型集中饮水工程。

3 结 论

根据朝阳县龙城区实际情况，从多个不同方面选择影响农村饮水安全的指标，在遵循相关原则的基础上建立综合评价体系，较准则层各因素而言选取的评价指标能够更加客观、系统的反映双台子区农村饮水现状。

指标权重的准确计算为评价农村安全饮水的关键环节，结合各参评要素对评价结果的影响程度，对各因子权重利用熵权法求解，从而有效避免了人为因素对评价结果的影响，确保了饮水安全评价的可靠性和准确性。结果发现，现阶段朝阳县龙城区农村饮水总体属于较不安全状态，评价结果较为客观、真实的反映了龙城区农村饮水实际情况，且不同地区的安全饮水保障程度存在一定差异，为解决以上问题从多个方面提出了有效的治理措施。